专利名称：通过光纤的时钟同步的制作方法
技术领域：
本公开总体上涉及利用网络进行地震测量。
背景技术：
进行地震测量来绘制地下结构，以标识并开发石油和天然气储集层。通常执行地震测量以在开发石油和天然气田(钻井)之前估算该石油和天然气田的位置和数量，并且还确定在钻井之后储集层随着时间的变化。一方面，通过在选定地理区域上部署地震传感器(还称为地震接收器)阵列来进行地震测量。这些阵列通常覆盖75-125平方公里或更大的地理面积，并且包括2000至5000个地震传感器。这些地震传感器(如地震检波器或加速度计)按网格的形式耦接至地。诸如炸药(例如埋置炸药)或移动振动源的能量源在该地理区域中的选定的间隔开的位置处使用，以产生或引发进入地下的声波或信号(还称为声能)。产生进入地下的声波从地下岩层不连续面(如因石油和天然气储集层而形成的不连续面)反射回至地面。这些反射通过地震传感器在地面处感测或检测到。部署在接近地震传感器的现场的数据获取单元可以被配置成接收来自它们的相关联的地震传感器的信号，至少部分地处理所接收的信号，以及将已处理的信号发送至远程单元(通常为放置在移动单元上的中央控制或计算机单元)。该中央单元通常控制数据获取单元的至少一些操作，并且可以处理从所有数据获取单元接收到的地震数据，和/或将已处理的数据记录在数据存储装置上，以供进一步处理。感测、处理和记录地震波被称为地震数据获取。用于获取地震数据的传统传感器是地震检波器。然而，多组件(三轴)加速度计更常用于获取三维地震图。与利用单组件传感器的地震测量布局相比，利用多组件传感器的布局需要在现场使用更复杂的数据获取和记录设备，并且需要相当大的带宽来向中央位置传送数据。 地震数据获取系统的常见架构是全部地震传感器的点对点线缆连接。典型地讲，来自该阵列中的传感器的输出信号通过附着至一个或多个传感器的数据获取单元被收集、数字化并且沿着线缆线路中继至高速骨干网(backbone)现场处理装置或现场箱。高速骨干网通常经由与其它现场箱的点对点中继器连接至中央记录系统，其中，所有数据都被记录在诸如磁带的存储介质上。地震数据可以被记录在现场箱处，以供以后检索，并且在某些情况下，使用前端现场箱，以通过无线电链路(射频链路或“RF”链路)与中央记录系统传送命令和控制信息。即使使用这种RF链路，在传感器与各个现场箱之间也可能需要几公里的电缆连接。这种电缆系统架构可能导致部署在测量区域上的150公里以上的电缆。在多变地形上部署几公里的电缆需要大量的设备和劳动，通常是在环境敏感区域中。由于声波穿过地层的高速和为解析地震信号所需的灵敏度，定时精度在地震数据获取中相当重要。传统上，定时精度已经通过按点对点拓扑排列的远程单元与主时钟的时钟同步而实现。然而，这些系统因主时钟必须单独与每个远程单元连接而在配置上受限。需要一种考虑在利用线性和/或树形拓扑排列的远程单元上实现时钟同步的系统。本公开讨论了这种系统。

发明内容
在多个方面，本公开涉及利用光纤网络来进行地震测量的方法和装置。根据本公开的一个实施例包括一种用于进行地震测量的方法，该方法包括:利用从数据流恢复的主时钟信号，在光纤网络上同步多个地震装置，其中，至少一个地震装置通过至少一个其它地震装置与主时钟分开。在一些实施例中，该主时钟和地震装置可以按(i)线性拓扑和(ii)树形拓扑中的至少一种来布置。在一些实施例中，同步地震装置可以通过以下步骤来执行:利用i)包含地震数据的信号、和2)包含命令和控制信息的信号中的至少一个信号将主时钟信号编码成数据流；将该数据流直接发送至所述至少一个其它地震装置中的一个；以及将主时钟信号通过所述至少一个其它地震装置中的随后的地震装置传播至所述至少一个地震装置。传播主时钟信号可以通过在每一个随后的地震装置处执行以下步骤来进行:在该随后的装置处从所接收的数据流恢复主时钟信号；利用锁定电路，用所恢复的主时钟信号将随后的装置处的本地时钟锁定至主时钟；将本地时钟信号编码为随后数据流中的随后主时钟信号,该数据流包括4B5B比特流和8B10B比特流中的至少一个；以及将该数据流直接发送至另一随后的地震装置。该数据流可以为4B5B比特流和8B10B比特流中的至少一个。根据本公开的另一实施例包括一种用于进行地震测量的系统，该系统包括:主时钟，该主时钟被配置成生成主时钟信号；多个地震装置，所述多个地震装置与主时钟通信，其中，至少一个地震装置通过至少一个其它地震装置接收主时钟信号；以及光纤网络，该光纤网络被配置成连接所述主时钟与所述多个地震装置，并且发送与该主时钟信号无关的至少一个信号。该系统可以被配置成通过所述至少一个其它地震装置传播主时钟信号，而不需要使用用于主时钟信号的专用物理信道。 在一些实施例中，所述网络被配置成在和主时钟信号相同的物理信道上发送地震数据信号。该主时钟和所述多个地震装置`可以按(i)线性拓扑和(ii)树形拓扑中的至少一种来布置。至少一个地震装置可以包括地震传感器。至少一个其它地震装置可以包括本地时钟并且被配置用于:从所接收的数据流恢复主时钟信号；利用所恢复的主时钟信号将本地时钟锁定至主时钟；以及将本地时钟信号编码为数据流中的主时钟信号，并且将该数据流发送至至少一个随后的地震装置。一些实施例可以在一个或多个地震装置中包括电路，该电路包括:被配置用于从所接收的数据流恢复主时钟信号的电路；被配置用于利用所恢复的主时钟信号将本地时钟锁定至主时钟的电路；以及被配置用于将本地时钟信号编码为数据流中的主时钟信号，并将该数据流发送至至少一个随后的地震装置的电路。对本公开的一些特征的示例已经进行了广泛总结，以使得可以更好理解以下的详细描述，并且可以意识到它们向本领域提供的贡献。


