專(zhuān)利名稱(chēng)：包括主體和插入尖端的地震傳感器，以及相應(yīng)的插入尖端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域是關(guān)于地震數(shù)據(jù)獲取的領(lǐng)域。更特別地，本發(fā)明涉及 插入尖端的設(shè)計(jì)，地震傳感器設(shè)置有該插入尖端，以便使地震傳感器 能夠被安裝和/或保持在地面中。
本發(fā)明特別涉及在陸地環(huán)境中使用地震方法的石油勘探行業(yè)，但 可以應(yīng)用于使用地震數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)的任何領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明的領(lǐng)域中，在陸地上獲取地震數(shù)據(jù)的操作傳統(tǒng)上是使用 電子控制單元網(wǎng)絡(luò)，其上有連接的傳感器用于探測(cè)地面的運(yùn)動(dòng)。這種 類(lèi)型的傳感器，即通常所稱(chēng)的地震檢波器， 一般通過(guò)電纜相互連接成 傳感器組，從而形成群即通常所稱(chēng)的"串"。這些串之一或更多連接到 電子控制單元。電子控制單元，依靠有線(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)或通過(guò)無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò) 相互連接，執(zhí)行來(lái)自傳感器組的信號(hào)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換并通過(guò)所述數(shù)字 網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接涗涇?chē)。
傳感器的下表面配備有與地面機(jī)械聯(lián)接的裝置。根據(jù)地面的自然 性質(zhì)和/或傳感器的類(lèi)型，這些機(jī)械聯(lián)接裝置可以是被設(shè)計(jì)成插入地面 的尖端或腳。
在尖端的情況下，依靠其設(shè)計(jì)完成工作，特別是根據(jù)其長(zhǎng)度進(jìn)行 工作，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)尖端越長(zhǎng)，將其插入地面越容易(都知道這些是按慣 例依靠操作者的腳而被推入的)。
與之對(duì)應(yīng)，新的系統(tǒng)最近已經(jīng)上市，其中傳感器附加在電子轉(zhuǎn)換 單元上，這具有消除與地震檢波器一起使用的串的效果。
這種類(lèi)型的傳感器通常被稱(chēng)為"數(shù)字傳感器"。
根據(jù)不管哪一個(gè)傳感器技術(shù)，為了收集地球物理數(shù)據(jù)， 一個(gè)或多
個(gè)與地面接觸的地震源被起動(dòng)以便傳播全向地震波列。震源可包括爆 炸、重物下落或振動(dòng)設(shè)備。
由地層反射的波列被傳感器檢測(cè)到，其產(chǎn)生處于地面下的地質(zhì)界 面處的波的反射的信號(hào)特征。
因此應(yīng)該明白用于所獲取的地球物理數(shù)據(jù)的精確度的一個(gè)重要參 數(shù)是傳感器與地面的聯(lián)接，更具體而言是尖端與地面的聯(lián)接。
通常，當(dāng)設(shè)計(jì)插入尖端時(shí)，目標(biāo)因此就是達(dá)到兩個(gè)目的安裝的 簡(jiǎn)便性和聯(lián)接的質(zhì)量。
傳感器的插入和聯(lián)接的穩(wěn)定性是由尖端在地面上產(chǎn)生的阻力確定的。
因此，為了便于插入，就需要限制穿透力并產(chǎn)生地面的"敞開(kāi)"區(qū) 域使得能夠通過(guò)在該局部向下夯實(shí)地面來(lái)擴(kuò)大孔洞。
限制插入力因此就減小了穿透力阻力(resistive penetration force)。這些作用力垂直于尖端的外表面。為了減少它們，需要將這 些力的豎直分力最小化，所述豎直分力與插入力直接相對(duì)。
