浅井检波系统的制作方法

本发明涉及地震勘探的数据采集设备开发领域，更具体地，涉及一种浅井检波系统。

背景技术：

在地震勘探领域，微地震监测技术是非常规油气开发的关键技术，主要应用于煤层气等非常规储层压裂改造时的效果监测和评价，在煤层气开发中得到广泛的应用。微地震监测方式主要有地面监测、井中监测以及地面浅井监测等方式。地面监测和井中监测是目前采用得比较多的方式。在一些地区由于地表地质条件以及环境噪声等因素的影响，地面微地震监测信号的信噪比较低，难以得到好的资料处理成果，此外，地面测线微地震监测技术较高的采集成本和井中微地震监测技术对观察井的要求也影响着微地震监测技术在生产上的广泛应用。因此，浅井地面微地震监测技术引起人们的关注。在井中监测时，现有技术通常使用垂直地震剖面(vsp)井下检波器，由于此类设备的体积较大，需要专门的测井缆车与之配合，且是多级接连放置到井下进行监测，安全及其他成本很高。

发明人发现，现有技术的井下检波系统不能适用于浅井监测，因此，有必要开发一种能够采集各种浅井井下地震信号的浅井检波系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种浅井检波系统，其能够基于野外采集环境对浅井检波系统的各个部件进行组合，实现各种浅井的井下地震信号的有效采集。

根据本发明的一方面，提出了一种浅井检波系统。所述系统可以包括：输出及连接单元，其连接到地面存储部件；检波结构体单元，其连接到所述输出及连接单元，位于所述输出及连接单元下方，所述检波结构体单元采集井下振动信号；以及底端连接单元，其连接到所述检波结构体单元，位于所述检波结构体单元下方，所述底端连接单元与所述检波结构体单元形成回路。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的浅井检波系统的结构的示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的输出及连接单元的示意图。

图3a和图3b示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的插头的示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的传感器构件的示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的信号转换构件的示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的推靠构件的示意图。

图7a示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的底端连接单元的示意图。

图7b示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的底端连接单元与传感器构件的连接的示意图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的示意图。

图9示出了根据本发明的另一个实施例的浅井检波系统的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例1

图1示出了浅井检波系统的结构的示意图。

在该实施例中，根据本发明的浅井检波系统可以包括输出及连接单元101、检波结构体单元102，以及底端连接单元103。输出及连接单元101连接到地面存储部件；检波结构体单元102连接到输出及连接单元101，位于输出及连接单元101下方，所述检波结构体单元102采集井下振动信号；底端连接单元103连接到检波结构体单元102，位于检波结构体单元102下方，底端连接单元103与所述检波结构体单元102形成回路。

该实施例通过对浅井检波系统的各个部件进行组合，实现各种浅井的井下地震信号的有效采集。

下面详细说明根据本发明的浅井检波系统的结构。

输出及连接单元

在一个示例中，根据本发明的浅井检波系统可以包括输出及连接单元101，其连接到地面存储部件。

图2示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的输出及连接单元的示意图。如图2所示，在一个示例中，输出及连接单元101可以包括：连接帽201、信号传输电缆202、下井辅助器203。连接帽201可以为圆台形结构，所述连接帽201通过插头204连接到检波结构体单元；信号传输电缆202为多芯电缆，所述信号传输电缆202的一端连接到插头204，另一端连接到地面存储部件(未示出)，所述信号传输电缆202进行信号传输和检波结构体单元102的供电；下井辅助器203在所述连接帽201上方，在下井过程中与下井杆和/或钻杆套接在一起，辅助所述输出及连接单元101稳定下井。

在一个示例中，信号传输电缆202上可以具有下井深度标记，以记录下井深度。

具体地，连接帽201可以为圆台形结构，下端与检波结构体单元102连接时可以加接防水圈，配合连接螺丝，从而达到防水的目的。本领域技术人员应当理解，连接帽201的形状并不限于此，可以将连接帽201构造为本领域常规的各种形状。

