利用光学通信链路的地震勘测制造技术

提供了地震数据采集单元的光学链路通信的系统和方法。该系统和方法可以执行地震数据采集勘测的至少一些部分。多个地震数据采集单元可以部署在海床上。可以在提取运载工具和至少一个地震数据采集单元之间建立光学通信链路。至少一个地震数据采集单元的频率可以经由光学通信链路进行谐振或同步。可以命令至少一个地震数据采集单元在谐振至少一个地震数据采集单元的频率之后进入低功率状态。地震数据采集单元可以退出低功率状态并且在操作状态下采集地震数据。

Seismic Survey Using Optical Communication Links

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用光学通信链路的地震勘测相关申请的交叉引用本申请要求于2017年6月16日提交的美国专利申请No.15/625,708，2017年6月16日提交的美国专利申请No.15/625,722，2017年6月16日提交的美国专利申请No.15/625,730，2016年6月30日提交的美国临时专利申请No.62/357,118，2016年6月30日提交的美国临时专利申请No.62/357,145和2016年6月30日提交的美国临时专利申请No.62/357,136的优先权，其中的每一个由此通过引用以其整体并入本文中。
技术介绍
地震数据采集系统可以采集与地下特征有关的地震数据，例如可以指示碳氢化合物，矿物或其它元素的存在的岩性地层或流体层。声信号可以穿透地球表面。声信号可以反射或折射离开地下岩性地层。可以采集，分析和解释反射或折射的声信号以指示例如岩性地层的物理特征，例如碳氢化合物的存在。
技术实现思路
至少一个方面涉及一种在海洋环境中执行地震勘测的系统。该系统可包括地震数据采集单元和提取运载工具。地震数据采集单元可以放置或设置在海洋环境中的海床上。地震数据采集单元可包括第一时钟。提取运载工具可以与地震数据采集单元建立光学通信链路。提取运载工具可包括第二时钟和数据处理系统。数据处理系统可以将地震数据采集单元的第一时钟与第二时钟谐振或同步。数据处理系统可以经由光学通信链路将第一时钟的频率与第二时钟谐振。数据处理系统可以经由光学通信链路将第一时钟的时间与第二时钟同步。数据处理系统可以命令地震数据采集单元在第一时钟的谐振或同步之后进入低功率状态。地震数据采集单元可以被配置为退出低功率状态并且在操作状态下采集地震数据。至少一个方面可以涉及一种在海洋环境中执行地震勘测的方法。该方法可以包括将地震数据采集单元定位在海洋环境中的海床上。地震数据采集单元可包括第一时钟。该方法可以包括提取运载工具与地震数据采集单元建立光学通信链路。提取运载工具可包括第二时钟和数据处理系统。该方法可以包括数据处理系统经由光学通信链路谐振或同步地震数据采集单元的第一时钟，以对应第二时钟。该方法可以包括数据处理系统命令地震数据采集单元在第一时钟的谐振或同步之后进入低功率状态。地震数据采集单元可以被配置为退出低功率状态并且在操作状态下采集地震数据。至少一个方面涉及一种执行地震勘测的系统。该系统可包括地震数据采集单元。该系统可以包括具有发射器窗口的地震数据采集单元。发射器窗口可以设置在地震数据采集单元的盖子的第一孔中。地震数据采集单元可包括设置在盖子的第二孔中的接收器窗口。该系统可包括位于发射器窗口和第一孔之间的第一衬垫。第一衬垫可以在发射器窗口和第一孔之间提供大于阈值的间隙。间隙可以大于阈值以允许发射器窗口变形或移动。例如，通过允许发射器窗口在压力下变形、移动、扩张或收缩，发射器窗口和第一孔之间的第一衬垫可以减少发射器窗口的冲击和破裂。该系统还可包括位于接收器窗口和第二孔之间的第二衬垫。接收器窗口和第二孔之间的第二衬垫可提供大于阈值的间隙。通过在接收器窗口和第二孔之间配置第二衬垫以提供大于阈值的间隙，第二衬垫可以允许接收器窗口移动、变形、扩张或收缩。例如，通过允许接收器窗口在压力下移动，接收器窗口和第二孔之间的第二衬垫可以减少接收器窗口的冲击和破裂。发射器窗口，接收器窗口或发射器窗口和接收器窗口两者可以被配置为经由提取运载工具的发射器窗口和接收器窗口中的至少一个将光学和电磁通信中的至少一个传送到提取运载工具或传送来自提取运载工具的光学和电磁通信中的至少一个。