分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)，包括中央處理單元、地震記錄器、井壁測震組件和井底測震組件，所述地震記錄器通過電纜分別與井壁測震組件和井底測震組件連接，地震記錄器接收井壁測震組件和井底測震組件傳送的微地震信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳到中央處理單元，所述中央處理單元根據(jù)數(shù)字信號對微地震活動(dòng)自動(dòng)定位和作圖提供一個(gè)可視化地震規(guī)模和地點(diǎn)；井壁測震組件和井底測震組件采用分組模塊化設(shè)計(jì)，模塊之間無電信號連接，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，信號可靠性高。
【專利說明】分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及地震監(jiān)測技術(shù)，尤其涉及分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]地震科學(xué)是一門以觀測為基礎(chǔ)的科學(xué)，觀測資料的真實(shí)性直接決定了科研與應(yīng)用的成效。地震監(jiān)測通常分為微震、強(qiáng)震、前兆觀測，其中前兆觀測又包含地磁、地電、地形變、地應(yīng)力、地下流體(含物理和化學(xué))等觀測。
[0003]井下觀測是避開地面各種干擾源，提高觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的有效途徑，也是得到地下溫度、地磁、應(yīng)變、傾斜等參量的直接手段。而地震深井綜合觀測是利用一口深井實(shí)現(xiàn)多種觀測手段的綜合觀測，包括多分量應(yīng)變儀、傾斜儀、溫度儀、地磁儀、寬頻帶地震儀、強(qiáng)震儀、孔隙壓計(jì)等，這類系統(tǒng)的建立為探測近震源地下介質(zhì)的物性、應(yīng)力等，對于研究區(qū)域構(gòu)造動(dòng)力環(huán)境變化具有重大意義。
[0004]地震深井綜合觀測，不僅可以有效避開地表的人類活動(dòng)對地震觀測的干擾，減少地表巖石風(fēng)化、天氣變化的影響。同時(shí)，還能夠解決大、中型城市“地震監(jiān)測盲區(qū)”的問題。另一方面，在同一觀測環(huán)境中安裝的不同地震觀測傳感器，可開展不同測項(xiàng)間的比對分析，更加客觀地對異常信息進(jìn)行深入分析，利于異常來源辨別。
[0005]目前，地震深井的觀測大多采用一體化模式，即將所有的觀測項(xiàng)目儀器安裝在一體，置于一根套管內(nèi)全部下潛至深井底部并用水泥固化來監(jiān)測地震信息。一體化模式的地震深井觀測存在以下缺點(diǎn):
[0006]1、由于所有傳感器均安裝于井下并水泥固化，對系統(tǒng)的可靠性要求很高，一旦某個(gè)測項(xiàng)傳感器或設(shè)備出現(xiàn)故障，則整根探頭都要報(bào)廢；
[0007]2、對觀測井的傾斜度、固井要求均較高；
[0008]3、各傳感器之間，特別是井下地震計(jì)與地磁傳感器之間的相互影響和干擾難以避免；
[0009]4、系統(tǒng)的集成度要求較高，由此帶來系統(tǒng)維護(hù)和保養(yǎng)的難度增大。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0010]本發(fā)明提供一種采用分組模塊化設(shè)計(jì)、模塊之間無電信號連接，結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，信號可靠性高的分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0012] 分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)，包括中央處理單元、地震記錄器、井壁測震組件和井底測震組件，所述地震記錄器通過電纜分別與井壁測震組件和井底測震組件連接，地震記錄器接收井壁測震組件和井底測震組件傳送的微地震信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳到中央處理單元，所述中央處理單元根據(jù)數(shù)字信號對微地震活動(dòng)自動(dòng)定位和作圖提供一個(gè)可視化地震規(guī)模和地點(diǎn)；所述井壁測震組件包括頂蓋、第一艙體、第二艙體、第三艙體和底蓋，第一艙體、第二艙體和第三艙體呈直徑等同的管狀結(jié)構(gòu)且由上及下的兩兩之間設(shè)有將三者依次串聯(lián)密封連接的密封連接器，第一艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的井下短周期地震計(jì)，第二艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的二分量傾斜儀，第三艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