СПОСОБ СБОРА СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ Российский патент 2024 года по МПК G01V1/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сейсмической разведке и сейсмическому мониторингу и может быть использовано для осуществления площадных и профильных сейсмических исследований, и сейсмического мониторинга на суше и на мелководных акваториях, а также при сочетании сухопутных и акваториальных участков регистрации и в иных сложных природных условиях.

Уровень техники

Известны способы и устройства для сбора сейсмических и иных геофизических данных, в основе которых лежит принцип использования автономных регистрирующих узлов (станций), объединенных в сеть, передача информации в которой осуществляется посредством беспроводных каналов связи.

Так, в патенте РФ № 2 091 820 C1 1994 г. описана геофизическая система сбора и обработки информации, включающая сеть измерительных пунктов, соединенных лучевой структурой с центром управления, сбора и обработки полученных данных и промежуточные измерительные и/или ретрансляционные пункты. Каждый промежуточный пункт состоит из измерительной станции и устройства передачи данных, а ретрансляционный пункт - устройства передачи данных. Все устройства передачи данных, кроме радиопередатчиков с антеннами, снабжены соединенными между собой дешифратором команд и модемом, связанным двунаправленной связью с микроЭВМ измерительной станции.

Данное изобретение характеризуется следующими показателями: использованием радиоканалов для связи между пунктами, возможностью автоматизировать процесс измерения, сбора и обработки геофизической информации (автоматический мониторинг) на значительных площадях (от нескольких квадратных километров до нескольких сот квадратных километров) и в горной местности.

В патенте РФ № 2 190 241 C2 1997 г. описана система сбора сейсмических данных и способ проведения сейсморазведки, включающий деление исследуемой территории на ряд секторов, в каждом из которых содержится узел доступа к сектору и несколько узлов сейсмоприемника. Цифровые данные с узлов сейсмоприемника передаются на соответствующий узел доступа к сектору методом радиотелеметрии на частоте, общей для всех узлов сейсмоприемника. С узлов доступа к сектору данные по широкополосным каналам направляются на центральный блок управления.

Данное изобретение характеризуется следующими показателями: связь узлов доступа к сектору с центральным блоком управления может осуществляться по радиоканалу, через кабельную линию связи или через оптоволоконную линию связи. Обмен данными с каждым из секторов осуществляется преимущественно с помощью маломощного высокочастотного сигнала. Каждый из узлов сейсмоприемника преимущественно содержит блок памяти для кратковременного хранения упомянутых данных, а также для постоянного хранения уникального идентификационного кода данного узла сейсмоприемника.

Обмен данными с каждым из секторов осуществляется преимущественно с помощью маломощного высокочастотного (наиболее предпочтительна полоса 2,4 ГГц) сигнала. Это позволяет применять ограниченное количество частот за счет использования одинаковых частот в разных секторах территории.

Средство для представления цифровых данных может содержать блок измерения данных о скоростях в аналоговой форме, который подключен к аналогово-цифровому преобразователю.

В патенте РФ № 2 189 615 C1 2001 г. описан способ сбора сейсмических данных и устройство для его осуществления, включающие синхронную регистрацию сейсмических данных с помощью групп идентичных полевых модулей. Используют несколько автоматических регистрирующих станций, на одной из которых определяют и устанавливают необходимые параметры режима сбора сейсмических данных. Через спутниковую систему связи передают установленные параметры режима сбора сейсмических данных на остальные, работающие в программном режиме автоматические регистрирующие станции. Устройство для сбора сейсмических данных, содержащее связанную с группой соединенных последовательно полевых модулей первую центральную автоматическую регистрирующую станцию, дополнительно содержит связанные с группами соединенных последовательно полевых модулей вторые ведомые автоматические регистрирующие станции. При этом первая центральная автоматическая регистрирующая станция и каждая из вторых ведомых автоматических регистрирующих станций снабжены спутниковыми модемами.

Данное изобретение характеризуется следующими показателями: для связи между полевыми модулями используется проводной канал связи, тогда как управление модулями осуществляется через управляющую группой модулей станцию посредством спутниковой связи. Это позволяет проводить сейсмические измерения с высокой производительностью и достоверностью в реальном масштабе времени на практически неограниченных удалениях между пунктами сбора данных. Между тем пропускная способность и стоимость даже современных спутниковых каналов связи исключает трансляцию данных в реальном времени в единый пункт сбора данных для оперативного контроля качества и визуализации.

