Возможности и перспективы использования распределенных оптоволоконных датчиков в геофизике

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведен краткий обзор применений распределенных акустических сенсоров для решения геофизических и сейсмометрических задач. Получены теоретические оценки и экспериментальные измерения уровня собственных шумов в распределенных акустических сенсорах, в том числе на субгерцевых частотах. Проведено численное моделирование, позволяющее количественно оценить мощность низкочастотного шума (связанного с медленным изменением температуры зондируемого волокна) в сигнале распределенных акустических сенсоров. Полученные результаты дополнены теоретическими оценками спектральной мощности сигнала от удаленного землетрясения, они демонстрируют важность учета температурных эффектов в волокне при планировании экспериментов, связанных с регистрацией слабых сейсмических событий.

Об авторах

С. П. Никитин

ООО “Т8”; ООО “Фемтовижн”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1; Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

К. В. Кислов

Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (ИТПЗ РАН)

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 84/32

Ю. О. Старовойт

ООО “Т8”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

Д. М. Бенгальский

ООО “Т8”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

Е. П. Спиридонов

ООО “Т8”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

Д. Р. Харасов

ООО “Т8”

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

Э. А. Фомиряков

ООО “Т8”; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1; Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 1

О. Е. Наний

ООО “Т8”; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1; Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 1

В. Н. Трещиков

ООО “Т8”

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikitin@t8.ru
Россия, 107076, Москва, ул. Краснобогатырская, 44, стр. 1

