用于采集井下三分量地震波的装置制造方法

用于采集井下三分量地震波的装置制造方法
【专利摘要】一种用于采集井下三分量地震波的装置，包括：井下探管、铠装电缆、微计算机，井下探管包括管形壳体、传感器安装基座、三分量检波器、空间方位传感器、数据采集板、电缆马笼头、推靠机构，其中，传感器安装基座、三分量检波器、空间方位传感器、数据采集板布置在管形壳体中，传感器安装基座和数据采集板固定到管形壳体，三分量检波器和空间方位传感器固定在传感器安装基座上，数据采集板连接到三分量检波器和空间方位传感器，电缆马笼头安装在管形壳体的上端和下端，推靠机构安装在管形壳体的外部，数据采集板经由上端的电缆马笼头和铠装电缆将采集的数据发送给微计算机。所述装置能够提高检测的地震波横波数据的品质。
【专利说明】用于采集井下三分量地震波的装置

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及地球物理勘探领域，更具体地讲，涉及一种用于采集井下三分量 地震波的装置。

【背景技术】
[0002] 地震勘探是利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地 震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。它包括反射波法、折射波法 和透射波法，其中，三分量微测井技术作为透射波法的一种，近年来在地震勘探领域中迅速 得到发展。这种技术方法不仅能够得到纵波信息，还可以得到水平分量的横波信息，为研究 表层横波的变化规律，以及确定表层介质的物性参数提供了基础资料，但是，目前的微测井 技术中所使用的三分量地震波采集装置，存在检测的地震波横波数据品质不高的问题。
[0003] 因此，需要一种用于采集井下三分量地震波的装置，以提高检测的地震波横波数 据的品质。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种用于采集井下三分量地震波的装置，以提高检测 的地震波横波数据的品质。
[0005] 本实用新型提供一种用于采集井下三分量地震波的装置，其特征在于所述装置包 括：井下探管、铠装电缆、微计算机，井下探管包括管形壳体、传感器安装基座、三分量检波 器、空间方位传感器、数据采集板、电缆马笼头、推靠机构，其中，传感器安装基座、三分量检 波器、空间方位传感器、数据采集板布置在管形壳体中，传感器安装基座和数据采集板固定 到管形壳体，三分量检波器和空间方位传感器固定在传感器安装基座上，数据采集板连接 到三分量检波器和空间方位传感器，以采集三分量检波器和空间方位传感器检测的数据， 电缆马笼头安装在管形壳体的上端和下端，推靠机构安装在管形壳体的外部，数据采集板 经由上端的电缆马笼头和铠装电缆将采集的数据发送给微计算机。
[0006] 可选地，所述装置还包括：地面数据采集站，其中，所述地面数据采集站包括串行 通信接口电路和以太网接口电路，所述串行通信接口电路连接到所述铠装电缆的数据线， 以接收数据采集板所采集的数据或将以太网接口电路从微计算机接收的控制命令发送到 数据采集板，所述以太网接口电路连接到微计算机的以太网接口，以将串行通信接口电路 接收的数据发送给微计算机或将来自微计算机的控制命令发送给串行通信接口电路。
[0007] 可选地，所述地面数据采集站还包括：电源，连接到所述铠装电缆中的电力线，以 为井下探管供电。
[0008] 可选地，所述数据采集板包括：模数转换电路，连接到三分量检波器和空间方位传 感器的输出端口，以接收三分量检波器和空间方位传感器检测的数据来进行模数转换；串 行通信接口电路，经由上端的电缆马笼头和铠装电缆的数据线将经过模数转换的数据发送 给地面数据采集站的串行通信接口电路。
[0009] 可选地，所述数据采集板上具有第一连接器，其中，第一连接器中含有数据接口和 电力接口，所述数据接口连接到上端的电缆马笼头的数据接口，该上端的电缆马笼头的数 据接口与所述铠装电缆中的数据线相连，所述电力接口连接到上端的电缆马笼头的电力接 口，该上端的电缆马笼头的电力接口与所述铠装电缆中的电力线相连。
[0010] 可选地，所述数据采集板上的第一连接器中的数据接口和所述上端的电缆马笼头 的数据接口为串行通信接口。