的水溫傳感器，所述頂蓋安裝于第一艙體頂端，所述底蓋安裝于第三艙體底端；所述井底測震組件包括第四艙體、第五艙體、第六艙體和第七艙體，第四艙體、第五艙體和第六艙體呈直徑等同的管狀結(jié)構(gòu)且由上及下的兩兩之間設(shè)有將三者依次串聯(lián)密封連接的密封連接器，第七艙體為底部呈錐體的半敞開式管狀結(jié)構(gòu)，第七艙體頂端與第六艙體下端也設(shè)有密封連接兩者的密封連接器，第四艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的地磁與低溫儀，第五艙體內(nèi)設(shè)有與地震記錄器單獨(dú)連接作為主系統(tǒng)感測測量的第一四分量應(yīng)變儀，第六艙體內(nèi)設(shè)有與地震記錄器單獨(dú)連接作為備份系統(tǒng)感測測量的第二四分量應(yīng)變儀，第七艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的空隙壓傳感器；所述井壁測震組件和井底測震組件與地震記錄器之間的電纜內(nèi)分別設(shè)有與每個(gè)傳感器連接采用RS485半雙工雙向通訊方式的通訊線芯，每個(gè)通訊線芯由兩根電源線和一對信號線組成。
[0013]進(jìn)一步地，所述井壁測震組件還包括安裝于頂蓋上的第一扶正器和第一吊環(huán)，頂蓋上還設(shè)有便于連接固定線纜的電纜防護(hù)套。
[0014]進(jìn)一步地，所述井壁測震組件還包括安裝于第三艙體內(nèi)便于井壁測震組件鎖緊于井壁側(cè)的推靠鎖壁裝置。
[0015]進(jìn)一步地，所述井底測震組件還包括安裝于第四艙體頂端的第二扶正器，第二扶正器上連接有第二吊環(huán)，第四艙體與第二扶正器連接處設(shè)有密封連接兩者的密封連接器。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，地震觀測環(huán)境條件也變得苛刻，本發(fā)明采用深井綜合探頭，除了能降低征地、基建等基礎(chǔ)建設(shè)和供電、避雷、通訊、地震觀測環(huán)境建設(shè)的成本外，還能減低運(yùn)行成本，從而降低地震觀測的綜合成本，能夠更加有效、合理地利用深井資源；由于綜合探頭采用分體式、模塊化設(shè)計(jì)，即通過在深井的井壁和井底分別設(shè)置井壁測震組件和井底測震組件，因此探頭可以方便地實(shí)現(xiàn)雙備份，從而提高系統(tǒng)可靠性和冗余，對于地震異常的撲捉也具備非常實(shí)際的意義，達(dá)到在同一個(gè)觀測點(diǎn)獲取不同的物理量觀測信息，通過多種物理量的記錄比較，提高地震預(yù)警監(jiān)測信號的靈敏度，同時(shí)擴(kuò)大信號的頻帶以及提高信號記錄的動(dòng)態(tài)范圍；對于地震前兆觀測而言，不同物理量的觀測，可以更加靈敏地?fù)渥降卣鹋R震前的相關(guān)信息。
[0018]另外，井下綜合探頭與井上數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)采用RS485數(shù)字信號的傳輸，電纜內(nèi)分別設(shè)有與每個(gè)傳感器或采集器連接通訊線芯，通訊線芯采用RS485半雙工雙向通訊方式，每個(gè)通訊線芯由兩根電源線和一對信號線組成，這樣，各模塊采用各自的傳輸線纜，各綜合設(shè)備模塊之間無電信號連接，數(shù)字傳輸減少了模塊之間的耦合，減少了信號之間的互擾，簡化了設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)可靠性；特別是通訊線芯采用了 RS485半雙工雙向通訊方式，減少了通訊電纜的數(shù)量，提高了傳輸線纜的傳輸容量。具體實(shí)施中，每個(gè)通訊線芯即可實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備的傳輸，16路信號線即可傳輸4套完全不相關(guān)的綜合設(shè)備的數(shù)據(jù)，從而提高線纜的傳輸容量，完全滿足系統(tǒng)的雙備份工作，便于系統(tǒng)的集成和設(shè)備的安裝；同時(shí)電纜的數(shù)字信號抗干擾能力強(qiáng)，高速數(shù)據(jù)傳輸距離可達(dá)到2000米以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬信號傳輸?shù)男阅?，提高系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離傳輸?！尽緦＠綀D】