В патенте РФ № 2 207 593 C1 2001 г. описан способ сбора сейсмических данных и система для его осуществления, включающий использование групп автономных идентичных блоков регистрации с подключенными к их входам сейсмоприемниками, а также центрального управляющего бортового комплекса и информационных телеметрических линий связи, соединяющих регистраторы между собой и с бортовыми регистраторами. Линии связи разделены на автономные секции, соединяющие соседние блоки регистрации между собой через устройство разделения потока данных, которое за один интервал дискретизации сбора данных обеспечивает обмен каждого бортового регистратора с двумя соседними с ним регистраторами промежуточными кадрами данных, сформированными ими на предыдущем интервале дискретизации и содержащими промежуточный контрольный код.

Данное изобретение характеризуется следующими показателями: сокращением объема контрольной информации путем формирования на выходе линии связи за один интервал дискретизации сбора данных итогового контрольного кода в результирующем кадре данных, распределением блоков данных в промежуточных кадрах данных пунктов сбора и поэтапным на каждом интервале дискретизации перемещением между соседними пунктами сбора для поступления в результирующий кадр данных на выходе линии.

В патенте РФ № В патенте РФ № 2 333 516 C2 2004 г. 2003 г. описана сейсмическая регистрирующая система, включающая совокупность источников данных, совокупность ячеек и совокупность независимых трасс. Каждый источник соединен с передатчиком. Каждая ячейка включает в себя часть источников данных и их присоединенные передатчики. Один из передатчиков в каждой ячейке также служит в качестве межсетевого шлюза для приема данных, передаваемых от других передатчиков источников данных в ячейке. Каждая независимая трасса охватывает часть межсетевых шлюзов, в результате чего данные могут быть переданы по каждой трассе через межсетевые шлюзы и соответствующие передатчики на этой трассе.

Данное изобретение характеризуется следующими показателями: используются беспроводные каналы связи между источниками, сгруппированными в иерархическую структуру. Необходимо задание совокупности ячеек так, чтобы каждая ячейка включала в себя часть источников сейсмических данных; задание одного из источников сейсмических данных в каждой ячейке, чтобы он также служил в качестве межсетевого шлюза; задание совокупности независимых трасс так, чтобы каждая трасса охватывала часть межсетевых шлюзов; в каждой соответствующей ячейке передачу сейсмических данных от источников сейсмических данных в межсетевой шлюз и в каждом межсетевом шлюзе передачу сейсмических данных от одного межсетевого шлюза к другому для достижения центрального пункта.

В патенте РФ № 2 333 516 C2 2004 г. описан способ и система для передачи сейсмических данных, включающие использование множества блоков сбора сейсмических данных, каждый из которых выполнен с возможностью сбора сейсмических данных, приема радиопередачи малого радиуса действия и осуществления радиопередачи малого радиуса действия. Используют, по меньшей мере, два из упомянутых блоков сбора сейсмических данных для передачи сейсмических данных посредством радиопередачи малого радиуса действия на другой блок сбора сейсмических данных в группе. Используют, по меньшей мере, два из упомянутых блоков сбора сейсмических данных для приема сейсмических данных, переданных посредством радиопередачи малого радиуса действия от другого блока сбора сейсмических данных в группе. Разделяют упомянутое множество блоков сбора сейсмических данных, по меньшей мере, на два подмножества блоков сбора сейсмических данных. Используют технологии радиопередачи малого радиуса действия, имеющей такие установленные параметры, что в каждом подмножестве может осуществляться радиопередача без взаимных помех.

Данное изобретение характеризуется следующими показателями: использованием для передачи данных только беспроводных каналов связи малого радиуса действия, гибкостью в передаче сигналов и данных на удаленные сейсмические блоки и станции управления, возможностью обеспечения взаимодействия между блоками системы, даже если одна или более промежуточных станций окажутся недееспособны либо экологические или физические условия препятствуют передаче между блоком и станцией.