Список литературы

  1. Ide S., Araki E., Matsumoto H. // Earth Planets Space. 2021. V. 73. P. 63. https://doi.org/10.1186/s40623-021-01385-5
  2. Shragge J., Yang J., Issa N., Roelens M., Dentith M., Schediwy S. // Geophys. J. Intern. 2021. V. 226. P. 564. https://doi.org/10.1093/gji/ggab111
  3. Fang G., Li Y.E., Zhao Y., Martin E.R. // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47. Art. e2019GL086115. https://doi.org/10.1029/2019GL086115
  4. Spica Z.J., Perton M., Martin E.R., Beroza G.C., Biondi B. // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2020. V. 125. P. 1. https://doi.org/10.1029/2019JB018656
  5. Tonegawa T., Araki E., Matsumoto H., Kimura T., Obana K., Fujie G., Arai R., Shiraishi K., Nakano M., Nakamura Y., Yokobiki T., Kodaira S. // Geophys. Research Lett. 2022. V. 49. Iss. 4. Art. e2022GL098162. https://doi.org/10.1029/2022GL098162
  6. Smolinski K., Paitz P., Bowden D., Edme P., Kugler F., Fichtner A. // EGU General Assembly, 2020. EGU2020-8225. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-8225
  7. Li Z., Shen Z., Yang Y., Williams E., Wang X., Zhan Z. // AGU Advances. 2021. № 2. Art. e2021AV000395. https://doi.org/10.1029/2021AV000395
  8. Binder G., Titov A., Liu Y., Simmons J., Tura A., Byerley G., Monk D. // Geophysics. 2020. V. 85. P. T225. https://doi.org/10.1190/geo2019-0819.1
  9. Hartog A.H. In Optical Fibre Sensors: Fundamentals for Development of Optimized Devices. / Eds. Del Villar I., Matias I.R. Hoboken. NJ. John Wiley & Sons. 2020. P. 151. https://doi.org/10.1002/9781119534730.ch6
  10. Naldrett G., Parker T., Shatalin S., Mondanos M. // First Break. 2020. V. 38. P. 71. https://doi.org/10.3997/1365-2397.fb2020012
  11. Popik S., Pevzner R., Bona A., Tertyshnikov K., Glubokovskikh S., Gurevich B. // Geophys. Prospect. 2021. V. 69. P. 842. https://doi.org/10.1111/1365-2478.13080
  12. Tribaldos V.R., Ajo-Franklin J.B. // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2021. V. 126. Art. e2020JB021004. https://doi.org/10.1029/2020JB021004
  13. Agostinetti N.P., Villa A., Saccorotti G. // Solid Earth. 2022. V. 13. P. 449. https://doi.org/10.5194/se-13-449-2022
  14. Huff O., Lellouch A., Luo B., Jin G., Biondi B. // Lead. Edge. 2020. V. 39. P. 776. https://doi.org/10.1190/tle39110776.1
  15. Min R., Liu Z., Pereira L., Yang C., Sui Q., Marques C. // Opt. Laser Technol. 2021. V. 140. Art. 107082. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107082
  16. Lior I., Rivet D., Ampuero J.P., Sladen A., Barrientos S., Sánchez-Ollavaria R., Opazo G.A.V., Prado J.A.B. // Sci. Rep. 2023. V. 13. P. 424. https://doi.org/10.1038/s41598-023-27444-3
  17. Faucher F., de Hoop M.V., Scherzer O. // Geophysics. 2021. V. 86. P. R21. https://doi.org/10.1190/geo2020-0305.1
  18. Nayak A., Ajo-Franklin J. // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2021. V. 111. P. 3432. https://doi.org/10.1785/0120210028
  19. Distributed acoustic sensing in geophysics: Methods and applications / Eds. Li Y., Karrenbach M., Ajo-Franklin J. 2022. Vol. 268. John Wiley & Sons. ISBN: 978-1-119-52179-2. https://doi.org/10.1002/9781119521808
  20. Lindsey N.J., Rademacher H., Ajo-Franklin J.B. // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2020. V. 125. Art. e2019JB018145. https://doi.org/10.1029/2019JB018145
  21. Jousset P., Reinsch T., Ryberg T., Blanck H., Clarke A., Aghayev R., Krawczyk C.M. // Nature commun. 2018. V. 9. P. 1. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04860-y
  22. Kislov K.V., Gravirov V.V. // Seismic Instruments. 2022. V. 5. P. 485. https://doi.org/10.3103/S0747923922050085
  23. Brune, J. N. // J. Geoph. Res. 1970. V. 75. P. 4997. https://doi.org/10.1029/JB075i026p04997
  24. Aki K., Richards P. Quantitative Seismology. 2nd Ed. University Science Books. 2002. https://lccn.loc.gov/2002071360
  25. Ackerley N. // CSEG GeoConvention Vision. 2012. Article #90174.
  26. Borcherdt R.D., Johnston M.J.S., Glassmoyer G. // Bull. Seism. Soc. America. 1989. V. 79. P. 1006. https://doi.org/10.1785/BSSA0790041006
  27. Beavan R.J., Goulty N.R. // Geophys. J. Intern. 1977. V. 48. P. 293. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1977.tb03673.x
  28. Hubbard P.G., Vantassel J.P., Cox B.R., Rector J.W., Yust M.B.S., Soga K. // Sensors. 2022. V. 22. P. 4589. https://doi.org/10.3390/s22124589
  29. Peterson J. Open-file report 93-322. U. S. Geological Survey, Albuquerque, New Mexico. 1993. http://opg.sscc.ru/attachments/073_ofr93-322.pdf
  30. Alekseev A.E., Tezadov Y.A., Potapov V.T. // Laser Phys. 2017. V. 27. P. 055101. https://doi.org/10.1088/1555-6611/aa6378
  31. Nikitin S., Fomiryakov E., Kharasov D., Nanii O., Treshchikov V. // J. Lightwave Technol. 2019. V. 38. P. 1446. https://doi.org/10.1109/JLT.2019.2952688
  32. Bertholds A., Dandliker R. // J. Lightwave Technol. 1988. V. 6. P. 17. https://doi.org/10.1109/50.3956
  33. Koheras BASIK – single-frequency fiber lasers. https://www.nktphotonics.com/products/single-frequency-fiber-lasers/koheras-basik/
  34. ORION 1550 nm Laser Module. https://rio-lasers.com/laser-products/
  35. Gorshko B.G., Alekseev A.E., Taranov M.A., Simikin D.E., Potapov V.T., Ilinskiy D.A. // Appl. Opt. 2022. V. 61. P. 8308. https://doi.org/10.1364/AO.468804
  36. Fomiryakov E., Kharasov D., Nikitin S., Nanii O., Treshchikov V. // J Lightwave Technol. 2021. V. 39. P. 5191. https://doi.org/10.1109/JLT.2021.3082263
  37. Nikitin S.P., Kuzmenkov A.I., Gorbulenko V.V., Nanii O.E., Treshchikov V.N. // Laser Phys. 2018. V. 28. P. 085107. https://doi.org/10.1088/1555-6611/aac714
  38. Shatalin S., Parker T., Farhadiroushan M. Distributed Acoustic Sensing in Geophysics: Methods and Applications. 2021. P. 1. https://doi.org/10.1002/9781119521808.ch1
  39. Фомиряков Э.А., Бенгальский Д.М., Харасов Д.Р., Наний О.Е., Никитин С.П., Трещиков В.Н. // Автометрия. 2023. Т. 59. № 1. С. 87. https://doi.org/10.15372/AUT20230109
  40. Global DAS monitoring month February 2023. https://www.norsar.no/in-focus/global-das-monitoring-month-february-2023. Wuestefeld A., Spica Z.J., Aderhold K. et al. // The Global DAS Campaign of 2023, submitted to Seismol. Res. Lett. (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (246KB)
Метаданные

© С.П. Никитин, К.В. Кислов, Ю.О. Старовойт, Д.М. Бенгальский, Е.П. Спиридонов, Д.Р. Харасов, Э.А. Фомиряков, О.Е. Наний, В.Н. Трещиков, 2023