對(duì)其而言，聯(lián)接的質(zhì)量(穩(wěn)定性)的特征在于無(wú)論任何干擾作用 在該地帶上，地震傳感器都保持其被插入狀態(tài)和定向的能力，所述干 擾如風(fēng)，傳感器可能被連接到的電纜的拖拉，靠近傳感器的車(chē)輛的通 行等。
聯(lián)接的質(zhì)量所基于的原理類(lèi)似于上面提到的為了傳感器插入容易 (但是被反向施加)的原理。這是因?yàn)?，為了保持其被插入狀態(tài)，需 要最大化拔出抗力。此力來(lái)自?xún)蓚€(gè)來(lái)源 -地面抵抗尖端的摩擦； -對(duì)拔出相對(duì)的豎直分量。
在地震檢波器的情況中，如上面提及的，傾向是增加尖端的長(zhǎng)度 并賦予尖端非常大錐形的輪廓，以便在最大可能的程度上限制穿透阻 力。
以這種方式，獲得的尖端能夠容易地插入地面中，就安裝傳感器 的網(wǎng)絡(luò)的操作者方面而言無(wú)需費(fèi)力。另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些尖端易受振動(dòng)并且對(duì)于一定的尖端長(zhǎng)度 甚至參與共振。
當(dāng)然，這些振動(dòng)是寄生數(shù)據(jù)(parasitic data),該寄生數(shù)據(jù)對(duì)所收 集的地球物理數(shù)據(jù)的質(zhì)量是有害的。
在數(shù)字傳感器的情況中，這些傳感器具有腳，所述腳要被推入并 且具有比地震檢波器尖端的尺寸大得多的尺寸(在高度和直徑兩個(gè)方 面)，特別是因?yàn)楸仍诘卣饳z波器的情況下在傳感器中結(jié)合了更多數(shù)量 的元件。
在實(shí)踐中，如果在傳感器的腳上產(chǎn)生撞擊(例如如果將傳感器跌 落)，數(shù)字傳感器的相對(duì)脆弱性是所不期望的。
此外，這些數(shù)字傳感器的尺寸對(duì)讓操作者將它們安裝在地面中以 便在將傳感器插入地面中之前形成導(dǎo)向孔是必要的。
當(dāng)然，存在于鉆進(jìn)導(dǎo)向孔中的此操作傾向于增加安裝傳感器網(wǎng)絡(luò) 的階段的持續(xù)時(shí)間，這因而也就趨于增加其費(fèi)用。
此外，在插入傳感器前，導(dǎo)向孔的鉆掘會(huì)使傳感器與地面的聯(lián)接 變得不牢靠。
這樣的原因是幾個(gè)因素會(huì)削弱傳感器與地面的聯(lián)接，包括
-由于鉆掘過(guò)程使得地面的密度在該局部被改變，其傾向于使傳 感器周?chē)牡孛孀兯沙趶亩饌鞲衅髟诘孛嬷械牟环€(wěn)定性；
-就操作者而言會(huì)以更大或更小的關(guān)注程度和/或以更快或更慢的 速度做出導(dǎo)向孔，所形成的導(dǎo)向孔具有變化的高度和/或直徑，或者甚 至是截頭圓錐形，達(dá)到了獲得具有不適宜傳感器與地面有效聯(lián)接的形 狀的導(dǎo)向孔的程度。
此外，不管是涉及地震檢波器還是數(shù)字傳感器，插入腳通常對(duì)拔 出提供低阻力，這可能導(dǎo)致阻礙優(yōu)良地球物理數(shù)據(jù)獲取的情形，或者 甚至?xí)枰不貦z查以便將已經(jīng)被"拔出"的任何地震傳感器重新插入 所需要插入的地面中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的特別是要克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
更具體而言，本發(fā)明的目的是提出一種具有插入尖端的地震傳感 器，該插入尖端可改善插入的容易性和地震傳感器與地面聯(lián)接的質(zhì)量。
為此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣的具有尖端的地震傳感器， 其能夠擁有比現(xiàn)有技術(shù)的方案更好的與地面接觸的質(zhì)量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣的具有尖端的地震傳感器，其提 供比由現(xiàn)有技術(shù)已知的方案更大的拔出阻力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣的具有尖端的地震傳感器，其確 保地震傳感器在地面中的高度穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣的具有尖端的地震傳感器，其設(shè) 計(jì)簡(jiǎn)單，容易使用并且造價(jià)低廉。