Известные аналоги имеют ряд существенных недостатков:

1. Использование радиоканалов для передачи данных на всем пути от сейсмического приемника до регистрирующей станции существенно ограничивает скорость передачи информации, что не позволяет осуществлять регистрацию и контроль качества регистрируемых данных в режиме близком к реальному времени при числе каналов, характерном для современных площадных сейсмических съемок, что, в свою очередь, не позволяет оперативно обнаруживать бракованные данные.

2. Использование стандартизованных протоколов передачи информации, предназначенных для использования в телекоммуникационных сетях общего назначения, также ограничивает скорость передачи данных из-за необходимости передачи большого объема служебной информации, в которой нет необходимости при решении конкретной задачи сбора сейсмических данных.

3. Все известные аналоги предназначены для осуществления сейсмических съемок только на суше. Между тем для современной практики большое значение имеет разведка и мониторинг разработки месторождений, расположенных частично под поверхностью суши, частично - под акваториями, как пресноводными (озера, реки), так и прибрежными зонами морей (приливно-отливная зона, транзитная зона, континентальный шельф). Исключение акваториальных участков при преимущественно наземной съемке приводит к снижению кратности и сопутствующему снижению детальности и достоверности результатов интерпретации.

В качестве прототипа выбрана система сбора сейсмических данных (RU2777271). Известное решение относится к области сейсмологии и более конкретно к системе сбора сейсмических данных и может быть использовано в автоматизированных системах сбора геофизической информации, в частности в многоканальных цифровых телеметрических сейсморегистрирующих системах с проводной и беспроводной линиями связи. Предложена система сбора сейсмических данных, содержащая блок сбора данных, управляющий компьютер, блок сейсмических приемников, записывающий блок, содержащий блок памяти, расположенный вместе с блоком сейсмических приемников. Согласно изобретению система дополнительно содержит блоки концентраторов, соединенные между собой оптоволоконным кабелем и с управляющим компьютером. Блок сбора данных содержит кабельные модули и бескабельные блоки, выполненные с возможностью синхронной работы от сигнала спутника, при этом количество кабельных модулей и бескабельных блоков определяется количеством сейсмических каналов. Каждый из концентраторов снабжен управляемым блоком питания кабельной линии и модулем преобразования оптического сигнала в цифровой сигнал и обратно и имеет вход для подключения к кабельному модулю, для подключения антенн Wi-Fi, для приема сигнала от бескабельного блока по радиоканалу, для GPS-антенны, для подключения аккумуляторной батареи. При этом каждый концентратор содержит процессор, запрограммированный с возможностью сжатия сигналов, поступающих от кабельных модулей и бескабельных блоков, а количество блоков концентраторов выбрано в зависимости от числа сейсмических каналов. Технический результат заключается в удлинении линии расстановки до 2400 активных сейсмических каналов при 2D работах и обеспечении режима 3D при площадных полевых работах с канальностью до 100000 активных сейсмических кабельных и бескабельных каналов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Однако в данном решении используется иной подход к формированию сети и сбору данных.

Раскрытые изобретения

В одном аспекте решения раскрыт способ сбора сейсмических, содержащий этапы, на которых:

А. выполняют расстановку линейных ретрансляторов согласно заранее сформированному плану расстановки;

Б. соединяют расставленные линейные ретрансляторы оптоволоконными кабелями с центральной станцией;

В. выполняют расстановку регистрирующих узлов согласно заранее сформированному плану расстановки;

Г. центральная станция подает на линейные ретрансляторы команду инициализации связи со всеми видимыми регистрирующими узлами;

Д. регистрирующие узлы, с которыми установлена связь, передают через линейные ретрансляторы на центральную станцию информацию о своем уникальном идентификаторе и координатах;

Е. центральная станция анализирует полученные данные и сообщает каждому линейному ретранслятору, с каким регистрирующим узлом установить связь;

Ж. центральная станция передает на каждый регистрирующий узел, с которым установлена связь, команду на поиск и инициализацию следующего регистрирующего узла для формирования цепи регистрирующих узлов;

З. повторяют этапы Е, Ж пока не будет установлена связь со всеми регистрирующими узлами в цепях регистрирующих узлов;

И. при получении от внешней системы возбуждения сейсмического импульса информации о моменте возбуждения либо по команде оператора центральная станция формирует для определяемого планом съемки подмножества регистрирующих узлов команду на передачу определенного временного сегмента данных;

