分组结构的地震深井综合观测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供的分组结构的地震深井综合观测系统，包括中央处理单元、地震记录器、井壁测震组件和井底测震组件，所述地震记录器通过电缆分别与井壁测震组件和井底测震组件连接，地震记录器接收井壁测震组件和井底测震组件传送的微地震信号并转换成数字信号传到中央处理单元，所述中央处理单元根据数字信号对微地震活动自动定位和作图提供一个可视化地震规模和地点；井壁测震组件和井底测震组件采用分组模块化设计，模块之间无电信号连接，整个系统结构简单、控制方便，信号可靠性高。
【专利说明】分组结构的地震深井综合观测系统
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及地震监测技术，尤其涉及分组结构的地震深井综合观测系统。
【【背景技术】】
[0002]地震科学是一门以观测为基础的科学，观测资料的真实性直接决定了科研与应用的成效。地震监测通常分为微震、强震、前兆观测，其中前兆观测又包含地磁、地电、地形变、地应力、地下流体(含物理和化学)等观测。
[0003]井下观测是避开地面各种干扰源，提高观测数据质量的有效途径，也是得到地下温度、地磁、应变、倾斜等参量的直接手段。而地震深井综合观测是利用一口深井实现多种观测手段的综合观测，包括多分量应变仪、倾斜仪、温度仪、地磁仪、宽频带地震仪、强震仪、孔隙压计等，这类系统的建立为探测近震源地下介质的物性、应力等，对于研究区域构造动力环境变化具有重大意义。
[0004]地震深井综合观测，不仅可以有效避开地表的人类活动对地震观测的干扰，减少地表岩石风化、天气变化的影响。同时，还能够解决大、中型城市“地震监测盲区”的问题。另一方面，在同一观测环境中安装的不同地震观测传感器，可开展不同测项间的比对分析，更加客观地对异常信息进行深入分析，利于异常来源辨别。
[0005]目前，地震深井的观测大多采用一体化模式，即将所有的观测项目仪器安装在一体，置于一根套管内全部下潜至深井底部并用水泥固化来监测地震信息。一体化模式的地震深井观测存在以下缺点:
[0006]1、由于所有传感器均安装于井下并水泥固化，对系统的可靠性要求很高，一旦某个测项传感器或设备出现故障，则整根探头都要报废；
[0007]2、对观测井的倾斜度、固井要求均较高；
[0008]3、各传感器之间，特别是井下地震计与地磁传感器之间的相互影响和干扰难以避免；
[0009]4、系统的集成度要求较高，由此带来系统维护和保养的难度增大。
【
【发明内容】
】
[0010]本发明提供一种采用分组模块化设计、模块之间无电信号连接，结构简单、控制方便，信号可靠性高的分组结构的地震深井综合观测系统。
[0011]为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是:
[0012] 分组结构的地震深井综合观测系统，包括中央处理单元、地震记录器、井壁测震组件和井底测震组件，所述地震记录器通过电缆分别与井壁测震组件和井底测震组件连接，地震记录器接收井壁测震组件和井底测震组件传送的微地震信号并转换成数字信号传到中央处理单元，所述中央处理单元根据数字信号对微地震活动自动定位和作图提供一个可视化地震规模和地点；所述井壁测震组件包括顶盖、第一舱体、第二舱体、第三舱体和底盖，第一舱体、第二舱体和第三舱体呈直径等同的管状结构且由上及下的两两之间设有将三者依次串联密封连接的密封连接器，第一舱体内设有两个单独与地震记录器连接的井下短周期地震计，第二舱体内设有两个单独与地震记录器连接的二分量倾斜仪，第三舱体内设有两个单独与地震记录器连接的水温传感器，所述顶盖安装于第一舱体顶端，所述底盖安装于第三舱体底端；所述井底测震组件包括第四舱体、第五舱体、第六舱体和第七舱体，第四舱体、第五舱体和第六舱体呈直径等同的管状结构且由上及下的两两之间设有将三者依次串联密封连接的密封连接器，第七舱体为底部呈锥体的半敞开式管状结构，第七舱体顶端与第六舱体下端也设有密封连接两者的密封连接器，第四舱体内设有两个单独与地震记录器连接的地磁与低温仪，第五舱体内设有与地震记录器单独连接作为主系统感测测量的第一四分量应变仪，第六舱体内设有与地震记录器单独连接作为备份系统感测测量的第二四分量应变仪，第七舱体内设有两个单独与地震记录器连接的空隙压传感器；所述井壁测震组件和井底测震组件与地震记录器之间的电缆内分别设有与每个传感器连接采用RS485半双工双向通讯方式的通讯线芯，每个通讯线芯由两根电源线和一对信号线组成。