[0011] 可选地，所述装置包括N个井下探管和N段铠装电缆，N为大于1的自然数，其中， 第i井下探管的数据采集板上具有第一连接器和第二连接器，所述第一连接器中的数据接 口连接到所述第二连接器中的数据接口以及第i井下探管的上端的电缆马笼头的数据接 口，所述第一连接器中的电力接口连接到所述第二连接器中的电力接口以及第i井下探管 的上端的电缆马笼头的电力接口，第i井下探管的下端的电缆马笼头的数据接口连接到所 述第二连接器中的数据接口，第i井下探管的下端的电缆马笼头的电力接口连接到所述第 二连接器中的电力接口，第1井下探管的上端的电缆马笼头的数据接口通过第1段铠装电 缆中的数据线连接到所述地面数据采集站的串行通信接口电路，第1井下探管的上端的电 缆马笼头的电力接口通过第1段铠装电缆中的电力线连接到所述地面数据采集站的电源， 第i井下探管的下端的电缆马笼头的数据接口通过第i+ι段铠装电缆中的数据线与第i+1 井下探管的上端的电缆马笼头的数据接口相连，第i井下探管的下端的电缆马笼头的电力 接口通过第i+ι段铠装电缆中的电力线与第i+ι井下探管的上端的电缆马笼头的电力接口 相连，第N井下探管的数据采集板上具有第一连接器，所述第一连接器中的数据接口连接 到第N井下探管的上端的电缆马笼头的数据接口，所述第一连接器中的电力接口连接到第 N井下探管的上端的电缆马笼头的电力接口，i e [l，N-l]。
[0012] 可选地，所述第i井下探管的数据采集板上的第一连接器中的数据接口和第二连 接器中的数据接口和所述第i井下探管的上端的电缆马笼头的数据接口和下端的电缆马 笼头的数据接口为串行通信接口，i e [1，N-1]，第N井下探管的数据采集板上的第一连接 器中的数据接口和第N井下探管的上端的电缆马笼头的数据接口为串行通信接口。
[0013] 可选地，所述装置还包括：设置于管形壳体内的驱动装置，用于驱动推靠机构。
[0014] 可选地，所述装置还包括：设置于管形壳体内的驱动装置，用于驱动推靠机构，所 述驱动装置连接到数据采集板，以接收来自微计算机的控制命令。
[0015] 根据本实用新型的用于采集井下三分量地震波的装置，能够在检测到地震波的纵 波和横波数据的同时还能够检测到井下探管的空间方位信息，并由此能够更准确地判断井 下探管与震源的空间位置关系，从而提高检测的地震波横波数据的品质。
[0016] 将在接下来的描述中部分阐述本实用新型另外的方面和/或优点，还有一部分通 过描述将是清楚的，或者可以经过本实用新型的实施而得知。

【专利附图】

【附图说明】
[0017] 通过下面结合附图进行的详细描述，本实用新型的上述和其它目的、特点和优点 将会变得更加清楚，其中：
[0018] 图1示出根据本实用新型的实施例的用于采集井下三分量地震波的装置的示意 图；
[0019] 图2示出根据本实用新型的实施例的用于采集井下三分量地震波的装置的井下 探管内部的不意图；
[0020] 图3示出根据本实用新型的实施例的用于采集井下三分量地震波的装置的电气 框图；
[0021] 图4示出根据本实用新型的另一实施例的用于采集井下三分量地震波的装置的 示意图。

【具体实施方式】
[0022] 现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，其中，一些示例性实施例在附 图中示出。在附图中，相同的标号表示相同的元件、部件和特征。
[0023] 图1示出根据本实用新型的实施例的用于采集井下三分量地震波的装置的示意 图。
[0024] 如图1所示，根据本实用新型的实施例的用于采集井下三分量地震波的装置包 括：井下探管101、铠装电缆102、微计算机103。
[0025] 井下探管101与微计算机103通过铠装电缆102相连接，用于将检测的地震波数 据及井下探管101的空间方位信息，通过铠装电缆102发送给微计算机103。
[0026] 优选地，井下探管101与微计算机103之间可连接地面数据采集站。井下探管101 将检测到的地震波数据及井下探管101的空间方位信息发送给地面数据采集站，然后由地 面数据采集站再发送给微计算机103。
[0027] 图2示出根据本实用新型的实施例的用于采集井下三分量地震波的装置的井下 探管内部的不意图。