至少一个方面涉及一种执行地震勘测的方法。该方法可以包括提供地震数据采集单元。地震数据采集单元可包括设置在盖子的第一孔中的发射器窗口，以及设置在盖子的第二孔中的接收器窗口。该方法可以包括在发射器窗口和第一孔之间提供第一衬垫。发射器窗口和第一孔之间的第一衬垫可提供大于阈值的间隙，以允许发射器窗口在压力下移动，以减少发射器窗口的冲击和破裂。该方法可以包括在接收器窗口和第二孔之间提供第二衬垫。接收器窗口和第二孔之间的第二衬垫可提供大于阈值的间隙。由接收器窗口和第二孔之间的第二衬垫提供的间隙可以允许接收器窗口在压力下移动，以减少接收器窗口的冲击和破裂。该方法可以包括经由地震数据采集单元的发射器窗口和接收器窗口中的至少一个，经由提取运载工具的发射器窗口和接收器窗口中的至少一个，将光学或电磁通信传送到提取运载工具或传送来自提取运载工具的光学或电磁通信。至少一个方面涉及一种在海洋环境中执行地震勘测的系统。该系统可包括设置在海洋环境中的海床上的地震数据采集单元。地震数据采集单元可包括本地压力传感器，光发射器和光接收器，以确定一个或多个压力值。该系统可以包括提取运载工具，该提取运载工具包括参考压力传感器，光发射器和光接收器，以与地震数据采集单元建立光学通信链路。提取运载工具可以生成参考压力数据。可以基于由提取运载工具生成的参考压力数据来校准本地压力传感器或一个或多个压力值。至少一个方面涉及一种在海洋环境中执行地震勘测的方法。该方法可以包括在海洋环境中的海床上部署地震数据采集单元。地震数据采集单元可包括本地压力传感器，光发射器和光接收器。该方法可以包括提取运载工具与地震数据采集单元建立光学通信链路。提取运载工具可包括参考压力传感器，光发射器和光接收器。该方法可以包括提取运载工具经由光学通信链路向地震数据采集单元提供参考压力数据。该方法可以包括由一个或多个处理器基于参考压力数据校准本地压力传感器或由本地压力传感器测量的一个或多个压力值。以下详细讨论这些和其它方面和实现。前述信息和以下详细描述包括各种方面和实现的说明性示例，并提供用于理解所要求保护的方面和实现的性质和特性的概述或框架。附图提供了对各个方面和实现的说明和进一步理解，并且被并入并构成本说明书的一部分。附图说明附图不意图按比例绘制。各附图中相同的附图标记和名称表示相同的元件。为清楚起见，并非每个组件都会在每个附图中标记。在附图中：图1是描绘根据说明性实施方式的光学链路定时及频率同步和谐振系统的框图；图2是描绘根据说明性实施方式的光学链路定时及频率同步和谐振系统的框图；图3是描绘根据说明性实施方式的光学链路定时及频率同步和谐振的方法的框图；图4是描绘根据说明性实施方式的用于同步和谐振的定时窗口的图表；图5是描绘根据说明性实施方式的用于同步和谐振的定时窗口的图表；图6是描绘根据说明性实施方式的用于经由光学链路校准传感器的系统的框图；图7是描绘根据说明性实施方案的用于经由光学链路校准传感器的方法的框图；图8是描绘根据说明性实施方式的用于经由光学链路调节传感器的方法的框图；图9是描绘根据说明性实施方式的用于同步和谐振的定时窗口的图表；图10是描绘根据说明性实施方式的包括光学窗口的地震勘测设备的图；图11是描绘根据说明性实施方式的包括光学窗口的地震勘测设备的图；图12是根据说明性实施方式的包括光学窗口的地震勘测设备；和图13是根据说明性实施方式的方法。图14描绘了深水中的地震操作的示例的等距示意图。具体实施方式以下是与去往或者来自地震数据采集单元的自由空间光学链路(或其它电磁信号，包括光学和声信号)的定时控制和管理的方法、装置和系统相关的各种概念和实施方式的更详细描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在海洋环境中执行地震勘测的系统，包括：放置在海洋环境中的海床上的地震数据采集单元，所述地震数据采集单元包括第一时钟；用于与所述地震数据采集单元建立光学通信链路的提取运载工具，所述提取运载工具包括第二时钟和数据处理系统，以便：经由所述光学通信链路将所述地震数据采集单元的第一时钟谐振或同步到所述第二时钟；和命令所述地震数据采集单元在将所述第一时钟谐振或同步到所述第二时钟之后进入低功率状态，所述地震数据采集单元被配置为退出低功率状态并在操作状态下采集地震数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 US 62/357,118;2016.06.30 US 62/357,136;1.