при этом целостность данных обеспечивают тем, что каждый регистрирующий узел в цепи регистрирующих узлов получает задание от предыдущего со стороны линейного ретранслятора регистрирующего узла, содержащее информацию о запрашиваемых пакетах с данного и последующих регистрирующих узлов и, на этой основе, формирует задание для последующего регистрирующего узла, принимает пакеты от последующего регистрирующего узла в соответствии с заданием и периодически отправляет на последующий регистрирующий узел подтверждения получения пакетов, буферизирует полученные пакеты, отправляет пакеты на предыдущий регистрирующий узел, принимает от предыдущего регистрирующего узла подтверждения о получении пакетов и удаляет пакет из буфера при получении подтверждения о доставке пакета на предыдущий регистрирующий узел.

В дополнительных аспектах раскрыто, что часть регистрирующих узлов в каждой отдельной цепи регистрирующих узлов расположена на суше и синхронизация регистрируемых на них данных осуществляется посредством сигнала точного времени от глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), а другая часть регистрирующих узлов находится под водой, связана между собой проводным каналом и синхронизация осуществляется на основании сигнала точного времени от термостабилизированного кварцевого генератора с его подстройкой при помощи синхросигнала, передаваемого от ближайшего регистрирующего узла, расположенного на суше; при потере любым из регистрирующих узлов связи с последующим или предыдущим регистрирующим узлом в цепочке соответствующий регистрирующий узел пытается установить связь с другими регистрирующими узлами и в случае неуспеха переходит в режим автономной регистрации с записью данных во внутреннюю память; соединяют расставленные линейные ретрансляторы оптоволоконными кабелями между собой.

В основу настоящего изобретения положена задача создать способ сбора сейсмических данных в реальном времени при помощи двухуровневой распределенной регистрирующей системы с гибридными (проводными и беспроводными) каналами связи, который позволил бы осуществлять регистрацию и контроль качества сейсмических данных в режиме времени близком к реальному при осуществлении сейсмических съемок как на суше, так и на мелководных акваториях (включая континентальный шельф, транзитную и приливно-отливную зоны, пресноводные акватории) при снижении экологического ущерба, времени и трудовых ресурсов, необходимых для выполнения съемки или мониторинга, а также повышение надежности сбора сейсмических данных.

Указанная задача решается следующим образом: синхронная регистрация сейсмических данных осуществляется посредством автономных регистрирующих узлов, объединенных в совокупность цепочек, каждая из которых подчинена линейному ретранслятору. Регистрирующие узлы могут быть выполнены в сухопутном либо подводном исполнении, представляют собой электронные устройства. Каждый из регистрирующих узлов имеет в своем составе блок сейсмических датчиков, управляющий контроллер, внутреннюю память и два коммуникационных устройства для приема и передачи данных от и к предыдущему и последующему регистрирующему узлу в цепочке соответственно. При этом передача данных может осуществляться как по проводному, так и по беспроводному каналу (для регистрирующих узлов в сухопутном исполнении) либо только по проводному каналу (для регистрирующих узлов в подводном исполнении). Устройства в сухопутном и подводном исполнении могут соединяться между собой в произвольной комбинации. Проводные и беспроводные каналы связи между устройствами в сухопутном исполнении также могут использоваться в пределах одной цепочки в произвольной комбинации. Такая конфигурация позволяет создавать приемные линии, в которых часть регистрирующих узлов находится на поверхности суши, другая часть - на дне акватории. При этом регистрация и передача данных от всех регистрирующих узлов происходит одновременно в режиме близком к реальному времени.

Осуществление изобретения

Блоки данных, разделенные на пакеты фиксированной длины, передаются по цепи регистрирующих узлов до линейного ретранслятора посредством проводных и беспроводных каналов связи. Линейный ретранслятор осуществляет буферизацию и дальнейшую передачу пакетов данных по оптоволоконным линиям связи до центральной станции. Центральная станция осуществляет первичную обработку данных, состоящую в их сортировке и объединению в сейсмические трассы и сейсмограммы на основе информации о времени генерации зондирующего сейсмического импульса, получаемой от внешних систем синхронизации. Центральная станция также обеспечивает визуализацию и контроль качества сейсмических данных в режиме близком к реальному времени.