为详细理解本公开，结合附图，对实施例的下列详细描述进行说明，其中，相同部件被指定相同数字，其中:
图1示出了根据本公开的一个实施例的地震测量系统的示意图；图2示出了根据本公开的一个实施例的、在地震装置内包括用于执行时钟同步的时钟的地震装置的示意图；以及图3示出了根据本公开的、用于针对一个实施例的方法的流程图。
具体实施例方式本公开涉及用于进行与地震数据获取有关的地震测量活动的装置和方法。本公开可以按不同形式的实施例来实现。出于说明本公开中所包含的构思的目的，所示附图和在此提供的描述对应于本公开的某些特定实施例，其中应理解，本公开要被视为对本公开的原理的例证，而不是将本公开的范围限制于这里的例示附图和描述。下面是对用于进行地震测量的一些实施例的描述。图1描绘了线缆地震数据获取系统100的实施例。这种系统包括间隔开的地震传感器单元102的阵列(串)。地震传感器单元102可以包括但不限于地震检波器和水听器中的一个或多个。每一个传感器102通常经由电缆连接耦接至数据获取装置(如远程获取模块(RAM) 103)，而数据获取装置和相关联的传感器中的几个经由电缆连接110耦接以形成一条线或一组108。组108接着经由电缆连接112耦接至线路接头(如纤维TAP单元(FTU)
104)。线缆112可以包括但不限于(i)铜导体和(ii)光纤线缆中的一种或多种。若干FTU104和相关联的线路112通常通过电缆连接耦接在一起，如用基线线缆118表示。基线线缆118包括光纤线缆。

RAM 103可以被配置成记录由地震传感器102 (包括但不限于，地震检波器和水听器)生成的模拟地震信号。RAM 103可以被配置成将来自地震传感器102的模拟信号转换成数字信号。接着，可以将数字化的信息发送至FTU 104。一些RAM 103被配置成除了接收来自一个或多个地震传感器102的信号以外，还中继来自组108中其它RAM 103的信号。由RAM 103发送的数字化信息可以被增加有状态信息。FTU104可以被配置成向中央记录系统(CRS) 106发送数字化信息。在一些实施例中，RAM 103可以被配置成接收从CRS 106下载的编程和/或参数信息。RAM 103通常接收来自另一装置的电力，如来自电源单元(PSU)114或FTU 104的电力，然而，RAM 103可以被配置成包括电池。FTU 104可以被配置成接收来自一个或多个RAM 103的数字信息，并将该信息再发送至CRS 106。在一些实施例中，再发送的数字信息可以被增加有用于FTU 104的状态信息。FTU 104还可以被配置成向一个或多个RAM 103供电。FTU 104本身可以接收来自电池126或PSU 114的电力。FTU 104可以包括多个电池端口，以使在电池126经历更换时，电力可以保持不间断地到FTU 104和任何连接的RAM 103。PSU 114包括电源并且可以被配置成向RAM 103发送电力。在某些配置中，来自PSU 114的电力可以通过FTU 104被发送至RAM 103o PSU 114可以接收来自电池130的电力。在地震数据获取中涉及的装置可以被统称为“地震装置”。其可以包括但不限于:地震传感器102、RAM 103、以及FTU 104、CRS 106和辅助装置116。在一些实施例中，RAM 103和/或FTU 104可以被用作辅助装置116。辅助装置116可以被配置成操作为定时装置。辅助装置116可以位于记录车或其它类似位置中。在一些实施例中，辅助装置116可以被专门用作定时装置。辅助装置116可以与基线线缆118通信并且被配置成提供地震拍摄系统的精确定时，以确保T-zeix) —致。在一些实施例中，CRS 106可以提供定时信号。CRS 106可以位于记录车或其它类似位置处。在现场，传感器102通常在10-50米之间间隔开。每一个FTU 104典型地执行某一信号处理，并接着将经处理的信号存储为地震信息。FTU 104可以并联或串联地与用作CRS 106与一个或多个FTU 104之间的接口的一个单元104耦接。在图1的线缆系统中，数据通常从RAM103中继至下一个RAM 103，并且在这种数据到达CRS 106之前通过几个FTU104。