這些目的，以及將在下面變得清楚的其它方面，是通過(guò)與地震傳 感器相關(guān)的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的，所述類(lèi)型的地震傳感器包括裝有用于檢測(cè) 和/或測(cè)量波的裝置的主體，以及包括在所述主體的延伸部上用于插入 地面中的尖端，所述尖端在上端和下端之間延伸，其特征在于，所述
尖端具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端v形輪廓的翼，所述翼在它們之 間具有至少一個(gè)腔，該腔從所述上端延伸到接近所述下端。
這樣，依據(jù)本發(fā)明的插入尖端具有很多優(yōu)點(diǎn)，包括 -賦予尖端V形輪廓的尖端上的翼是這樣伸出的元件，即其向外 伸出以幫助尖端插入到地面中； -翼之間的腔^f頃向于
- 限制抗插入的力；
- 增加尖端與地面之間的接觸表面面積，從而增加尖端與地 面之間的摩擦，這會(huì)有助于產(chǎn)生抵抗地震傳感器拔出的力。 將會(huì)明白，由于聯(lián)接直接依賴(lài)于尖端與地面接觸的表面面積，增
加尖端與地面接觸的表面面積可最優(yōu)化傳感器的聯(lián)接。尖端的長(zhǎng)度結(jié) 合由翼形成的側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件因此會(huì)有助于改善聯(lián)接。
此外，依據(jù)本發(fā)明的尖端還有助于改善地震傳感器在地面中的穩(wěn) 定性，特別是通過(guò)依靠由于翼的存在而產(chǎn)生正切于尖端半徑的抵抗力
而將傳感器鎖定以防旋轉(zhuǎn)。
這在數(shù)字傳感器的情況中證明更加有益，所述數(shù)字傳感器傳統(tǒng)上 包括用于檢測(cè)雙向甚或三維波的裝置。在這種情況下，保持傳感器在 地面中的定向就因此特別重要。
要指出的是，關(guān)于數(shù)字傳感器，現(xiàn)在能夠依靠本發(fā)明來(lái)插入這些 傳感器而不需要形成導(dǎo)向孔。
還要指出的是，以依據(jù)本發(fā)明的尖端而給予一高度是完全可能的， 即這種高度能夠改善地震傳感器的跌落強(qiáng)度、特別是上面解釋過(guò)的比 較脆弱的數(shù)字傳感器的跌落強(qiáng)度。
依據(jù)一個(gè)有利的方法，所述翼包括將所述尖端保持在地面中的裝 置，這些保持裝置優(yōu)選地采用所述翼在所述下端方向上的加寬的形式。
以這種方式，地震傳感器保留在地面中因而抵抗拔出力的能力得 到極大的改善。
這是因?yàn)橐碓诩舛说南露朔较蛏系募訉拑A向于以正好抵抗拔出的
豎直分力來(lái)作用地面，這歸因于翼上倒斜度(negative tapers )的存在， 其在尖端基部處的厚度大于尖端頂端處的厚度。
這樣的地震傳感器與地面的聯(lián)接與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比證明是得 到極大的改善。
有利的是，所述翼具有從所述上端到接近所述下端增加的寬度。 因此趨勢(shì)是以施加在地面上的豎直分力，以被分布在尖端的整個(gè) 高度或其幾乎整個(gè)高度的方式抵抗傳感器的拔出。
依據(jù)第一實(shí)施方式，地震傳感器具有沿直徑相互相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)翼。
依據(jù)第二實(shí)施方式，地震傳感器具有間隔開(kāi)120。的三個(gè)翼。 依據(jù)第三實(shí)施方式，地震傳感器具有間隔開(kāi)90。的四個(gè)翼。 依據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選特征，所述腔具有這樣的截面部分，該部
分從一個(gè)翼彎曲到另一個(gè)翼。
這樣，在傳感器插入之后，由于傳感器的彈性，地面傾向于被緊 壓在腔的整個(gè)彎曲的表面上。
依據(jù)本發(fā)明的又一另外特征，所述主體具有截頭錐形底端，所述
翼在它們之間形成V形，而具有的角度基本上等于所述截頭錐形底端
的截頭錐體的角度。
尖端因此內(nèi)接在錐體內(nèi)，該錐體正好在傳感器主體的截頭錐形基 部的延伸部上，從而不僅在尖端的整個(gè)高度而且在傳感器主體的下部 來(lái)幫助傳感器插入。
