專利名稱：包括主體和插入尖端的地震傳感器，以及相應(yīng)的插入尖端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域是關(guān)于地震數(shù)據(jù)獲取的領(lǐng)域。更特別地，本發(fā)明涉及 插入尖端的設(shè)計(jì)，地震傳感器設(shè)置有該插入尖端，以便使地震傳感器 能夠被安裝和/或保持在地面中。
本發(fā)明特別涉及在陸地環(huán)境中使用地震方法的石油勘探行業(yè)，但 可以應(yīng)用于使用地震數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)的任何領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明的領(lǐng)域中，在陸地上獲取地震數(shù)據(jù)的操作傳統(tǒng)上是使用 電子控制單元網(wǎng)絡(luò)，其上有連接的傳感器用于探測地面的運(yùn)動(dòng)。這種 類型的傳感器，即通常所稱的地震檢波器， 一般通過電纜相互連接成 傳感器組，從而形成群即通常所稱的"串"。這些串之一或更多連接到 電子控制單元。電子控制單元，依靠有線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)或通過無線電網(wǎng)絡(luò) 相互連接，執(zhí)行來自傳感器組的信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換并通過所述數(shù)字 網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接涗涇嚒?br> 傳感器的下表面配備有與地面機(jī)械聯(lián)接的裝置。根據(jù)地面的自然 性質(zhì)和/或傳感器的類型，這些機(jī)械聯(lián)接裝置可以是被設(shè)計(jì)成插入地面 的尖端或腳。
在尖端的情況下，依靠其設(shè)計(jì)完成工作，特別是根據(jù)其長度進(jìn)行 工作，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)尖端越長，將其插入地面越容易(都知道這些是按慣 例依靠操作者的腳而被推入的)。
與之對應(yīng)，新的系統(tǒng)最近已經(jīng)上市，其中傳感器附加在電子轉(zhuǎn)換 單元上，這具有消除與地震檢波器一起使用的串的效果。
這種類型的傳感器通常被稱為"數(shù)字傳感器"。
根據(jù)不管哪一個(gè)傳感器技術(shù)，為了收集地球物理數(shù)據(jù)， 一個(gè)或多
個(gè)與地面接觸的地震源被起動(dòng)以便傳播全向地震波列。震源可包括爆 炸、重物下落或振動(dòng)設(shè)備。
由地層反射的波列被傳感器檢測到，其產(chǎn)生處于地面下的地質(zhì)界 面處的波的反射的信號特征。
因此應(yīng)該明白用于所獲取的地球物理數(shù)據(jù)的精確度的一個(gè)重要參 數(shù)是傳感器與地面的聯(lián)接，更具體而言是尖端與地面的聯(lián)接。
通常，當(dāng)設(shè)計(jì)插入尖端時(shí)，目標(biāo)因此就是達(dá)到兩個(gè)目的安裝的 簡便性和聯(lián)接的質(zhì)量。
傳感器的插入和聯(lián)接的穩(wěn)定性是由尖端在地面上產(chǎn)生的阻力確定的。
因此，為了便于插入，就需要限制穿透力并產(chǎn)生地面的"敞開"區(qū) 域使得能夠通過在該局部向下夯實(shí)地面來擴(kuò)大孔洞。
限制插入力因此就減小了穿透力阻力(resistive penetration force)。這些作用力垂直于尖端的外表面。為了減少它們，需要將這 些力的豎直分力最小化，所述豎直分力與插入力直接相對。
對其而言，聯(lián)接的質(zhì)量(穩(wěn)定性)的特征在于無論任何干擾作用 在該地帶上，地震傳感器都保持其被插入狀態(tài)和定向的能力，所述干 擾如風(fēng)，傳感器可能被連接到的電纜的拖拉，靠近傳感器的車輛的通 行等。
聯(lián)接的質(zhì)量所基于的原理類似于上面提到的為了傳感器插入容易 (但是被反向施加)的原理。這是因?yàn)椋瑸榱吮３制浔徊迦霠顟B(tài)，需 要最大化拔出抗力。此力來自兩個(gè)來源 -地面抵抗尖端的摩擦； -對拔出相對的豎直分量。
在地震檢波器的情況中，如上面提及的，傾向是增加尖端的長度 并賦予尖端非常大錐形的輪廓，以便在最大可能的程度上限制穿透阻 力。
以這種方式，獲得的尖端能夠容易地插入地面中，就安裝傳感器 的網(wǎng)絡(luò)的操作者方面而言無需費(fèi)力。另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些尖端易受振動(dòng)并且對于一定的尖端長度 甚至參與共振。
當(dāng)然，這些振動(dòng)是寄生數(shù)據(jù)(parasitic data),該寄生數(shù)據(jù)對所收 集的地球物理數(shù)據(jù)的質(zhì)量是有害的。