在典型配置中，可以将多个RAM 103按间隔(如12055米)布置，并且连接至接收器线缆线路。接收器线缆线路还可以连接至FTU 104和PSU 114。PSU 114同样可以按间隔布置。PSU 114可以按一对一或一对多的关系连接至RAM 103。FTU 104可以布置在接收器线路线缆112与基线光纤线缆118的交点处。FTU 104可以经由光纤基线线缆118连接至其它 FTU 104 和 / 或 CRS 106。在一些实施例中，FTU 104可以利用射频发送与CRS 106通信，并且通常带宽受限。在传统无线地震数据获取系统中，影响数据质量的属性(物理或地震)劣化通常通过恰好在记录之后监测(打印和观察)拍摄(源活动)记录来检测。图2示出了用于时钟同步的示意图。每一个地震装置(RAM103a_n和FTU 104a_n)可以包括本地时钟210。虽然图2示出了连接至CRS 106的两个FTU 104a、104b，但这仅仅是例示性和示例性的，因为许多FTU 104可以通过FTU 104的线路连接至CRS 106。主时钟220可以驻留在专用于定时的辅助单元116或CRS 106中。在图2中，CRS106包括主时钟220并且被配置成生成可以按数据流编码的时间信号。该数据流可通过光纤线缆输送(如在基线线缆118中)。在一些实施例中，线路线缆112还可以包括光纤线缆。在一些实施例中，该数据流包括(i) 8B10B比特流和(ii) 4B5B比特流中的至少一个。图3示出了用于利 用在CRS 106生成并且通过另一地震装置恢复的主时钟信号来同步地震装置中的时钟的流程图300。为改进数据准确性，希望所有系统组件都根据主时钟同步，以确保地震装置在利用同一 T-zero。在步骤310中，主时钟信号由主时钟220生成。主时钟220可以是CRS 106或者专用于定时的辅助单元116的一部分。在步骤320中，可以将主时钟信号编码成与其它地震装置(如一个或多个FTU 104和/或包括按线性拓扑布置的RAM 103a到103η的RAM组108)通信的数据流。在步骤330中，该数据流直接被发送到至少一个FTU 104。在步骤340中，主时钟信号可以通过FTU 104从数据流恢复。在步骤350中，FTU 104中的本地时钟210可以利用所恢复的主时钟信号锁定。本地时钟210可以利用锁相环电路或本领域技术人员已知的其它锁定电路与主时钟锁定。所恢复的主时钟信号接着可以沿网络拓扑通过随后的剩余装置传播，以使主时钟信号从该线或树的最高级向下传播，直到最后的希望的地震装置接收到主时钟信号。例如，再参照图2，主时钟信号可以从CRS 106中的主时钟220传播至随后的装置(FTU 104a)上的本地时钟210，然后是下一随后装置(FTU 104b和RAM 103a)中的任一个或两者等，直到最后的希望的装置(FTU 104a分支上的RAM103n、FTU 104b分支上的RAM 103η等)接收到主时钟信号为止。在步骤360中，将恢复的主时钟信号传播至另一地震装置，如另一 FTU 104b和/或RAM 103a。这可以通过将本地时钟信号编码为随后数据流中的随后主时钟信号来执行。在步骤370中，另一地震装置(FTU104b、RAM 103a)可以利用所传播的主时钟信号来同步。步骤340至370可以利用每一个随后地震装置(FTU 104、RAM 103)来重复，以同步下一地震装置(FTU 104、RAM103)的时钟。尽管步骤330示出了该数据流被直接发送至至少一个FTU 104，但在其它实施例中，该数据流可以直接被发送至至少一个RAM 103a，以供恢复和随后传播至如上所述的RAM 103b-103n。就直接来说，其意指数据流从一个地震装置发送至另一地震装置，而不需要恢复主时钟信号和将本地时钟编码为随后主时钟信号。例如，在图2中，当沿一系列FTU 104传播时钟信号时，步骤360可以包括通过光纤在FTU 104a至FTU 104b中传送所恢复的时钟信号，其在步骤370中使得FTU 104b能够与主时钟220同步。在另一个示例中，当沿组108传播时钟信号时，步骤360可以包括通过光纤在FTU104a至RAM 103a中传送所恢复的时钟信号，其在步骤370中，允许RAM 103a能够与主时钟220同步。在一些实施例中，时钟信号可以沿FTU 104的线路和/或沿RAM 103的线路传播。虽然前述公开致力于本公开的一种模式实施例，但本领域技术人员应当明白各种修改例。所有变型例都被 前述公开所涵盖。
权利要求