[0028] 如图2所示，根据本实用新型的实施例的用于采集井下三分量地震波的装置的 井下探管101包括：管形壳体201、上端的电缆马笼头202、数据采集板203、三分量检波器 204、空间方位传感器205、传感器安装基座206、推靠机构207、下端的电缆马笼头208。
[0029] 管形壳体201中固定安装有数据采集板203和传感器安装基座206，三分量检波器 204和空间方位传感器205固定安装于传感器安装基座206上。
[0030] 在一个不例中，三分量检波器204包括三个互相垂直的数字检波器（如微机电加 速度传感器），传感器安装基座206为底面作为安装面的正方体，所述三个互相垂直的数字 检波器分别安装在传感器安装基座206的互相垂直的三个面上，空间方位传感器205安装 于传感器安装基座206的剩余两个面中的一个面上。
[0031] 应该理解，传感器安装基座206不限于正方体，任何可以安装三个互相垂直的数 字检波器和空间方位传感器205的形状都是可行的。另外，三分量检波器204也不仅限于 数字检波器，还可以根据实际应用条件采用模拟检波器（如动圈式检波器、涡流检波器、压 电检波器），同时也可根据实际应用条件通过集成了三个互相垂直的数字检波器或模拟检 波器的单个检波器来代替三个互相垂直的数字检波器或模拟检波器。
[0032] 图3示出根据本实用新型的实施例的用于采集井下三分量地震波的装置的电气 框图。
[0033] 如图3所示，地面数据采集站301包括以太网接口电路302、串行通信接口电路 303和电源304。串行通信接口电路303用于接收井下探管101中数据采集板203发送来 的数据，并连接到以太网接口电路302,通过以太网接口电路302将所述接收到的数据发送 给微计算机103。
[0034] 数据采集板203包括串行通信接口电路305和模数转换电路306,模数转换电路 306从三分量检波器204和空间方位传感器205接收检测的数据，并对检测的数据进行模数 转换，将转换后的数据通过串行通信接口电路305发送到地面数据采集站301的串行通信 接口电路303,串行通信接口电路303将接收到的数据通过以太网接口电路302发送到微计 算机103。
[0035] 三分量检波器204和空间方位传感器205用于检测地震波数据和井下探管101的 空间方位信息。三分量检波器204和空间方位传感器205将检测的数据发送给模数转换电 路306进行模数转换，然后模数转换电路306再将模数转换后的数据发送给串行通信接口 电路305以将模数转换的数据传输给地面数据采集站301的串行通信接口电路303,以太网 接口电路302将串行通信接口电路303接收的数据发送给微计算机103,以对检测数据进行 存储和/或后续处理。
[0036] 地面数据采集站301的串行通信接口电路303与数据采集板203的串行通信接口 电路305通过铠装电缆102的数据线相连接以进行数据传输。地面数据采集站301中的电 源304通过铠装电缆102的电力线连接到井下探管101，以为井下探管101供电。
[0037] 具体地说，井下探管101的上端的电缆马笼头202中具有数据接口 209和电力接 口 210,用于与铠装电缆102相连接，铠装电缆102内部的数据线的一端通过上端的电缆马 笼头202的数据接口 209连接到数据采集板203上的第一连接器211的数据接口。数据采 集板203上的第一连接器211的数据接口和上端的电缆马笼头202的数据接口 209为串行 通信接口，以使串行通信接口电路305通过铠装电缆102内部的数据线进行串行通信。铠 装电缆102内部的数据线的另一端连接地面数据采集站301的串行通信接口电路303,从 而串行通信接口电路303与数据采集板203的串行通信接口电路305进行数据传输。铠装 电缆102内部的电力线的一端通过上端的电缆马笼头202的电力接口 210连接到数据采集 板203上的第一连接器211的电力接口，铠装电缆102内部的电力线的另一端连接地面数 据采集站301的电源304,以为井下探管101供电。