Для снижения объема передаваемой информации и обеспечения целостности данных используется специальный протокол в котором каждый регистрирующий узел в цепи регистрирующих узлов получает задание от предыдущего (со стороны линейного ретранслятора) регистрирующего узла, содержащее информацию о запрашиваемых пакетах с данного и последующих регистрирующих узлов и, на этой основе, формирует задание для последующего регистрирующего узла, принимает пакеты от последующего регистрирующего узла в соответствии с заданием и периодически отправляет на последующий регистрирующий узел подтверждения получения пакетов, буферизирует полученные пакеты, отправляет пакеты на предыдущий регистрирующий узел, принимает от предыдущего регистрирующего узла подтверждения о получении пакетов и удаляет пакет из буфера при получении подтверждения о доставке пакета на предыдущий регистрирующий узел.

В качестве источника сигнала точного времени для синхронизации регистрируемых сигналов по времени могут использоваться: для регистрирующих узлов в сухопутном исполнении - сигналы от глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), принимаемые при помощи интегрированного ГНСС-приемника, для регистрирующих узлов в подводном исполнении - сигнал от интегрированного термостабилизированного кварцевого генератора. При этом дополнительная подстройка кварцевого генератора может осуществляться при помощи синхроимпульса, передаваемого по проводному каналу от центральной станции (при наличии проводных каналов связи на линии линейный ретранслятор - регистрирующий узел), либо от ближайшего в цепочке регистрирующего узла в сухопутном исполнении, соединенного с данным регистрирующим узлом в подводном исполнении проводными каналами связи.

В качестве сейсмических датчиков могут использоваться: для регистрирующих узлов в сухопутном исполнении блок трехкомпонентных электромеханических либо молекулярно-электронных геофонов, либо однокомпонентные электромеханические, либо молекулярно-электронные геофоны. Таким образом, регистрирующие узлы в сухопутном исполнении могут осуществлять регистрацию трех либо одной (вертикальной) компонент вектора колебаний земной поверхности. Применение трехкомпонентных датчиков позволяет осуществлять регистрацию и выделение продольных, поперечных и поверхностных сейсмических волн, что увеличивает объем получаемой информации и позволяет вести исследования методом многоволновой сейсморазведки и методами поверхностных волн. Применение однокомпонентных датчиков снижает энергопотребление и увеличивает время автономной работы регистрирующих узлов, а также снижает объем передаваемой информации, что увеличивает возможное число каналов регистрации. Выбор трехкомпонентного или однокомпонентного режима регистрации определяется существом решаемой в ходе сейсмической съемки конкретной задачи.

Для регистрирующих узлов в подводном исполнении могут, аналогично, как и для регистрирующих узлов в сухопутном исполнении, использоваться блок трехкомпонентных либо однокомпонентные датчики и, дополнительно к ним - пьезоэлектрические либо молекулярно-электронные датчики давления (гидрофоны). Использование датчиков давления позволяет получать дополнительную информацию, аналогичную той, что получается при сейсморазведке с использованием плавающих сейсмических кос, что позволяет использовать стандартные процедуры обработки и интерпретации результатов.

Регистрация данных может вестись непрерывно с момента включения регистрирующих узлов с их буферизацией во внутреннюю память. В другом варианте использования регистрация и буферизация данных ведется в определенные интервалы времени, задаваемые командой с центральной станции и далее транслируемой на соответствующие регистрирующие узлы. Во всех случаях передача конкретных пакетов данных, отвечающих определенному интервалу времени, осуществляется по запросу со стороны центральной станции, который транслируется на определенные регистрирующие узлы через линейные ретрансляторы. Все зарегистрированные и буферизованные во внутреннюю память регистрирующих узлов данные, включая те, которые не были переданы по запросу центральной станции, впоследствии могут быть считаны непосредственно из памяти регистрирующих узлов при помощи специального считывающего устройства - харвестера. Сортировка данных, их объединение в сейсмические трассы и сейсмограммы, отвечающие определенному зондирующему импульсу, осуществляется программным обеспечением центральной станции на основании сведений об абсолютном времени регистрации и координатах регистрирующих узлов, которые содержатся в заголовках передаваемых пакетов данных.