[0013]进一步地，所述井壁测震组件还包括安装于顶盖上的第一扶正器和第一吊环，顶盖上还设有便于连接固定线缆的电缆防护套。
[0014]进一步地，所述井壁测震组件还包括安装于第三舱体内便于井壁测震组件锁紧于井壁侧的推靠锁壁装置。
[0015]进一步地，所述井底测震组件还包括安装于第四舱体顶端的第二扶正器，第二扶正器上连接有第二吊环，第四舱体与第二扶正器连接处设有密封连接两者的密封连接器。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]随着经济的蓬勃发展，地震观测环境条件也变得苛刻，本发明采用深井综合探头，除了能降低征地、基建等基础建设和供电、避雷、通讯、地震观测环境建设的成本外，还能减低运行成本，从而降低地震观测的综合成本，能够更加有效、合理地利用深井资源；由于综合探头采用分体式、模块化设计，即通过在深井的井壁和井底分别设置井壁测震组件和井底测震组件，因此探头可以方便地实现双备份，从而提高系统可靠性和冗余，对于地震异常的扑捉也具备非常实际的意义，达到在同一个观测点获取不同的物理量观测信息，通过多种物理量的记录比较，提高地震预警监测信号的灵敏度，同时扩大信号的频带以及提高信号记录的动态范围；对于地震前兆观测而言，不同物理量的观测，可以更加灵敏地扑捉地震临震前的相关信息。
[0018]另外，井下综合探头与井上数据汇集系统采用RS485数字信号的传输，电缆内分别设有与每个传感器或采集器连接通讯线芯，通讯线芯采用RS485半双工双向通讯方式，每个通讯线芯由两根电源线和一对信号线组成，这样，各模块采用各自的传输线缆，各综合设备模块之间无电信号连接，数字传输减少了模块之间的耦合，减少了信号之间的互扰，简化了设计，提高了系统可靠性；特别是通讯线芯采用了 RS485半双工双向通讯方式，减少了通讯电缆的数量，提高了传输线缆的传输容量。具体实施中，每个通讯线芯即可实现一套设备的传输，16路信号线即可传输4套完全不相关的综合设备的数据，从而提高线缆的传输容量，完全满足系统的双备份工作，便于系统的集成和设备的安装；同时电缆的数字信号抗干扰能力强，高速数据传输距离可达到2000米以上，远远优于模拟信号传输的性能，提高系统的可靠性，实现系统的远距离传输。【【专利附图】
【附图说明】】
[0019]图1是本发明的结构示意图；
[0020]图2是本发明井壁测震组件的放大结构图；
[0021]图3是本发明井底测震组件的放大结构图；
[0022]图4是本发明通讯线芯的截面放大结构图。
【【具体实施方式】】
[0023]分组结构的地震深井综合观测系统，如图1至图4所示，包括中央处理单元1、地震记录器2、井壁测震组件3和井底测震组件4，地震记录器2通过电缆5分别与设置于深井内的井壁测震组件3和井底测震组件4连接，地震记录器2接收井壁测震组件3和井底测震组件4传送的微地震信号并转换成数字信号传到中央处理单元1，中央处理单元I根据数字信号对微地震活动自动定位和作图提供一个可视化地震规模和地点。
[0024]如图1和图2所示，井壁测震组件3包括顶盖30、第一舱体31、第二舱体32、第三舱体33、底盖34、第一扶正器35和第一吊环36,所述第一舱体31、第二舱体32和第三舱体33呈直径等同的管状结构且由上及下的两两之间设有将三者依次串联密封连接的密封连接器6，第一舱体31内设有两个单独与地震记录器2连接的井下短周期地震计，第二舱体32内设有两个单独与地震记录器2连接的二分量倾斜仪，第三舱体33内设有两个单独与地震记录器连接的水温传感器，顶盖30安装于第一舱体31顶端且两者之间由密封连接器6密封连接，底盖34安装于第三舱体33底端且两者之间也由密封连接器6密封连接；第一扶正器35和第一吊环36安装于顶盖30上，顶盖30上还设有便于连接固定线缆的电缆防护套37。其中，井壁测震组件3还包括安装于第三舱体33内便于井壁测震组件3锁紧于井壁侧的推靠锁壁装置38。
[0025]如图1和图3所示，井底测震组件4包括第四舱体40、第五舱体41、第六舱体42、第七舱体43、第二扶正器44和第二吊环45，第四舱体40、第五舱体41和第六舱体42呈直径等同的管状结构且由上及下的两两之间设有将三者依次串联密封连接的密封连接器6，第七舱体43为底部呈锥体的半敞开式管状结构，第七舱体43顶端与第六舱体42下端也设有密封连接两者的密封连接器6，第四舱体40内设有两个单独与地震记录器2连接的地磁与低温仪，第五舱体41内设有与地震记录器2单独连接作为主系统感测测量的第一四分量应变仪，第六舱体42内设有与地震记录器2单独连接作为备份系统感测测量的第二四分量应变仪，第七舱体43内设有两个单独与地震记录器2连接的空隙压传感器；第二扶正器44安装于第四舱体40顶端的，第二扶正器44上连接有第二吊环45，第四舱体40与第二扶正器44连接处设有密封连接两者的密封连接器6。