1.一种进行地震测量的方法，包括: 利用从数据流恢复的主时钟信号，在光纤网络上同步多个地震装置，其中，至少一个地震装置通过至少一个其它地震装置与主时钟分开。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该主时钟和地震装置按(i)线性拓扑和(ii)树形拓扑中的至少一种来布置；并且其中，同步多个地震装置还包括: 利用I)包含地震数据的信号，和2)包含命令和控制信息的信号中的至少一个将主时钟信号编码成数据流； 将该数据流发送至所述至少一个其它地震装置中的一个；以及通过在每一个随后地震装置处执行以下步骤，将主时钟信号通过所述至少一个其它地震装置中的随后地震装置传播至所述至少一个地震装置: 在每一个随后装置处从所接收的数据流恢复主时钟信号； 利用锁定电路，用所恢复的主时钟信号将随后装置处的本地时钟锁定至主时钟； 将本地时钟信号编码为随后数据流中的随后主时钟信号； 将该数据流直接发送至另一随后地震装置。
3.根据权利要求1 所述的方法，其中，该主时钟和所述多个地震装置按(i)线性拓扑和(ii)树形拓扑中的至少一种来布置。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括: 将主时钟信号编码到数据流中； 将该数据流发送至所述多个地震装置；以及 在所述多个地震装置中的每一个处恢复主时钟信号。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括: 利用所述多个地震装置中的所述至少一个其它地震装置中的至少一个本地时钟将主时钟信号传播至一个地震装置。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，利用主时钟同步多个地震装置包括: 利用主时钟信号锁定所述多个地震装置中的每一个上的本地时钟。
7.根据权利要求6所述的方法，利用锁相环电路以主时钟来锁定本地时钟。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述多个地震装置中的每一个接收的主时钟信号是(i )从主时钟直接接收的，或(ii )利用所述多个地震装置中的所述至少一个其它地震装置中的本地时钟通过传播间接接收的。
9.一种用于进行地震测量的系统，该系统包括: 主时钟，该主时钟被配置成生成主时钟信号； 多个地震装置，所述多个地震装置与主时钟通信，其中，至少一个地震装置通过至少一个其它地震装置接收主时钟信号，以及 光纤网络，该光纤网络被配置成连接所述主时钟与所述多个地震装置。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述网络被配置成在和主时钟信号相同的物理信道上发送地震数据信号；并且该主时钟和所述多个地震装置按(i )线性拓扑和(i i )树形拓扑中的至少一种来布置，并且所述至少一个地震装置包括地震传感器；并且其中所述至少一个其它地震装置包括本地时钟，并且被配置成: 从所接收的数据流恢复主时钟信号；利用所恢复的主时钟信号将本地时钟锁定至主时钟； 将本地时钟信号编码为数据流中的主时钟信号；以及 将该数据流发送至至少一个随后地震装置；并且至少一个地震装置包括地震传感器。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述地震装置包括地震传感器。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述地震装置按(i)线性拓扑和(ii )树形拓扑中的至少一种来布置。
13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多个地震装置中的每一个包括: 本地时钟；和 锁相环电路，该锁相环电路被配置成利用主时钟信号锁定本地时钟。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多个地震装置中的所述至少一个地震装置被配置成将主时钟信 号传播至所述多个地震装置中的所述至少一个其它地震装置。
15.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多个地震装置中的每一个被配置成从以下之一来接收主时钟信号:(i )到主时钟的直接链路或(ii )通过所述多个地震装置中的所述至少一个其它地震装置的间接链路。
全文摘要
本发明涉及通过光纤的时钟同步。本公开涉及利用光纤网络来进行地震测量的方法和装置。该方法可以包括通过光纤网络同步多个地震装置，其中，至少一个地震装置通过至少一个其它地震装置与主时钟分开。该方法还可以包括编码主时钟信号，发送所编码的主时钟信号，以及恢复主时钟信号。该装置可以包括具有地震装置的光纤网络。地震装置可以按线性或树形拓扑来布置。
文档编号G01V1/22GK103226208SQ201210318928
公开日2013年7月31日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年1月25日
发明者T·D·赫拉迪克, 艾华 申请人:英洛瓦(天津)物探装备有限责任公司