在數(shù)字傳感器的情況中，這些傳感器具有腳，所述腳要被推入并 且具有比地震檢波器尖端的尺寸大得多的尺寸(在高度和直徑兩個(gè)方 面)，特別是因?yàn)楸仍诘卣饳z波器的情況下在傳感器中結(jié)合了更多數(shù)量 的元件。
在實(shí)踐中，如果在傳感器的腳上產(chǎn)生撞擊(例如如果將傳感器跌 落)，數(shù)字傳感器的相對脆弱性是所不期望的。
此外，這些數(shù)字傳感器的尺寸對讓操作者將它們安裝在地面中以 便在將傳感器插入地面中之前形成導(dǎo)向孔是必要的。
當(dāng)然，存在于鉆進(jìn)導(dǎo)向孔中的此操作傾向于增加安裝傳感器網(wǎng)絡(luò) 的階段的持續(xù)時(shí)間，這因而也就趨于增加其費(fèi)用。
此外，在插入傳感器前，導(dǎo)向孔的鉆掘會(huì)使傳感器與地面的聯(lián)接 變得不牢靠。
這樣的原因是幾個(gè)因素會(huì)削弱傳感器與地面的聯(lián)接，包括
-由于鉆掘過程使得地面的密度在該局部被改變，其傾向于使傳 感器周圍的地面變松弛從而引起傳感器在地面中的不穩(wěn)定性；
-就操作者而言會(huì)以更大或更小的關(guān)注程度和/或以更快或更慢的 速度做出導(dǎo)向孔，所形成的導(dǎo)向孔具有變化的高度和/或直徑，或者甚 至是截頭圓錐形，達(dá)到了獲得具有不適宜傳感器與地面有效聯(lián)接的形 狀的導(dǎo)向孔的程度。
此外，不管是涉及地震檢波器還是數(shù)字傳感器，插入腳通常對拔 出提供低阻力，這可能導(dǎo)致阻礙優(yōu)良地球物理數(shù)據(jù)獲取的情形，或者 甚至?xí)枰不貦z查以便將已經(jīng)被"拔出"的任何地震傳感器重新插入 所需要插入的地面中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的特別是要克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
更具體而言，本發(fā)明的目的是提出一種具有插入尖端的地震傳感 器，該插入尖端可改善插入的容易性和地震傳感器與地面聯(lián)接的質(zhì)量。
為此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣的具有尖端的地震傳感器， 其能夠擁有比現(xiàn)有技術(shù)的方案更好的與地面接觸的質(zhì)量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣的具有尖端的地震傳感器，其提 供比由現(xiàn)有技術(shù)已知的方案更大的拔出阻力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣的具有尖端的地震傳感器，其確 保地震傳感器在地面中的高度穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣的具有尖端的地震傳感器，其設(shè) 計(jì)簡單，容易使用并且造價(jià)低廉。
這些目的，以及將在下面變得清楚的其它方面，是通過與地震傳 感器相關(guān)的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的，所述類型的地震傳感器包括裝有用于檢測 和/或測量波的裝置的主體，以及包括在所述主體的延伸部上用于插入 地面中的尖端，所述尖端在上端和下端之間延伸，其特征在于，所述
尖端具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端v形輪廓的翼，所述翼在它們之 間具有至少一個(gè)腔，該腔從所述上端延伸到接近所述下端。
這樣，依據(jù)本發(fā)明的插入尖端具有很多優(yōu)點(diǎn)，包括 -賦予尖端V形輪廓的尖端上的翼是這樣伸出的元件，即其向外 伸出以幫助尖端插入到地面中； -翼之間的腔^f頃向于
- 限制抗插入的力；
- 增加尖端與地面之間的接觸表面面積，從而增加尖端與地 面之間的摩擦，這會(huì)有助于產(chǎn)生抵抗地震傳感器拔出的力。 將會(huì)明白，由于聯(lián)接直接依賴于尖端與地面接觸的表面面積，增
加尖端與地面接觸的表面面積可最優(yōu)化傳感器的聯(lián)接。尖端的長度結(jié) 合由翼形成的側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件因此會(huì)有助于改善聯(lián)接。
此外，依據(jù)本發(fā)明的尖端還有助于改善地震傳感器在地面中的穩(wěn) 定性，特別是通過依靠由于翼的存在而產(chǎn)生正切于尖端半徑的抵抗力
而將傳感器鎖定以防旋轉(zhuǎn)。
這在數(shù)字傳感器的情況中證明更加有益，所述數(shù)字傳感器傳統(tǒng)上 包括用于檢測雙向甚或三維波的裝置。在這種情況下，保持傳感器在 地面中的定向就因此特別重要。
要指出的是，關(guān)于數(shù)字傳感器，現(xiàn)在能夠依靠本發(fā)明來插入這些 傳感器而不需要形成導(dǎo)向孔。
還要指出的是，以依據(jù)本發(fā)明的尖端而給予一高度是完全可能的， 即這種高度能夠改善地震傳感器的跌落強(qiáng)度、特別是上面解釋過的比 較脆弱的數(shù)字傳感器的跌落強(qiáng)度。
