专利名称：井间地震电火花震源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油井下井间地震勘探工具，具体地说，是一种井间地震电火花震源。
背景技术：
电火花震源由地面部分、井下部分以及向位于接收井的井间地震接收设备发送爆炸信号的电路三部分构成，由测井电缆和爆炸信号电缆相连。地面部分由交、直流电源及检测设备组成；井下部分由电路、储能电容、触发开关及放电电极组成；爆炸信号电路由地面部分、井下部分的相关电路及爆炸信号电缆、爆炸信号检测电阻构成。
井间地震勘探施工中，地面电源经由电缆向震源井的井下送电。井下设备对由电缆传送的电源升压、整流后成为高压直流电源对储能电容器充电。当储能电容器充电至预定电压值时，由地面控制电路发出触发信号，使触发开关管导通，储能电容器上所储电能经由触发开关管和处于水中的放电电极形成的放电回路放电，强大的瞬间电流在电极间隙处产生液电效应，即爆炸。该爆炸产生的地震波传送至接收井为处于井内的井间地震接收传感器所接收，将地震波信号转换为电信号传送至接收井地面的井间地震接收装置。在爆炸的同时，震源设备向位于接收井地面的井间地震接收装置发送爆炸信号，即记录起点信号，启动井间地震地面接收设备记录井下接收传感器发送来的由地震波信号转换的电信号。震源设备井下部分根据设计要求按预定方案在不同深度连续放电产生地震波，接收设备井下传感器部分根据预定方案在不同深度连续接收地震波。施工结束后，对所有记录进行处理、分析，即可绘出震源井和接收井两井之间的地质剖面，完成两井之间的地震勘探任务。系统每分钟放电次数一般在1～10次。
现有的各类井间地震电火花震源设备，电路复杂，放电能量小，成本高，爆炸信号电流小、抗干扰能力低、精度低，系统故障率高，维修保养难度大，使用成本高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种井间地震电火花震源，可以简化系统结构，增大放电能量，提高爆炸信号电流，增强爆炸信号抗干扰能力，提高爆炸信号精度，降低系统成本，降低设备故障率，进而降低生产应用成本，为该类设备的推广应用创造良好的条件。
本实用新型是这样实现的包括接收传感器2、井间地震接收器3、放电设备控制器4、电缆5、电路筒7、电容筒8、触发开关9、放电电极10，在接收井1内置有接收传感器，井间地震接收器3与接收传感器2连接，井间地震接收器3与放电设备控制器4通过电缆5连接，放电设备控制器4通过电缆5与电路筒7连接，置于震源井6内的电路筒7、电容筒8、触发开关9、放电电极10依次连通。
本实用新型还采用如下技术方案由隔离变压器T1、调压器T2和电压表M1组成系统供电电路，通过测井电缆向井下由升压变压器T3、T4、T5、硅堆D1～D4、限流电阻R1、储能电容器C1、定压开关管K、放电电极P组成的冲击电流发生器供电；供电电路输出电压通过调压器T2可调并由电压表M1监控，以满足冲击电流发生器储能的要求；C1上储能W＝0.5C1U2。与储能电容器C1并联的分压器R1、R2，通过电缆联接与地面毫安表M2组成的充电电压检测电路，并由测量电流间接测量储能电容的充电电压及放电电压，并根据W＝1/2×C1U2计算出放电能量；隔离变压器T6、电流表M4、整流桥D5、滤波电容器C2构成的直流稳压电源通过测井电缆5为井下储能电路的C3充电；当地面触发开关K2或定时器常开触点导通时，继电器J导通，C3上所储电能通过触发变压器T7放电，T7次级产生高压触发脉冲使触发开关管K导通，储能电容器C1经由放电电极P大电流放电，在电极P的电极间隙处产生液电效应，即爆炸；爆炸激发的地震波穿过井壁和地层，到达接收井的接收传感器，实现地震信号的采集；在继电器J导通的同时，放电设备控制器中隔离变压器T6、整流桥D5、滤波电容器C2构成的直流电源为井下触发电路中的C3充电，产生一个脉冲电流，该脉冲电流通过爆炸信号电缆在爆炸信号检测电阻R上产生的脉冲电压信号即为电火花震源设备送往井间地震接收设备的爆炸信号；由电阻R1、R2和毫安表M2组成的测量电路监测储能电容器C1上的充电电压，计数器累计放电次数。电压表M1监测送往井下的电源电压值。