При потере связи регистрирующего узла со своими соседями в цепочке соответствующий регистрирующий узел в автоматическом режиме пытается установить связь со следующими по порядку регистрирующими узлами в цепочке. В случае успеха передача данных продолжается по вновь установленным каналам связи. В противном случае регистрирующий узел переходит в режим непрерывной регистрации с записью зарегистрированных данных во внутреннюю память регистрирующего узла.

Изобретение способа сбора сейсмических данных в реальном времени при помощи двухуровневой распределенной регистрирующей системы с гибридными (проводными и беспроводными) каналами связи позволяет проводить регистрацию и контроль качества сейсмических данных в режиме времени близком к реальному при осуществлении сейсмических съемок как на суше, так и на мелководных акваториях при снижении экологического ущерба, времени и трудовых ресурсов, необходимых для выполнения съемки или мониторинга благодаря возможности объединения в единую регистрирующую систему с унифицированными техническими характеристиками сейсмических регистраторов расположенных на суше и на дне мелководных акваторий, что позволяет осуществлять съемку с равномерным покрытием в сложных условиях местности, включая наличие на площади съемки ограниченных водных объектов (озера, реки и пр.) и участков съемки частично находящиеся в приливно-отливной и транзитной зоне окраинных морей, а также благодаря отсутствию необходимости проведения вырубок для прокладки кабельных линий, снижению веса оборудования за счет уменьшения длины кабелей и увеличению скорости развертывания регистрирующей системы за счет отсутствия необходимости прокладки и соединения кабелей.

Дополнительное введение синхронизации по времени на основании трех источников сигналов абсолютного времени (сигнала ГНСС, сигнала термостабилизированного кварцевого генератора и кабельного синхросигнала) приводит к получению дополнительного эффекта, состоящего в возможности работы регистрирующей системы как в пассивном режиме (режим мониторинга), так и в активном режиме (режим сейсмической съемки) при использовании произвольных независимых систем генерации сейсмического сигнала (включая импульсные и виброисточники) вследствие наличия точной (до первых микросекунд) информации о времени регистрации данных, что позволяет проводить их дальнейшую компоновку в сейсмические трассы и сейсмограммы при помощи программного обеспечения центральной станции.

Дополнительное введение возможности выбора регистрации трех либо одной компонент вектора колебаний точек земной поверхности или поверхности дна позволяет достичь дополнительного эффекта, состоящего в возможности проведения многоволновой сейсморазведки, обеспечивающей дополнительный прирост геологической информации, благодаря наличию информации о горизонтальных компонентах колебаний, соответствующих поперечным сейсмическим волнам, либо традиционной сейсморазведки на продольных волнах, что позволяет увеличить время автономной работы и количество активных каналов регистрации благодаря снижению энергопотребления узлов и объема передаваемой информации.

Дополнительное введение возможности регистрации в непрерывном либо интервальном режиме позволяет достичь дополнительного эффекта, состоящего в возможности использования системы как в пассивном режиме (сейсмический мониторинг), так и в режиме активной сейсморазведки со внешними источниками.

Дополнительное введение возможности автоматического установления регистрирующими узлами новых каналов связи при их потере, а также возможности работы регистрирующих узлов в автономном режиме позволяет достичь дополнительного эффекта, состоящего в снижении риска потери информации благодаря возможности ее передачи по обновленным каналам либо считывания непосредственно с регистрирующих узлов по окончании съемки при помощи специального считывающего устройства - харвестера.