插头204位于连接帽201底部，能够与检波结构体单元102中的插头相连接。图3a和图3b示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的插头的示意图。如图3a和图3b所示，插头204可以为装有d型插针(插孔)的插座(图3a)，或者可以采用带有定位孔的航空插座(图3b，具有定位槽301)。本发明的各个单元和/或部件在互相连接时，都采用同样的插头，保证方向的一致性。但本领域技术人员应当理解，可以采用本领域已知的各种常规插头，实现各个单元和/或构件之间的连接。

信号传输电缆202可以为多芯电缆，一端与插头相接，另一端和地面存储器的插头相连接，将检波结构体单元102采集的数据输出到地面设备存储器。在一个示例中，所述信号传输电缆上可以具有下井深度标记，以记录下井深度。信 号传输电缆202可以采用6根数传线(x、y、z三分量动圈式检波器)和2根电源线(为检波结构体单元中的信号转换构件和/或推靠构件供电)。信号传输电缆202上每隔一段距离可以做一深度标记，用来准确记录浅井检波器(检波结构体单元)的下井深度。

下井辅助器203可以在所述连接帽201上方，在浅井检波系统下井过程中和下井杆或钻杆套接在一起，从而能够牢固、稳实地承受下井杆(钻杆)施加的向下的推力(压力)，不会出现下井杆(钻杆)与输出及连接单元滑落的情况，辅助所述输出及连接单元稳定下井。

输出及连接单元101还可以包括提升钢丝绳205。提升钢丝绳205可以减轻在下井过程中信号传输电缆202受力，在浅井检波系统埋深较浅时，可以向上提拉提升钢丝绳205，取出浅井检波系统，使之重复使用，从而减低成本。

检波结构体单元

在一个示例中，根据本发明的浅井检波系统可以包括检波结构体单元102，其连接到输出及连接单元101，位于输出及连接单元101下方，所述检波结构体单元102采集井下振动信号。

在一个示例中，检波结构体单元102可以包括传感器构件，其具有三分量动圈式传感器芯，采集来自各方向的井下振动信号并传输所述井下振动信号。可以根据实际情况，在检波结构体单元102中设置一个或多个传感器构件。

图4示出了根据本发明的浅井检波系统的传感器构件的示意图。具体地，如图4所示，传感器构件的外壳可以由圆柱状金属材料制成。例如，本发明设计的传感器构件的外壳外径为小于60mm，可以放置在石油物探野外施工中最小的钻井工具打出的井中。外壳的上端、下端互为公母结构，且配合的精度比较高，在实施连接时，套接防水圈，使用连接螺丝通过上、下端连接螺丝孔进行固定，达到高效、方便、防水的效果。

如图4所示，传感器构件可以具有三分量动圈式传感器芯401，外壳内的传 感器芯支架402可以为倒“t”型结构，下部和外壳紧密连接固定，上部可以做成圆台型，利用压实环403将传感器芯支架402和外壳进行连接固定，使传感器芯支架402稳定无法晃动；在传感器芯支架402中安装有多个三分量动圈式传感器芯401(xyz三分量)，每两个三分量动圈式传感器芯401为一组，呈迪卡尔坐标系固定，用于全方位接收来自各方向的井下振动信号。常规的动圈式传感器芯的外形尺寸大小为φ25.4*36mm，经过设计、加工其支架最大处直径为50mm，封装外壳直径为60mm，常规物探打井钻机都能钻出符合其放置的井径要求的检波器放置井。每个分量的两只传感器芯均为串联连接；三分量动圈式传感器芯401的输出、输入端分别与上端插头404、下端插头405相连接。

在一个示例中，所述检波结构体单元还可以包括信号转换构件，其连接到传感器构件，将传感器构件采集到的井下振动信号转换为数字信号并传输该数字信号。

图5示出了根据本发明的浅井检波系统的信号转换构件的示意图。具体地，如图5所示，信号转换构件的外壳可以与传感器构件的外壳相同；信号转换构件可以具有信号转换板501，其可以连接到传感器构件，能够将传感器构件采集到的井下振动信号(模拟信号)转换为数字信号；在使用过程中，信号转换构件的上端插头502可以与输出及连接单元101相接，下端插头503可以直接与传感器构件相接。信号转换构件与传感器构件为串联，可以将传感器构件采集到的井下振动信号转换为数字信号，并将该数字信号传输到输出及连接单元，进而传输到地面存储部件中，这样可以提高信号传输的可靠性。