[0026]通过在深井的上侧井壁和井底分别设置井壁测震组件3和井底测震组件4，使得本发明的综合探头实现分体式、模块化设计，因此探头可以方便地实现双备份，从而提高系统可靠性和冗余，对于地震异常的扑捉也具备非常实际的意义，达到在同一个观测点获取不同的物理量观测信息，通过多种物理量的记录比较，提高地震预警监测信号的灵敏度。
[0027]如图1和图4所示，井壁测震组件3和井底测震组件4与地震记录器2之间的电缆5内分别设有与每个传感器连接采用RS485半双工双向通讯方式的通讯线芯50，每个通讯线芯50由两根电源线和一对信号线组成。由于井下综合探头与井上数据汇集系统采用RS485数字信号的传输，电缆5内分别设有与每个传感器连接采用RS485半双工双向通讯方式的通讯线芯50，这样，各传感器模块采用各自的传输线缆，各综合设备模块之间无电信号连接，数字传输减少了模块之间的耦合，减少了信号之间的互扰，简化了设计，提高了系统可靠性；特别是通讯线芯采用了 RS485半双工双向通讯方式，减少了通讯电缆的数量，提高了传输线缆的传输容量。每个通讯线芯即可实现一套设备的传输，16路信号线即可传输4套完全不相关的综合设备的数据，从而提高线缆的传输容量，完全满足系统的双备份工作，便于系统的集成和设备的安装；同时电缆的数字信号抗干扰能力强，高速数据传输距离可达到2000米以上，远远优于模拟信号传输的性能，提高系统的可靠性，实现系统的远距离传输。
[0028]本发明采用深井综合探头，除了能降低征地、基建等基础建设和供电、避雷、通讯、地震观测环境建设的成本外，还能减低运行成本，从而降低地震观测的综合成本，能够更加有效、合理地利用深井资源。
[0029]以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.分组结构的地震深井综合观测系统，包括中央处理单元、地震记录器、井壁测震组件和井底测震组件，所述地震记录器通过电缆分别与井壁测震组件和井底测震组件连接，地震记录器接收井壁测震组件和井底测震组件传送的微地震信号并转换成数字信号传到中央处理单元，所述中央处理单元根据数字信号对微地震活动自动定位和作图提供一个可视化地震规模和地点；其特征在于: 所述井壁测震组件包括顶盖、第一舱体、第二舱体、第三舱体和底盖，第一舱体、第二舱体和第三舱体呈直径等同的管状结构且由上及下的两两之间设有将三者依次串联密封连接的密封连接器，第一舱体内设有两个单独与地震记录器连接的井下短周期地震计，第二舱体内设有两个单独与地震记录器连接的二分量倾斜仪，第三舱体内设有两个单独与地震记录器连接的水温传感器，所述顶盖安装于第一舱体顶端，所述底盖安装于第三舱体底端; 所述井底测震组件包括第四舱体、第五舱体、第六舱体和第七舱体，第四舱体、第五舱体和第六舱体呈直径等同的管状结构且由上及下的两两之间设有将三者依次串联密封连接的密封连接器，第七舱体为底部呈锥体的半敞开式管状结构，第七舱体顶端与第六舱体下端也设有密封连接两者的密封连接器，第四舱体内设有两个单独与地震记录器连接的地磁与低温仪，第五舱体内设有与地震记录器单独连接作为主系统感测测量的第一四分量应变仪，第六舱体内设有与地震记录器单独连接作为备份系统感测测量的第二四分量应变仪，第七舱体内设有两个单独与地震记录器连接的空隙压传感器； 所述井壁测震组件和井底测震组件与地震记录器之间的电缆内分别设有与每个传感器连接采用RS485半双工双向通讯方式的通讯线芯，每个通讯线芯由两根电源线和一对信号线组成。
2.根据权利要求1所述的分组结构的地震深井综合观测系统，其特征在于，所述井壁测震组件还包括安装于顶盖上的第一扶正器和第一吊环，顶盖上还设有便于连接固定线缆的电缆防护套。
3.根据权利要求1所述的分组结构的地震深井综合观测系统，其特征在于，所述井壁测震组件还包括安装于第三舱体内便于井壁测震组件锁紧于井壁侧的推靠锁壁装置。
4.根据权利要求1所述的分组结构的地震深井综合观测系统，其特征在于，所述井底测震组件还包括安装于第四舱体顶端的第二扶正器，第二扶正器上连接有第二吊环，第四舱体与第二扶正器连接处设有密封连接两者的密封连接器。
【文档编号】G01V1/52GK104076401SQ201410193681
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】罗新恒, 潘飞儒, 陈洁, 莫平安, 陈兴明 申请人:珠海市泰德企业有限公司