Способ использования изобретения

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Выполнение сухопутной сейсмической съемки с использованием беспроводных каналов связи. На основании разработанного в стандартном программном обеспечении для планирования сейсмических съемок плана профилей регистрации разрабатывается план расстановки линейных ретрансляторов и подчиненных им цепочек регистрирующих узлов. Выполняется расстановка линейных ретрансляторов в сухопутном исполнении и их соединение оптоволоконными кабелями с центральной станцией и (при необходимости) друг с другом. Центральная станция инициализирует установление связи между собой и линейными ретрансляторами на основании протокола TCP-IP. Выполняется расстановка регистрирующих узлов в сухопутном исполнении. Центральная станция подает на линейные ретрансляторы команду инициализации системы. Линейные ретрансляторы инициируют установление по радиоканалу связи с теми регистрирующими узлами, которые находятся в пределах видимости радиосигнала линейного ретранслятора. Регистрирующие узлы передают на линейные ретрансляторы и, далее - на центральную станцию, информацию о своем уникальном идентификаторе и координатах. Программное обеспечение центральной станции анализирует полученные данные и, на основании координат регистрирующих узлов, с которыми установлена связь, определяет какие именно регистрирующие узлы должны быть подчинены определенному линейному ретранслятору. Эта информация передается на соответствующий линейный ретранслятор, который передает на соответствующий регистрирующий узел информацию об установлении канала связи и команду на поиск и инициализацию следующего регистрирующего узла в цепочке. Процесс повторяется до тех пор, пока не будут установлены все каналы связи в цепочках. После завершения инициализации системы центральная станция, посредством линейных ретрансляторов, подает на требуемое подмножество регистрирующих узлов команду к началу регистрации. При получении от внешней системы возбуждения сейсмического импульса информации о моменте возбуждения (синхроимпульса) центральная станция формирует для требуемого (согласно плану съемки) подмножества регистрирующих узлов команду на передачу определенного временного сегмента данных. Команда передается посредством линейных ретрансляторов и запускается процесс передачи данных. Блоки данных, разделенные на пакеты фиксированной длины, передаются по цепи регистрирующих узлов до линейного ретранслятора посредством проводных и беспроводных каналов связи. Линейный ретранслятор осуществляет буферизацию и дальнейшую передачу пакетов данных по оптоволоконным линиям связи до центральной станции. Центральная станция осуществляет первичную обработку данных, состоящую в их сортировке и объединению в сейсмические трассы и сейсмограммы на основе информации о времени генерации зондирующего сейсмического импульса, получаемой от внешних систем синхронизации. Центральная станция также обеспечивает визуализацию и контроль качества сейсмических данных в режиме близком к реальному времени.

В результате достигается эффект проведения сейсмической съемки при помощи автономных регистрирующих узлов без необходимости прокладки кабелей между ними и при возможности визуализации и контроля качества получаемых данных в режиме времени близком к реальному.

Пример 2.

Выполнение подводной сейсмической съемки в приливно-отливной зоне. Способ осуществляют также, как в примере 1, но используются линейные ретрансляторы и регистрирующие узлы в подводном исполнении, и расстановка регистрирующих узлов в приливно-отливной зоне производится в момент отлива, а регистрирующие узлы соединяются в цепочки посредством кабелей. При инициализации системы в этом случае не требуется процедура поиска линейными ретрансляторами подчиненных регистрирующих узлов, а выстраивание цепочек происходит на основании кабельных соединений.

В результате обеспечивается проведение сейсмической съемки в приливно-отливной зоне при возможности визуализации и контроля качества получаемых данных в режиме времени близком к реальному, что невозможно при использовании сухопутных регистрирующих систем, с одной стороны, либо автономных донных сейсмических станций - с другой стороны.

Пример 3.

Выполнение сейсмической съемки в условиях местности с наличием водных участков (озера, реки), либо сочетающих сухопутные и морские участки. Способ осуществляют также, как в примере 1, но на водных участках используются линейные ретрансляторы и регистрирующие узлы в подводном исполнении с их соединением при помощи кабеля. При этом если в пределах одной цепочки регистрирующих узлов имеются как сухопутные, так и водные участки, кабельные соединения используются, начиная от ближайших к водному участку регистрирующих узлов.

В результате обеспечивается проведение сейсмической съемки в условиях местности с наличием водных участков (озера, реки), либо сочетающих сухопутные и морские участки, с равномерным шагом съемки и при возможности визуализации и контроля качества получаемых данных в режиме времени близком к реальному, что невозможно при использовании сухопутных регистрирующих систем, с одной стороны, либо автономных донных сейсмических станций - с другой стороны.

Промышленная применимость

Изобретение может быть использовано в геологоразведочной отрасли для проведения сейсмических съемок при поиске и разведке месторождений углеводородов и твердых полезных ископаемых, в нефтегазодобывающей и горнодобывающей отрасли при проведении сейсмического мониторинга процессов разработки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых и подземных хранилищ газа, в строительной отрасли при проведении инженерных геолого-геофизических изысканий.