由隔离变压器T6、整流桥D5、滤波电容器C2组成的直流电源电路通过电缆5向震源井6下由储能电容器C3、继电器J和触发变压器T7组成的触发电路供电，使得井下触发电路因为不再需要整流滤波电路从而减少了井下高温器件所需数量，提高了井下系统工作的可靠性，同时也为获取爆炸信号创造了条件。
井下电路的升压电路由T1、T2、T3三个50Hz的工频变压器构成，三个变压器初级并联可满足系统功率要求；次级串联可满足系统高达7000V的储能电容器充电电压的要求。
向井下冲击电流发生器电路供电的供电回路、向井下触发电路供电的供电回路，由地面定时器K3、继电器J构成的触发回路和由测井电缆、爆炸信号电缆、爆炸信号检测电阻R构成的爆炸信号电路共同使用电缆外铠皮作为上述所有回路的共用导线，保证了在测井电缆芯线最多不超过七芯的情况下，满足了系统上述所有回路对电缆芯线数量的要求。
由测井电缆、爆炸信号电缆和爆炸信号检测电阻R构成的爆炸信号电路，采用在系统触发时T6、D5、C2组成的直流电源向井下触发电路中C3充电过程中产生的脉冲电流在爆炸信号检测电阻R上产生脉冲电压信号作为爆炸信号。爆炸信号电路结构简单，产生的爆炸信号为TTL电平，电流大，精度高，抗干扰能力强。
本实用新型的效果1、井下震源井6的电路筒7的升压电路由三个50Hz的工频变压器构成。三个变压器初级并联，可满足系统功率要求；次级串联可满足系统高达7000V的储能电容器充电电压的要求。采用三个变压器初级并联、次级串联的方式不仅满足了系统电性能的要求，并由于使用三个变压器，在满足总功率的条件下每个变压器的功率仅为总功率的三分之一，因而体积小，适宜装入下井的内径仅为69mm的电路筒内；另一方面，采用三个变压器初级并联、次级串联的方式，充分运用了国内常规类型变压器的电性能极限参数，既满足系统储存电能大的要求，又减小系统体积。在油井的井下设备中，减小系统体积则降低了系统长度，提高了安全生产的可靠性。
2、系统的供电回路、测量回路、触发回路、直流供电回路均使用电缆金属外铠皮作为共用地线，在测井电缆芯线数有限的条件下满足了系统多回路工作对测井电缆芯线数的要求。
3、采用由系统地面设备中的直流电压为井下触发电路供电，使得井下触发电路因为不再需要整流滤波电路从而减少了井下高温器件所需数量，提高了井下系统工作的可靠性，同时也为采集爆炸信号创造了条件。
4、爆炸信号的采集电路由串接于为触发电路供电的直流电源回路中的地面电缆和爆炸信号采集电阻组成。触发瞬间为触发电容器充电的电流为一冲击电流，该电流在位于接收井井口的井间地震接收设备内的爆炸信号检测电阻上产生脉冲电压信号作为爆炸信号。爆炸信号电路结构简单，产生的爆炸信号为TTL电平，爆炸信号电流大、精度高，抗干扰能力强。
与同类设备相比，该实用新型由于结构简单，元器件少，放电能量大，爆炸信号电流大、精度高、抗干扰能力强，系统成本低，因而使本实用新型的综合性能达到了先进水平。
附图1为本实用新型的结构示意图；附图2为该实用新型的电路图。
具体实施方式
如图1所示，本装置包括接收传感器2、井间地震接收器3、放电设备控制器4、电缆5、电路筒7、电容筒8、触发开关9、放电电极10，在接收井1内置有接收传感器，井间地震接收器3与接收传感器2连接，井间地震接收器3与放电设备控制器4通过电缆5连接，放电设备控制器4通过电缆5与电路筒7连接，置于震源井6内的电路筒7、电容筒8、触发开关9、放电电极10依次连通。