本發(fā)明還涉及被設(shè)計(jì)成連接于地震傳感器的插入尖端，特征在于，
其具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端v形輪廓的翼，所述翼在它們之間
具有至少一個(gè)腔，該腔從所述尖端的上端延伸到接近所述尖端的下端。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)閱讀下面的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的 說(shuō)明和附圖會(huì)變得清晰明白，所述實(shí)施方式通過(guò)非限定性示例給出，
其中附圖為
圖l是依據(jù)本發(fā)明的地震傳感器尖端的圖解表示； 圖2是配備有依據(jù)本發(fā)明尖端的地震傳感器的側(cè)視圖； 圖3是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端的側(cè)視圖； 圖4和圖5是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端的兩個(gè)透視圖； 圖6是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端的仰視圖7是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端沿在圖6中標(biāo)記的BB截面的視圖； 圖8是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端沿在圖6中標(biāo)記的AA截面的視圖。
具體實(shí)施例方式
如上面提到的，本發(fā)明的原理在于將地震傳感器配備有尖端，該 尖端具有V形翼和基本上從尖端的底部到尖端的頂部在翼之間延伸的 腔。
參考圖2,地震傳感器包括主體1,該主體包括用于檢測(cè)和/或測(cè) 量波的裝置，并且傳感器還包括插入尖端2,該尖端在主體1的基部 延伸成主體1的延續(xù)部分。
要指出的是本發(fā)明適用于地震檢波器和所謂的數(shù)字傳感器。
在地震檢波器的情況中，傳感器的主體包括用于檢測(cè)單向波的裝
置，傳感器的主體被有線(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接到電子控制單元，該電子控制 單元自身與其它的地震檢波器相連。
在數(shù)字傳感器的情況中，傳感器的主體包括用于檢測(cè)波的多個(gè)元 件，每個(gè)所述元件專(zhuān)門(mén)用于檢測(cè)一個(gè)特定的波定向，主體還包括模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換器、或許甚至發(fā)送器以及用于獨(dú)立供電的電池。
依據(jù)本發(fā)明的原理，地震傳感器的聯(lián)接尖端包括至少兩個(gè)一同賦
予尖端V形輪廓的翼21 (如在圖1、 2、 3和8中可以清楚地看到的) 和腔22，這些腔中的每一個(gè)都在翼21之間從尖端的上端到下端(或 幾乎是)延伸。
要指出的是翼的數(shù)量可根據(jù)需要而變化(特別是根據(jù)尖端將要插 入的地面的性質(zhì))。
這樣，依據(jù)不同的實(shí)施方式，依據(jù)本發(fā)明的地震傳感器可具有
-兩個(gè)翼21，相互位于沿直徑相對(duì)的位置；
-三個(gè)翼21，圍繞尖端的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)間隔開(kāi)120。；
-四個(gè)翼，圍繞尖端的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)X間隔開(kāi)90° (本實(shí)施方式的情況)。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)有利特征，翼21在它們的下端方向上具有加 寬部，此加寬部在本實(shí)施方式中從尖端的上端到下端增加。
以這種方式，如圖1中可見(jiàn)，翼在它們徑向表面的正交方向上以 阻力F作用地面，此力F被分解成水平分力Fl和豎直分力F2，后者 對(duì)抗尖端從地面的拔出(移除)。
翼這樣的加寬因此組成了用以將尖端保持在地面中的裝置。