Изобретение относится к способам сбора сейсмических данных. Сущность: выполняют расстановку линейных ретрансляторов согласно заранее сформированному плану расстановки. Соединяют расставленные линейные ретрансляторы оптоволоконными кабелями с центральной станцией. Выполняют расстановку регистрирующих узлов согласно заранее сформированному плану расстановки. После этого центральная станция подает на линейные ретрансляторы команду инициализации связи со всеми видимыми регистрирующими узлами. Регистрирующие узлы, с которыми установлена связь, передают через линейные ретрансляторы на центральную станцию информацию о своем уникальном идентификаторе и координатах. Центральная станция анализирует полученные данные и сообщает каждому линейному ретранслятору, с каким регистрирующим узлом установить связь. Центральная станция передает на каждый регистрирующий узел, с которым установлена связь, команду на поиск и инициализацию следующего регистрирующего узла для формирования цепи регистрирующих узлов. Устанавливают связь со всеми регистрирующими узлами в цепях регистрирующих узлов. При получении от внешней системы возбуждения сейсмического импульса информации о моменте возбуждения либо по команде оператора центральная станция формирует для определяемого планом съемки подмножества регистрирующих узлов команду на передачу определенного временного сегмента данных. Технический результат: сбор сейсмических данных в реальном времени. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ сбора сейсмических данных, содержащий этапы, на которых:

А. выполняют расстановку линейных ретрансляторов согласно заранее сформированному плану расстановки;

Б. соединяют расставленные линейные ретрансляторы оптоволоконными кабелями с центральной станцией;

В. выполняют расстановку регистрирующих узлов согласно заранее сформированному плану расстановки;

Г. центральная станция подает на линейные ретрансляторы команду инициализации связи со всеми видимыми регистрирующими узлами;

Д. регистрирующие узлы, с которыми установлена связь, передают через линейные ретрансляторы на центральную станцию информацию о своём уникальном идентификаторе и координатах;

Е. центральная станция анализирует полученные данные и сообщает каждому линейному ретранслятору, с каким регистрирующим узлом установить связь;

Ж. центральная станция передает на каждый регистрирующий узел, с которым установлена связь, команду на поиск и инициализацию следующего регистрирующего узла для формирования цепи регистрирующих узлов;

З. повторяют этапы Е, Ж пока не будет установлена связь со всеми регистрирующими узлами в цепях регистрирующих узлов;

И. при получении от внешней системы возбуждения сейсмического импульса информации о моменте возбуждения либо по команде оператора центральная станция формирует для определяемого планом съемки подмножества регистрирующих узлов команду на передачу определенного временного сегмента данных;

при этом целостность данных обеспечивают тем, что каждый регистрирующий узел в цепи регистрирующих узлов получает задание от предыдущего со стороны линейного ретранслятора регистрирующего узла, содержащее информацию о запрашиваемых пакетах с данного и последующих регистрирующих узлов и на этой основе формирует задание для последующего регистрирующего узла, принимает пакеты от последующего регистрирующего узла в соответствии с заданием и периодически отправляет на последующий регистрирующий узел подтверждения получения пакетов, буферизирует полученные пакеты, отправляет пакеты на предыдущий регистрирующий узел, принимает от предыдущего регистрирующего узла подтверждения о получении пакетов и удаляет пакет из буфера при получении подтверждения о доставке пакета на предыдущий регистрирующий узел.

2. Способ по п. 1, в котором часть регистрирующих узлов в каждой отдельной цепи регистрирующих узлов расположена на суше и синхронизация регистрируемых на них данных осуществляется посредством сигнала точного времени от глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), а другая часть регистрирующих узлов находится под водой, связана между собой проводным каналом и синхронизация осуществляется на основании сигнала точного времени от термостабилизированного кварцевого генератора с его подстройкой при помощи синхросигнала, передаваемого от ближайшего регистрирующего узла, расположенного на суше.

3. Способ по п. 1, в котором при потере любым из регистрирующих узлов связи с последующим или предыдущим регистрирующим узлом в цепочке соответствующий регистрирующий узел пытается установить связь с другими регистрирующими узлами и в случае неуспеха переходит в режим автономной регистрации с записью данных во внутреннюю память.

4. Способ по п. 1, в котором соединяют расставленные линейные ретрансляторы между собой оптоволоконными кабелями.