如附图2所示，T1为隔离变压器、T2为调压器，二者将输入的220V工频电源经隔离后根据所需电压调压后经测井电缆送往井下。井下由变压器T3、T4、T5、硅堆D1~D4、限流电阻R1、储能电容C1、触发开关管K和放电电极P组成的冲击电流发生器将地面送至的交流电源整流为直流高压储能电容器C1充电。隔离变压器T6、电流表M4、整流桥D5、滤波电容器C2构成的直流稳压电源通过测井电缆为井下储能电路的C3充电。当地面触发开关K2或定时器常开触点导通时，继电器J导通，C3上所储电能通过触发变压器T7放电，T7次级产生高压触发脉冲使触发开关管K导通，储能电容C1经由放电电极P大电流放电，在电极P的电极间隙处产生液电效应，即爆炸。爆炸激发的地震波穿过井壁和地层，到达接收井的接收传感器，实现地震信号的采集。在继电器J导通的同时，放电设备控制器中隔离变压器T6、整流桥D5、滤波电容器C2构成的直流电源为井下触发电路中的C3充电，产生一个脉冲电流，该脉冲电流通过爆炸信号电缆在爆炸信号检测电阻R上产生的脉冲电压信号即为电火花震源设备送往井间地震接收设备的爆炸信号。由电阻R1、R2和毫安表M2组成的测量电路监测储能电容器C1上的充电电压。计数器累计放电次数。电压表M1监测送往井下的电源电压值。
施工中，使用测井电缆将装有T3、T4、T5、D1～D4、R1、C1、K组成的冲激电流发生器，R1、R2组成的测量电路，C3、J、T7组成的触发电路的电路筒、电容筒和放电电极P组成的震源设备井下部分下放至预定施工深度。位于地面的放电设备控制器中的T1、T2、M1组成的电源电路为井下冲击电流发生器供电，C1开始充电。地面放电设备控制器中的T6、D5、C2组成的直流电源经测井电缆、爆炸信号输出电缆、位于接收设备上的爆炸信号检测电阻R向井下触发电路的储能电容C3供电，因回路充电时间常数小，充电迅速完成。当C1充电至预定值时，地面设备中按钮开关K2或定时器常开触点接通，使井下触发电路中的继电器J吸合，C3经T7放电，次级产生的高压脉冲使触发开关管K导通，C1所储电能经放电电极P大电流放电，在处于水中的放电电极P的间隙处产生液电效应，即爆炸。爆炸产生的地震波透过井壁和地层，到达井间地震施工接收井中的接收传感器，为接收传感器所接收。在井下触发电路中继电器J吸合的同时，放电设备控制器中的T6、D5、C2组成的直流电源为井下触发电路放电中的电容C3充电，产生充电脉冲电流，该脉冲电流在位于井间地震接收设备中的爆炸信号检测电阻R上产生脉冲电压信号，作为井间地震接收系统地面设备接收的爆炸信号，启动井间地震接收系统完成一次井间地震信号采集过程。
根据预定的井间地震施工方案，不断的调节井下放电设备深度和接收井井下接收传感器深度，进行上述放电作业，直至完成预定的井间地震施工方案，以获得放电井和接收井之间的井间地震勘探资料。计数器用于累计放电次数。R2、R3和M2组成储能电容C1的充电电压监测电路，采用电流法间接测量C1的充电电压。系统每次放电能量由C1的电容量和其充电值决定(W＝0.5CU2)，放电能量在500J~2200J之间可调。放电能量的调节通过T2改变送往井下的电源电压高低实现。放电速率可通过定时器设定值改变。系统设置手动触发开关K2，在断开K1不使用定时器时，可进行手动触发放电操作，增加了井间地震施工的灵活性。