【附圖說明】】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明井壁測震組件的放大結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖3是本發(fā)明井底測震組件的放大結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖4是本發(fā)明通訊線芯的截面放大結(jié)構(gòu)圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0023]分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)，如圖1至圖4所示，包括中央處理單元1、地震記錄器2、井壁測震組件3和井底測震組件4，地震記錄器2通過電纜5分別與設(shè)置于深井內(nèi)的井壁測震組件3和井底測震組件4連接，地震記錄器2接收井壁測震組件3和井底測震組件4傳送的微地震信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳到中央處理單元1，中央處理單元I根據(jù)數(shù)字信號對微地震活動(dòng)自動(dòng)定位和作圖提供一個(gè)可視化地震規(guī)模和地點(diǎn)。
[0024]如圖1和圖2所示，井壁測震組件3包括頂蓋30、第一艙體31、第二艙體32、第三艙體33、底蓋34、第一扶正器35和第一吊環(huán)36,所述第一艙體31、第二艙體32和第三艙體33呈直徑等同的管狀結(jié)構(gòu)且由上及下的兩兩之間設(shè)有將三者依次串聯(lián)密封連接的密封連接器6，第一艙體31內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器2連接的井下短周期地震計(jì)，第二艙體32內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器2連接的二分量傾斜儀，第三艙體33內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的水溫傳感器，頂蓋30安裝于第一艙體31頂端且兩者之間由密封連接器6密封連接，底蓋34安裝于第三艙體33底端且兩者之間也由密封連接器6密封連接；第一扶正器35和第一吊環(huán)36安裝于頂蓋30上，頂蓋30上還設(shè)有便于連接固定線纜的電纜防護(hù)套37。其中，井壁測震組件3還包括安裝于第三艙體33內(nèi)便于井壁測震組件3鎖緊于井壁側(cè)的推靠鎖壁裝置38。
[0025]如圖1和圖3所示，井底測震組件4包括第四艙體40、第五艙體41、第六艙體42、第七艙體43、第二扶正器44和第二吊環(huán)45，第四艙體40、第五艙體41和第六艙體42呈直徑等同的管狀結(jié)構(gòu)且由上及下的兩兩之間設(shè)有將三者依次串聯(lián)密封連接的密封連接器6，第七艙體43為底部呈錐體的半敞開式管狀結(jié)構(gòu)，第七艙體43頂端與第六艙體42下端也設(shè)有密封連接兩者的密封連接器6，第四艙體40內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器2連接的地磁與低溫儀，第五艙體41內(nèi)設(shè)有與地震記錄器2單獨(dú)連接作為主系統(tǒng)感測測量的第一四分量應(yīng)變儀，第六艙體42內(nèi)設(shè)有與地震記錄器2單獨(dú)連接作為備份系統(tǒng)感測測量的第二四分量應(yīng)變儀，第七艙體43內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器2連接的空隙壓傳感器；第二扶正器44安裝于第四艙體40頂端的，第二扶正器44上連接有第二吊環(huán)45，第四艙體40與第二扶正器44連接處設(shè)有密封連接兩者的密封連接器6。
[0026]通過在深井的上側(cè)井壁和井底分別設(shè)置井壁測震組件3和井底測震組件4，使得本發(fā)明的綜合探頭實(shí)現(xiàn)分體式、模塊化設(shè)計(jì)，因此探頭可以方便地實(shí)現(xiàn)雙備份，從而提高系統(tǒng)可靠性和冗余，對于地震異常的撲捉也具備非常實(shí)際的意義，達(dá)到在同一個(gè)觀測點(diǎn)獲取不同的物理量觀測信息，通過多種物理量的記錄比較，提高地震預(yù)警監(jiān)測信號的靈敏度。
[0027]如圖1和圖4所示，井壁測震組件3和井底測震組件4與地震記錄器2之間的電纜5內(nèi)分別設(shè)有與每個(gè)傳感器連接采用RS485半雙工雙向通訊方式的通訊線芯50，每個(gè)通訊線芯50由兩根電源線和一對信號線組成。由于井下綜合探頭與井上數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)采用RS485數(shù)字信號的傳輸，電纜5內(nèi)分別設(shè)有與每個(gè)傳感器連接采用RS485半雙工雙向通訊方式的通訊線芯50，這樣，各傳感器模塊采用各自的傳輸線纜，各綜合設(shè)備模塊之間無電信號連接，數(shù)字傳輸減少了模塊之間的耦合，減少了信號之間的互擾，簡化了設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)可靠性；特別是通訊線芯采用了 RS485半雙工雙向通訊方式，減少了通訊電纜的數(shù)量，提高了傳輸線纜的傳輸容量。每個(gè)通訊線芯即可實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備的傳輸，16路信號線即可傳輸4套完全不相關(guān)的綜合設(shè)備的數(shù)據(jù)，從而提高線纜的傳輸容量，完全滿足系統(tǒng)的雙備份工作，便于系統(tǒng)的集成和設(shè)備的安裝；同時(shí)電纜的數(shù)字信號抗干擾能力強(qiáng)，高速數(shù)據(jù)傳輸距離可達(dá)到2000米以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬信號傳輸?shù)男阅?，提高系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離傳輸。