[0038] 井下探管101的外部安装有推靠机构207,推靠机构207与安装在井下探管101内 部的驱动装置212相连，以在驱动装置212的作用下动作使井下探管101紧贴测试井壁以 检测数据。在一个示例中推靠机构207为机电控制的机械式推靠机构，所使用驱动装置212 为电机（例如伺服电机、步进电机）。可以理解，推靠机构207的结构不仅限于图2所示，还 可采用其他结构（如多臂结构）来实现推靠功能，驱动装置212也不仅限于电机，还可采用 液压式、气动式、磁铁等能够驱动推靠机构207以使井下探管紧贴测试井壁的装置。
[0039] 驱动装置212与数据采集板203相连接以接收数据采集板203发来的控制命令， 并响应该控制命令驱动推靠机构207动作。在测井过程中需要推靠机构207动作时，微计 算机103将向地面数据采集站301的以太网接口电路302发送控制命令，并由以太网接口 电路302发送给串行通信接口电路303,串行通信接口电路303再将该控制命令发送给数据 采集板203的串行通信接口电路305,并由串行通信接口电路305将该控制命令发送给驱动 装置212以使所述推靠机构207根据控制命令动作。这样可通过微计算机103控制推靠机 构207来使井下探管101紧贴测试井壁，使得测井工作更加便利。
[0040] 井下探管101中各元件的安装位置不仅限于图2所示结构，还可以根据使用环境 采用其他结构以使井下探管101能够进行微测井工作。
[0041] 根据图1、图2和图3所示的实施例，井下探管101中同时安装了三分量检波器204 和空间方位传感器205,这样井下探管101即能检测到地震波的数据，还能够检测到井下探 管101的空间方位信息并发送给微计算机103,通过该空间方位信息可更准确地判断井下 探管101相对于震源的空间位置关系，从而提高检测的地震波横波数据的品质。
[0042] 图4示出根据本实用新型的另一实施例的用于采集井下三分量地震波的装置的 示意图。
[0043] 上述实施例中只说明了包含1个井下探管101的用于采集井下三分量地震波的装 置的实施方式。图4示出含有N(N为大于1的自然数）个井下探管101的用于采集井下 三分量地震波的装置，该装置包括：N个井下探管101、N段铠装电缆102、地面数据采集站 301、微计算机103。
[0044] 第i(i e [1，N-1])井下探管101在图2所述的井下探管101基础上作如下变更： 第i井下探管101的数据采集板203上还具有第二连接器，所述第二连接器包括数据接口 和电力接口。第i井下探管101的数据采集板203的第一连接器211的数据接口连接到所 述第二连接器的数据接口以及第i井下探管101的下端的电缆马笼头208的数据接口，第 i井下探管101的数据采集板203的第一连接器211的电力接口连接到所述第二连接器的 电力接口以及第i井下探管101的下端的电缆马笼头208的电力接口，以使第i井下探管 101可以通过铠装电缆102与其他探管相连。
[0045] 铠装电缆102包括数据线和电力线，第i井下探管101的下端的电缆马笼头208 的数据接口通过第i+Ι段铠装电缆102中的数据线连接到第i+Ι井下探管101的上端的电 缆马笼头202的数据接口 209,第i井下探管101的下端的电缆马笼头208的电力接口通过 第i+Ι段铠装电缆102中的电力线连接到第i+Ι井下探管的上端的电缆马笼头的电力接口 210,以此类推，使N个井下探管101通过N段铠装电缆102依次级联。
[0046] 第j(j e [2, N-1])井下探管101的数据采集板203的第一连接器211的数据接 口、第二连接器的数据接口、第j井下探管101的上端的电缆马笼头202的数据接口 209和 下端的电缆马笼头208的数据接口为串行通信接口，以使第j井下探管101的数据采集板 203的串行通信接口电路305依次通过第j段铠装电缆102、第j-Ι井下探管101及连接于 第j-Ι井下探管101上方的所有铠装电缆102和井下探管101与地面数据采集站301的串 行通信接口电路303进行串行通信。
[0047] 第j井下探管101的数据采集板203的第一连接器211的电力接口连接到第二连 接器的电力接口以及第j井下探管101的上端的电缆马笼头202的电力接口 210,第j井下 探管101的下端的电缆马笼头208的电力接口与第j井下探管101的第二连接器的电力接 口相连，以使第j井下探管101依次通过第j段铠装电缆102、第j-Ι井下探管101及连接 于第j-Ι井下探管101上方的所有铠装电缆102和井下探管101与地面数据采集站301的 电源304相连以为第j井下探管101供电。