一种在海洋环境中执行地震勘测的系统，包括：放置在海洋环境中的海床上的地震数据采集单元，所述地震数据采集单元包括第一时钟；用于与所述地震数据采集单元建立光学通信链路的提取运载工具，所述提取运载工具包括第二时钟和数据处理系统，以便：经由所述光学通信链路将所述地震数据采集单元的第一时钟谐振或同步到所述第二时钟；和命令所述地震数据采集单元在将所述第一时钟谐振或同步到所述第二时钟之后进入低功率状态，所述地震数据采集单元被配置为退出低功率状态并在操作状态下采集地震数据。2.如权利要求1所述的系统，包括：所述数据处理系统基于所述第二时钟向所述地震数据采集单元发送每秒参考脉冲；和所述地震数据采集单元使用从所述数据处理系统接收的所述每秒参考脉冲，将所述第一时钟的频率谐振到所述第二时钟的频率。3.如权利要求1所述的系统，包括所述数据处理系统被配置为：经由所述光学通信链路同步所述第一时钟的时间，以对应于所述第二时钟。4.如权利要求3所述的系统，包括所述提取运载工具被配置为：在时钟同步之后并重叠时钟谐振的时间窗期间从所述地震数据采集单元采集地震数据。5.如权利要求1所述的系统，包括：所述数据处理系统：经由所述光学通信链路识别数据帧时钟信号；和经由所述光学通信链路发送包括数据帧时钟信号的数据流；和所述地震数据采集单元：解析所述数据流以识别数据帧时钟信号和有效载荷数据；基于所述数据处理系统选择的数据帧时钟信号调谐所述第一时钟；和响应于嵌入在有效载荷数据中的指令，控制所述地震数据采集单元的操作。6.如权利要求1所述的系统，包括所述数据处理系统：经由所述光学通信链路将一个或多个数据帧发送到所述地震数据采集单元，所述一个或多个数据帧被配置为将有效载荷数据传送到所述地震数据采集单元并调谐所述第一时钟。7.如权利要求1所述的系统，包括：多个地震数据采集单元，包括第一地震数据采集单元和第二地震数据采集单元；和所述数据处理系统被配置为将所述第一地震数据采集单元的第一时钟与所述第二地震数据采集单元的第三时钟谐振或同步。8.如权利要求1所述的系统，包括：所述数据处理系统被配置为校准所述地震数据采集单元的逻辑设备的频率。9.如权利要求1所述的系统，包括：所述数据处理系统和第二数据处理系统中的至少一个被配置为：在地震数据采集后测量地震数据参考时钟的定时变化；基于所述定时变化或基于与所述地震数据采集单元相关联的地震数据参考时钟的历史表现产生时间变化函数；和使用所述时间变化函数从采集的地震数据中去除定时误差。10.如权利要求1所述的系统，包括：所述数据处理系统被配置为：将第一时钟谐振并同步到第二时钟；测量经由所述光学通信链路从所述提取运载工具发送到所述地震数据采集单元与返回到所述提取运载工具的信号之间的时间延迟；和基于所述时间延迟确定所述提取运载工具和所述地震数据采集单元之间的距离。11.如权利要求10所述的系统，包括：所述数据处理系统被配置为通过计及所述地震数据采集单元中的电路延迟来确定距离。12.一种在海洋环境中执行地震勘测的方法，包括：将地震数据采集单元定位在海洋环境中的海床上，所述地震数据采集单元包括第一时钟；通过提取运载工具建立与所述地震数据采集单元的光学通信链路，所述提取运载工具包括第二时钟和数据处理系统；由所述数据处理系统经由所述光学通信链路谐振或同步所述地震数据采集单元的第一时钟，以对应所述第二时钟；和由所述数据处理系统命令所述地震数据采集单元在所述第一时钟的谐振之后进入低功率状态，其中，所述地震数据采集单元被配置为退出所述低功率状态并在操作状态下采集地震数据。13.如权利要求12所述的方法，包括：由所述数据处理系统基于所述第二时钟向所述地震数据采集单元发送一个或多个参考脉冲；和由所述地震数据采集单元使用从所述数据处理系统接收的一个或多个参考脉冲来谐振所述第一时钟，以使第一时钟谐振。