权利要求1.井间地震电火花震源，包括接收传感器(2)、井间地震接收器(3)、放电设备控制器(4)、电缆(5)、电路筒(7)、电容筒(8)、触发开关(9)、放电电极(10)，其特征在于在接收井(1)内置有接收传感器(2)，井间地震接收器(3)与接收传感器(2)连接，井间地震接收器(3)与放电设备控制器(4)通过电缆(5)连接，放电设备控制器(4)通过电缆(5)与电路筒(7)连接，置于震源井(6)内的电路筒(7)、电容筒(8)、触发开关(9)、放电电极(10)依次连通。
2.根据权利要求1所述的井间地震电火花震源，其特征在于由隔离变压器T1、调压器T2和电压表M1组成系统供电电路，通过测井电缆向井下由升压变压器T3、T4、T5、硅堆D1～D4、限流电阻R1、储能电容器C1、定压开关管K、放电电极P组成的冲击电流发生器供电；供电电路输出电压通过调压器T2可调并由电压表M1监控；C1上储能W＝0.5C1U2，与储能电容器C1并联的分压器R1、R2，通过电缆联接与地面毫安表M2组成的充电电压检测电路，并由测量电流间接测量储能电容的充电电压及放电电压，并根据W＝1/2×C1U2计算出放电能量；隔离变压器T6、电流表M4、整流桥D5、滤波电容器C2构成的直流稳压电源通过测井电缆5为井下储能电路的C3充电；当地面触发开关K2或定时器常开触点导通时，继电器J导通，C3上所储电能通过触发变压器T7放电，T7次级产生高压触发脉冲使触发开关管K导通，储能电容器C1经由放电电极P大电流放电；在继电器J导通的同时，放电设备控制器中隔离变压器T6、整流桥D5、滤波电容器C2构成的直流电源为井下触发电路中的C3充电，产生一个脉冲电流，该脉冲电流通过爆炸信号电缆在爆炸信号检测电阻R上产生的脉冲电压信号即为电火花震源设备送往井间地震接收设备的爆炸信号；由电阻R1、R2和毫安表M2组成的测量电路监测储能电容器C1上的充电电压，计数器累计放电次数，电压表M1监测送往井下的电源电压值。
3.根据权利要求2所述的井间地震电火花震源，其特征在于由隔离变压器T6、整流桥D5、滤波电容器C2组成的直流电源电路通过电缆(5)向震源井(6)下由储能电容器C3、继电器J和触发变压器T7组成的触发电路供电。
4.根据权利要求2所述的井间地震电火花震源，其特征在于井下电路的升压电路由T1、T2、T3三个50Hz的工频变压器构成，三个变压器初级并联满足系统功率要求；次级串联满足系统达到7000V的储能电容器充电电压的要求。
5.根据权利要求2所述的井间地震电火花震源，其特征在于向井下冲击电流发生器电路供电的供电回路、向井下触发电路供电的供电回路，由地面定时器K3、继电器J构成的触发回路和由测井电缆、爆炸信号电缆、爆炸信号检测电阻R构成的爆炸信号电路共同使用电缆外铠皮作为上述所有回路的共用导线。
6.根据权利要求2所述的井间地震电火花震源，其特征在于由测井电缆、爆炸信号电缆和爆炸信号检测电阻R构成的爆炸信号电路，采用在系统触发时T6、D5、C2组成的直流电源向井下触发电路中C3充电过程中产生的脉冲电流在爆炸信号检测电阻R上产生脉冲电压信号作为爆炸信号。
专利摘要一种属于石油井下井间地震勘探工具的井间地震电火花震源，包括放电设备控制器4、电路筒7、电容筒等，井间地震接收器3与接收传感器2连接，井间地震接收器3与放电设备控制器4通过电缆5连接，放电设备控制器4通过电缆5与电路筒7连接，置于震源井6内的电路筒7、电容筒8、触发开关9、放电电极10依次连通，结构简单，元器件少，放电能量大，爆炸信号电流大、精度高、抗干扰能力强，系统成本低，因而使本实用新型的综合性能达到了先进水平。
文档编号G01V1/02GK2837862SQ200520104279
公开日2006年11月15日 申请日期2005年8月24日 优先权日2005年8月24日
发明者吴国明, 卢明, 李萍, 来恩良, 路立君 申请人:中国石油天然气股份有限公司