[0048] 第1井下探管101的数据采集板203的第一连接器211的数据接口、第1井下探 管101的上端的电缆马笼头202的数据接口 209为串行通信接口，以使第1井下探管101 的数据采集板203的串行通信接口电路305通过第1段铠装电缆与地面数据采集站301的 串行通信接口电路303进行串行通信。
[0049] 第1井下探管101的数据采集板203的第一连接器211的电力接口连接到第1井 下探管101的上端的电缆马笼头202的电力接口 210,以使第1井下探管101通过第1段铠 装电缆102与地面数据采集站301的电源304相连以为第1井下探管101供电。
[0050] 第N井下探管101则如图2所示，第N井下探管101的数据采集板203的第一连 接器211的数据接口和第N井下探管101的上端的电缆马笼头202的数据接口 209相连， 以使第N井下探管101依次通过第N段铠装电缆102、第N-1井下探管101及连接于第N-1 井下探管101上方的所有铠装电缆102和井下探管101与地面数据采集站301的串行通信 接口电路303进行串行通信。
[0051 ] 第N井下探管101的数据采集板203的第一连接器211的电力接口和第N井下探 管101的上端的电缆马笼头202的电力接口 210相连，以使第N井下探管101依次通过第 N段铠装电缆102、第N-1井下探管101及连接于第N-1井下探管101上方的所有铠装电缆 102和井下探管101与地面数据采集站301的电源304相连以为第N井下探管101供电。
[0052] 本实施例中用于采集井下三分量地震波的装置中具有N个井下探管101，所述N个 井下探管101均安装有三分量检波器204和空间方位传感器205用来检测各井下探管101 所在位置处的地震波数据和相应的空间方位信息，并通过铠装电缆102将检测到的数据发 送给地面数据采集站301，并由地面数据采集站301最终发送给微计算机103,以对检测数 据进行存储和/或后续处理。
[0053] 根据图4所示的实施例，N个井下探管101中同时安装了三分量检波器204和空 间方位传感器205,这样就可以同时测得N个地震波的数据及N个相应井下探管的空间方位 信息，并将N个井下探管101所检测的地震波数据和空间方位信息发送给微计算机103,通 过该空间方位信息可更准确地判断井下探管101相对于震源的空间位置关系，从而提高检 测的地震波横波数据的品质。
[0054] 根据本实用新型的用于采集井下三分量地震波的装置，在搭载了三分量检波器的 同时还搭载空间方位传感器来检测井下探管的空间方位信息，通过该空间方位信息可更准 确地判断井下探管101相对于震源的空间位置关系，从而提高检测的地震波横波数据的品 质。
[0055] 尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本实用新型，但是本领域的技术 人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对其 进行形式和细节上的各种改变。
【权利要求】
1. 一种用于采集井下三分量地震波的装置，所述装置包括：井下探管、铠装电缆、微计 算机，井下探管包括管形壳体、传感器安装基座、三分量检波器、空间方位传感器、数据采集 板、电缆马笼头、推靠机构，其中，传感器安装基座、三分量检波器、空间方位传感器、数据采集板布置在管形壳体 中，传感器安装基座和数据采集板固定到管形壳体，三分量检波器和空间方位传感器固定 在传感器安装基座上，数据采集板连接到三分量检波器和空间方位传感器，以采集三分量检波器和空间方位 传感器检测的数据，电缆马笼头安装在管形壳体的上端和下端，推靠机构安装在管形壳体的外部，数据采集板经由上端的电缆马笼头和铠装电缆将采集的数据发送给微计算机。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：地面数据采集站，其中， 所述地面数据采集站包括串行通信接口电路和以太网接口电路， 所述串行通信接口电路连接到所述铠装电缆的数据线，以接收数据采集板所采集的数 据或将以太网接口电路从微计算机接收的控制命令发送到数据采集板，所述以太网接口电路连接到微计算机的以太网接口，以将串行通信接口电路接收的数 据发送给微计算机或将来自微计算机的控制命令发送给串行通信接口电路。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述地面数据采集站还包括：电源，连接 到所述铠装电缆中的电力线，以为井下探管供电。
4. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据采集板包括： 模数转换电路，连接到三分量检波器和空间方位传感器的输出端口，以接收三分量检 波器和空间方位传感器检测的数据来进行模数转换；串行通信接口电路，经由上端的电缆马笼头和铠装电缆的数据线将经过模数转换的数 据发送给地面数据采集站的串行通信接口电路。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集板上具有第一连接器，其 中，第一连接器中含有数据接口和电力接口，所述数据接口连接到上端的电缆马笼头的数 据接口，该上端的电缆马笼头的数据接口与所述铠装电缆中的数据线相连，所述电力接口 连接到上端的电缆马笼头的电力接口，该上端的电缆马笼头的电力接口与所述铠装电缆中 的电力线相连。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数据采集板上的第一连接器中的数 据接口和所述上端的电缆马笼头的数据接口为串行通信接口。
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括N个井下探管和N段铠装电 缆，N为大于1的自然数， 其中，第i井下探管的数据采集板上具有第一连接器和第二连接器，所述第一连接器 中的数据接口连接到所述第二连接器中的数据接口以及第i井下探管的上端的电缆马笼 头的数据接口，所述第一连接器中的电力接口连接到所述第二连接器中的电力接口以及第 i井下探管的上端的电缆马笼头的电力接口，第i井下探管的下端的电缆马笼头的数据接 口连接到所述第二连接器中的数据接口，第i井下探管的下端的电缆马笼头的电力接口连接到所述第二连接器中的电力接口，第1井下探管的上端的电缆马笼头的数据接口通过第1段铠装电缆中的数据线连接到 所述地面数据采集站的串行通信接口电路，第1井下探管的上端的电缆马笼头的电力接口 通过第1段铠装电缆中的电力线连接到所述地面数据采集站的电源，第i井下探管的下端的电缆马笼头的数据接口通过第i+ι段铠装电缆中的数据线与第 i+ι井下探管的上端的电缆马笼头的数据接口相连，第i井下探管的下端的电缆马笼头的 电力接口通过第i+ι段铠装电缆中的电力线与第i+ι井下探管的上端的电缆马笼头的电力 接口相连，第N井下探管的数据采集板上具有第一连接器，所述第一连接器中的数据接口连接到 第N井下探管的上端的电缆马笼头的数据接口，所述第一连接器中的电力接口连接到第N 井下探管的上端的电缆马笼头的电力接口，i e [l，N-l]。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第i井下探管的数据采集板上的第一 连接器中的数据接口、第二连接器中的数据接口、所述第i井下探管的上端的电缆马笼头 的数据接口和下端的电缆马笼头的数据接口为串行通信接口， 第N井下探管的数据采集板上的第一连接器中的数据接口和第N井下探管的上端的电 缆马笼头的数据接口为串行通信接口。
9. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：设置于管形壳体内的驱 动装置，用于驱动推靠机构。
10. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：设置于管形壳体内的 驱动装置，用于驱动推靠机构，所述驱动装置连接到数据采集板，以接收来自微计算机的控 制命令。
【文档编号】G01V1/22GK203909309SQ201420291256
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】胡淼, 周北华, 许冠庆, 李豪, 朱勇, 袁久春 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司