在一个示例中，所述检波结构体单元还可以包括推靠构件，推靠构件可以连接到传感器构件和/或信号转换构件，推靠构件的一侧具有推靠臂601，通过张开推靠臂以使所述推靠构件的另一侧靠紧井壁。

具体地，在被测井的井径较大的情况下，可以将推靠构件连接到传感器构 件，组合使用推靠构件和传感器构件。当推靠臂张开时，将推动推靠构件的另一边向井壁逐步靠近直至完全靠实，使得与推靠构件连接的传感器构件和井壁靠实，使得传感器芯能更直接地接收到地层传播的有效信号。

图6示出了根据本发明的浅井检波系统的推靠构件的示意图。如图6所示，推靠构件还可以包括推靠控制板602、推靠马达及传动部件603以及上端插头604和下端插头605。推靠控制板602控制推靠马达及传动部件603的运行和传动，推靠马达及传动部件306的运行和传动带动推靠臂601张开或闭合。在使用过程中，推靠构件的上端插头604可以连接到输出及连接单元101或信号转换构件，下端插头605可以连接到传感器构件，具有较大的灵活性。本领域技术人员应当理解，根据本发明的浅井检波系统的推靠机构并不限于此，可以采用本领域技术人员容易想到的各种方式，以实现传感器构件与井壁的贴靠。

底端连接单元

在一个示例中，根据本发明的浅井检波系统可以包括底端连接单元103，底端连接单元103可以连接到检波结构体单元102，位于检波结构体单元102下方，底端连接单元103与检波结构体单元102形成回路。

图7a示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的底端连接单元的示意图，图7b示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的底端连接单元与传感器构件的连接的示意图。如图7a所示，底端连接单元103可以为金属圆锥形结构，上部装有上部插头701，可以连接到检波结构体单元的传感器构件，与传感器构件链接成信号回路(如图7b所示，其中，下部为底端连接单元，上部为传感器构件)；底部具有螺纹702，可以安装配重块。在未安装检波结构体单元的情况下，底端连接单元103可以直接和输出及连接单元101连接，起到保护作用。

本发明能够很好地应用于浅井地面微地震监测，根据野外采集设计和工区 条件，根据本发明的浅井检波系统可以分为单节检波形式(图8)和组合检波形式(图9)。

图8示出了根据本发明的一个实施例的浅井检波系统的示意图。如图8所示，在野外采集现场的环境干扰较小的情况下，可以直接采用最小组合(单节检波形式)将浅井检波系统放入井中，采集微地震数据。

此时，根据本发明的浅井检波系统可以包括输出及连接单元801、检波结构体单元，以及底端连接单元803，而检波结构体单元可以仅包括传感器构件802。由传感器构件802直接采集井下振动信号，并传输所述井下振动信号。

图9示出了根据本发明的另一个实施例的浅井检波系统的示意图。如图9所示，在采集设计需要提高检波器灵敏度的情况下，可以采用组合检波形式，以满足设计要求。如果由于钻井工具的因素，造成钻出的检波器放置井的井径较大，则可以将检波结构体单元的传感器构件和推靠构件进行组合，利用推靠臂的支撑，使检波器紧靠井壁以加强耦合；如果信号的干扰较大，则可以将检波结构体单元的传感器构件和信号转换构件进行组合，通过信号转换构件将传感器构件的传感器芯接收的井下振动信号(模拟信号)，转换为数字信号，提高信号传输可靠性。

此时，根据本发明的浅井检波系统可以包括输出及连接单元901、检波结构体单元，以及底端连接单元905，而检波结构体单元可以包括信号转换构件902、推靠构件903以及一个或多个传感器构件904。由推靠构件903推动一个或多个传感器构件904紧靠井壁，由信号转换构件902将一个或多个传感器构件904采集的井下振动信号，转换为数字信号并进行传输。

本领域技术人员应当理解，根据本发明的浅井检波系统的组合方式并不限于此，可以采用本领域技术人员容易想到的各种组合方式，以满足各种野外采集设计和各种工区条件。

该实施例通过对检波结构体单元的各个部件进行组合，实现浅井井下地震信号的有效采集。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。