14.如权利要求12所述的方法，包括：由所述数据处理系统经由所述光学通信链路同步所述第一时钟的时间，以对应所述第二时钟。15.如权利要求14所述的方法，包括：将所述第一时钟与所述第二时钟谐振和同步；和在谐振和同步所述第一时钟之后，由所述提取运载工具从所述地震数据采集单元采集地震数据。16.如权利要求12所述的方法，包括：由所述数据处理系统选择用于光学通信链路的数据帧时钟信号；和由所述数据处理系统经由所述光学通信链路发送包括数据帧时钟信号的数据流；由所述地震数据采集单元解析数据流以识别数据帧时钟信号和有效载荷数据；由所述地震数据采集单元基于所述数据处理系统选择的数据帧时钟信号来调谐所述第一时钟；由所述地震数据采集单元响应于有效载荷数据中嵌入的指令来控制所述地震数据采集单元的组件的操作。17.如权利要求12所述的方法，包括：由所述数据处理系统经由所述光学通信链路将一个或多个数据帧发送到所述地震数据采集单元，所述一个或多个数据帧被配置为将有效载荷数据传送到所述地震数据采集单元并调谐所述第一时钟。18.如权利要求12所述的方法，包括：提供包括第一地震数据采集单元和第二地震数据采集单元的多个地震数据采集单元；和由所述数据处理系统将所述第一地震数据采集单元的第一时钟与所述第二地震数据采集单元的第三时钟谐振或同步。19.如权利要求12所述的方法，包括：由所述数据处理系统校准所述地震数据采集单元的逻辑设备的频率。20.如权利要求12所述的方法，包括：由所述数据处理系统测量经由所述光学通信链路从所述提取运载工具发送到所述地震数据采集单元与返回到所述提取运载工具的帧时钟之间的时间延迟；和由所述数据处理系统基于所述时间延迟确定所述提取运载工具和所述地震数据采集单元之间的距离。21.一种执行地震勘测的系统，包括：地震数据采集单元，具有设置在盖子的第一孔中的发射器窗口，并且具有设置在盖子的第二孔中的接收器窗口；第一衬垫，位于所述发射器窗口和所述第一孔之间，以提供大于阈值的间隙，从而允许所述发射器窗口变形；第二衬垫，位于所述接收器窗口和所述第二孔之间，以提供大于阈值的间隙，从而允许所述接收器窗口变形；和所述地震数据采集单元的发射器窗口和接收器窗口中的至少一个被配置为经由所述提取运载工具的发射器窗口和接收器窗口中的至少一个将光学和电磁通信中的至少一个传送到所述提取运载工具或传送来自所述提取运载工具的光学和电磁通信中的至少一个。22.如权利要求21所述的系统，包括：所述提取运载工具具有设置在所述提取运载工具的第一孔中的发射器窗口，并且具有设置在所述提取运载工具的第二孔中的接收器窗口；第三衬垫，位于所述提取运载工具的发射器窗口和所述提取运载工具的第一孔之间，以提供大于阈值的间隙，从而允许所述提取运载工具的发射器窗口在压力下变形，以减少所述提取运载工具的发射器窗口的冲击和破裂；和第四衬垫，位于所述提取运载工具的接收器窗口和所述提取运载工具的第二孔之间，以提供大于所述阈值的间隙，从而允许所述提取运载工具的接收器窗口在压力下变形，以减少所述提取运载工具的接收器窗口的冲击和破裂。23.如权利要求21所述的系统，其中，位于所述发射器窗口和所述第一孔之间的所述第一衬垫包括O形环。24.如权利要求21所述的系统，其中，所述发射器窗口和所述接收器窗口中的至少一个由包括蓝宝石的材料形成。25.如权利要求21所述的方法，其中，所述地震数据采集单元的接收器窗口的直径大于所述地震数据采集单元的发射器窗口的直径。26.如权利要求21所述的系统，其中，所述盖子的厚度不同于所述发射器窗口的厚度。27.如权利要求21所述的系统，包括：所述提取运载工具部署在水柱中，其中，所述地震数据采集单元部署在海床上。28.如权利要求21所述的系统，包括：所述发射器窗口或所述接收器窗口的外表面与所述盖子的外表面齐平。29.如权利要求21所述的系统，其中，所述第一衬垫包括尼龙。30.如权利要求21...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·莫里斯，W·盖顿，M·斯多倍，C·尼柯克，T·奥布莱恩，
申请(专利权)人：费尔菲尔德工业公司，
类型：发明
国别省市：美国,US