[0028]本發(fā)明采用深井綜合探頭，除了能降低征地、基建等基礎(chǔ)建設(shè)和供電、避雷、通訊、地震觀測環(huán)境建設(shè)的成本外，還能減低運(yùn)行成本，從而降低地震觀測的綜合成本，能夠更加有效、合理地利用深井資源。
[0029]以上所述實(shí)施例只是為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，凡依本發(fā)明之形狀、構(gòu)造及原理所作的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)，包括中央處理單元、地震記錄器、井壁測震組件和井底測震組件，所述地震記錄器通過電纜分別與井壁測震組件和井底測震組件連接，地震記錄器接收井壁測震組件和井底測震組件傳送的微地震信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳到中央處理單元，所述中央處理單元根據(jù)數(shù)字信號對微地震活動(dòng)自動(dòng)定位和作圖提供一個(gè)可視化地震規(guī)模和地點(diǎn)；其特征在于: 所述井壁測震組件包括頂蓋、第一艙體、第二艙體、第三艙體和底蓋，第一艙體、第二艙體和第三艙體呈直徑等同的管狀結(jié)構(gòu)且由上及下的兩兩之間設(shè)有將三者依次串聯(lián)密封連接的密封連接器，第一艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的井下短周期地震計(jì)，第二艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的二分量傾斜儀，第三艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的水溫傳感器，所述頂蓋安裝于第一艙體頂端，所述底蓋安裝于第三艙體底端; 所述井底測震組件包括第四艙體、第五艙體、第六艙體和第七艙體，第四艙體、第五艙體和第六艙體呈直徑等同的管狀結(jié)構(gòu)且由上及下的兩兩之間設(shè)有將三者依次串聯(lián)密封連接的密封連接器，第七艙體為底部呈錐體的半敞開式管狀結(jié)構(gòu)，第七艙體頂端與第六艙體下端也設(shè)有密封連接兩者的密封連接器，第四艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的地磁與低溫儀，第五艙體內(nèi)設(shè)有與地震記錄器單獨(dú)連接作為主系統(tǒng)感測測量的第一四分量應(yīng)變儀，第六艙體內(nèi)設(shè)有與地震記錄器單獨(dú)連接作為備份系統(tǒng)感測測量的第二四分量應(yīng)變儀，第七艙體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)與地震記錄器連接的空隙壓傳感器； 所述井壁測震組件和井底測震組件與地震記錄器之間的電纜內(nèi)分別設(shè)有與每個(gè)傳感器連接采用RS485半雙工雙向通訊方式的通訊線芯，每個(gè)通訊線芯由兩根電源線和一對信號線組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述井壁測震組件還包括安裝于頂蓋上的第一扶正器和第一吊環(huán)，頂蓋上還設(shè)有便于連接固定線纜的電纜防護(hù)套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述井壁測震組件還包括安裝于第三艙體內(nèi)便于井壁測震組件鎖緊于井壁側(cè)的推靠鎖壁裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組結(jié)構(gòu)的地震深井綜合觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述井底測震組件還包括安裝于第四艙體頂端的第二扶正器，第二扶正器上連接有第二吊環(huán)，第四艙體與第二扶正器連接處設(shè)有密封連接兩者的密封連接器。
【文檔編號】G01V1/52GK104076401SQ201410193681
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】羅新恒, 潘飛儒, 陳潔, 莫平安, 陳興明 申請人:珠海市泰德企業(yè)有限公司