此外，參考圖4和6要指出的是，腔22具有截面，該截面從一個(gè) 翼到另一個(gè)翼彎曲。
更具體而言，腔22具有第一部分221，該第一部分自尖端的下端 延伸，其與第二部分222匯合，該第二部分在尖端上端的方向上加寬。
此第二部分222執(zhí)行雙重功能
-尖端剛性的功能；
-將翼連接到尖端上端的功能。
此外，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，地震傳感器的主體l在其基部具 有截頭圓錐體部分ll (圖2)。
此外，考慮到翼21的邊緣形成旋轉(zhuǎn)的錐體的母線(xiàn)(generatrix), 尖端內(nèi)接于錐體中(如圖8中所見(jiàn))。尖端內(nèi)接于其中的此旋轉(zhuǎn)的錐體 的角度等于(或至少非常接近)在主體l基部處的截頭體ll的角度。
參考圖7和8，尖端在其上部包括有螺紋孔23，其使尖端可以被
螺釘固定在傳感器的主體上。
如剛剛已述及的地震傳感器插入尖端可優(yōu)選地通過(guò)鑄造工藝獲 得，也可以通過(guò);f莫制或甚至通過(guò)機(jī)械加工而獲得。
權(quán)利要求
1.一種地震傳感器，該類(lèi)型傳感器包括裝有用于檢測(cè)和/或測(cè)量波的裝置的主體，并且在所述主體的延伸部上，該傳感器包括用于插入地面中的尖端，所述尖端在一上端和一下端之間延伸，其特征在于，所述尖端具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端V形輪廓的翼，所述翼在它們之間具有至少一個(gè)腔，該腔從所述上端延伸到接近所述下端。
2. 如權(quán)利要求1所述的地震傳感器，其特征在于，所述翼包括用 于將所述尖端保持在地面中的裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的地震傳感器，其特征在于，所述保持裝置 采用所述翼在所述下端方向上的加寬部的形式。
4. 如權(quán)利要求3所述的地震傳感器，其特征在于，所述翼具有從 所述上端到接近所述下端增加的寬度。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，其 具有沿直徑相互相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)翼。
6. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，其 具有間隔開(kāi)120。的三個(gè)翼。
7. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，其 具有間隔開(kāi)卯。的四個(gè)翼。
8. 如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，所 述腔具有從一個(gè)翼到另 一個(gè)翼彎曲的截面。
9. 如權(quán)利要求l-8中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，所 述主體具有截頭錐形底端，所述翼在它們之間形成V形，該V形的角 度基本上等于所述截頭錐形底端的截頭體的角度。
10. —種設(shè)計(jì)成被連接于地震傳感器的插入尖端，其特征在于， 其具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端V形輪廓的翼，所述翼在它們之間 具有至少一個(gè)腔，該腔從所述尖端的上端延伸到接近所述尖端的下端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地震傳感器，該類(lèi)型的傳感器包括裝有用于檢測(cè)和/或測(cè)量波的裝置的主體，以及在所述主體的延伸部上用于插入地面中的尖端，所述尖端在上端和下端之間延伸，其特征在于，所述尖端具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端V形輪廓的翼，所述翼在它們之間具有至少一個(gè)腔，該腔從所述上端延伸到接近所述下端。
文檔編號(hào)G01V1/16GK101339254SQ20081013573
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者C·格雷瓜爾, Y·皮紹 申請(qǐng)人:瑟塞爾公司