[發明專利]通過光纖的時鐘同步

在審

• 申請號: 201210318928.5
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN103226208A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: T·D·赫拉迪克;艾華
• 申請（專利權）人: 英洛瓦(天津)物探裝備有限責任公司
• 主分類號: G01V1/22
• 分類號: G01V1/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 曹瑾

技術領域

本公開總體上涉及利用網絡進行地震測量。

背景技術

進行地震測量來繪制地下結構，以標識并開發石油和天然氣儲集層。通常執行地震測量以在開發石油和天然氣田（鉆井）之前估算該石油和天然氣田的位置和數量，并且還確定在鉆井之后儲集層隨著時間的變化。一方面，通過在選定地理區域上部署地震傳感器（還稱為地震接收器）陣列來進行地震測量。這些陣列通常覆蓋75-125平方公里或更大的地理面積，并且包括2000至5000個地震傳感器。這些地震傳感器（如地震檢波器或加速度計）按網格的形式耦接至地。諸如炸藥（例如埋置炸藥）或移動振動源的能量源在該地理區域中的選定的間隔開的位置處使用，以產生或引發進入地下的聲波或信號（還稱為聲能）。產生進入地下的聲波從地下巖層不連續面（如因石油和天然氣儲集層而形成的不連續面）反射回至地面。這些反射通過地震傳感器在地面處感測或檢測到。部署在接近地震傳感器的現場的數據獲取單元可以被配置成接收來自它們的相關聯的地震傳感器的信號，至少部分地處理所接收的信號，以及將已處理的信號發送至遠程單元（通常為放置在移動單元上的中央控制或計算機單元）。該中央單元通常控制數據獲取單元的至少一些操作，并且可以處理從所有數據獲取單元接收到的地震數據，和/或將已處理的數據記錄在數據存儲裝置上，以供進一步處理。感測、處理和記錄地震波被稱為地震數據獲取。

用于獲取地震數據的傳統傳感器是地震檢波器。然而，多組件（三軸）加速度計更常用于獲取三維地震圖。與利用單組件傳感器的地震測量布局相比，利用多組件傳感器的布局需要在現場使用更復雜的數據獲取和記錄設備，并且需要相當大的帶寬來向中央位置傳送數據。

地震數據獲取系統的常見架構是全部地震傳感器的點對點線纜連接。典型地講，來自該陣列中的傳感器的輸出信號通過附著至一個或多個傳感器的數據獲取單元被收集、數字化并且沿著線纜線路中繼至高速骨干網（backbone）現場處理裝置或現場箱。高速骨干網通常經由與其它現場箱的點對點中繼器連接至中央記錄系統，其中，所有數據都被記錄在諸如磁帶的存儲介質上。

地震數據可以被記錄在現場箱處，以供以后檢索，并且在某些情況下，使用前端現場箱，以通過無線電鏈路（射頻鏈路或“RF”鏈路）與中央記錄系統傳送命令和控制信息。即使使用這種RF鏈路，在傳感器與各個現場箱之間也可能需要幾公里的電纜連接。這種電纜系統架構可能導致部署在測量區域上的150公里以上的電纜。在多變地形上部署幾公里的電纜需要大量的設備和勞動，通常是在環境敏感區域中。

由于聲波穿過地層的高速和為解析地震信號所需的靈敏度，定時精度在地震數據獲取中相當重要。傳統上，定時精度已經通過按點對點拓撲排列的遠程單元與主時鐘的時鐘同步而實現。然而，這些系統因主時鐘必須單獨與每個遠程單元連接而在配置上受限。需要一種考慮在利用線性和/或樹形拓撲排列的遠程單元上實現時鐘同步的系統。本公開討論了這種系統。

發明內容

在多個方面，本公開涉及利用光纖網絡來進行地震測量的方法和裝置。

根據本公開的一個實施例包括一種用于進行地震測量的方法，該方法包括：利用從數據流恢復的主時鐘信號，在光纖網絡上同步多個地震裝置，其中，至少一個地震裝置通過至少一個其它地震裝置與主時鐘分開。

在一些實施例中，該主時鐘和地震裝置可以按（i）線性拓撲和（ii）樹形拓撲中的至少一種來布置。在一些實施例中，同步地震裝置可以通過以下步驟來執行：利用i）包含地震數據的信號、和2）包含命令和控制信息的信號中的至少一個信號將主時鐘信號編碼成數據流；將該數據流直接發送至所述至少一個其它地震裝置中的一個；以及將主時鐘信號通過所述至少一個其它地震裝置中的隨后的地震裝置傳播至所述至少一個地震裝置。傳播主時鐘信號可以通過在每一個隨后的地震裝置處執行以下步驟來進行：在該隨后的裝置處從所接收的數據流恢復主時鐘信號；利用鎖定電路，用所恢復的主時鐘信號將隨后的裝置處的本地時鐘鎖定至主時鐘；將本地時鐘信號編碼為隨后數據流中的隨后主時鐘信號，該數據流包括4B5B比特流和8B10B比特流中的至少一個；以及將該數據流直接發送至另一隨后的地震裝置。該數據流可以為4B5B比特流和8B10B比特流中的至少一個。