依據(jù)一個(gè)有利的方法，所述翼包括將所述尖端保持在地面中的裝 置，這些保持裝置優(yōu)選地采用所述翼在所述下端方向上的加寬的形式。
以這種方式，地震傳感器保留在地面中因而抵抗拔出力的能力得 到極大的改善。
這是因?yàn)橐碓诩舛说南露朔较蛏系募訉拑A向于以正好抵抗拔出的
豎直分力來作用地面，這歸因于翼上倒斜度(negative tapers )的存在， 其在尖端基部處的厚度大于尖端頂端處的厚度。
這樣的地震傳感器與地面的聯(lián)接與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比證明是得 到極大的改善。
有利的是，所述翼具有從所述上端到接近所述下端增加的寬度。 因此趨勢是以施加在地面上的豎直分力，以被分布在尖端的整個(gè) 高度或其幾乎整個(gè)高度的方式抵抗傳感器的拔出。
依據(jù)第一實(shí)施方式，地震傳感器具有沿直徑相互相對設(shè)置的兩個(gè)翼。
依據(jù)第二實(shí)施方式，地震傳感器具有間隔開120。的三個(gè)翼。 依據(jù)第三實(shí)施方式，地震傳感器具有間隔開90。的四個(gè)翼。 依據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選特征，所述腔具有這樣的截面部分，該部
分從一個(gè)翼彎曲到另一個(gè)翼。
這樣，在傳感器插入之后，由于傳感器的彈性，地面傾向于被緊 壓在腔的整個(gè)彎曲的表面上。
依據(jù)本發(fā)明的又一另外特征，所述主體具有截頭錐形底端，所述
翼在它們之間形成V形，而具有的角度基本上等于所述截頭錐形底端
的截頭錐體的角度。
尖端因此內(nèi)接在錐體內(nèi)，該錐體正好在傳感器主體的截頭錐形基 部的延伸部上，從而不僅在尖端的整個(gè)高度而且在傳感器主體的下部 來幫助傳感器插入。
本發(fā)明還涉及被設(shè)計(jì)成連接于地震傳感器的插入尖端，特征在于，
其具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端v形輪廓的翼，所述翼在它們之間
具有至少一個(gè)腔，該腔從所述尖端的上端延伸到接近所述尖端的下端。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)通過閱讀下面的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的 說明和附圖會(huì)變得清晰明白，所述實(shí)施方式通過非限定性示例給出，
其中附圖為
圖l是依據(jù)本發(fā)明的地震傳感器尖端的圖解表示； 圖2是配備有依據(jù)本發(fā)明尖端的地震傳感器的側(cè)視圖； 圖3是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端的側(cè)視圖； 圖4和圖5是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端的兩個(gè)透視圖； 圖6是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端的仰視圖7是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端沿在圖6中標(biāo)記的BB截面的視圖； 圖8是依據(jù)本發(fā)明的插入尖端沿在圖6中標(biāo)記的AA截面的視圖。
具體實(shí)施例方式
如上面提到的，本發(fā)明的原理在于將地震傳感器配備有尖端，該 尖端具有V形翼和基本上從尖端的底部到尖端的頂部在翼之間延伸的 腔。
參考圖2,地震傳感器包括主體1,該主體包括用于檢測和/或測 量波的裝置，并且傳感器還包括插入尖端2,該尖端在主體1的基部 延伸成主體1的延續(xù)部分。
要指出的是本發(fā)明適用于地震檢波器和所謂的數(shù)字傳感器。
在地震檢波器的情況中，傳感器的主體包括用于檢測單向波的裝
置，傳感器的主體被有線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接到電子控制單元，該電子控制 單元自身與其它的地震檢波器相連。
在數(shù)字傳感器的情況中，傳感器的主體包括用于檢測波的多個(gè)元 件，每個(gè)所述元件專門用于檢測一個(gè)特定的波定向，主體還包括模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換器、或許甚至發(fā)送器以及用于獨(dú)立供電的電池。
依據(jù)本發(fā)明的原理，地震傳感器的聯(lián)接尖端包括至少兩個(gè)一同賦
予尖端V形輪廓的翼21 (如在圖1、 2、 3和8中可以清楚地看到的) 和腔22，這些腔中的每一個(gè)都在翼21之間從尖端的上端到下端(或 幾乎是)延伸。
要指出的是翼的數(shù)量可根據(jù)需要而變化(特別是根據(jù)尖端將要插 入的地面的性質(zhì))。
這樣，依據(jù)不同的實(shí)施方式，依據(jù)本發(fā)明的地震傳感器可具有
-兩個(gè)翼21，相互位于沿直徑相對的位置；
-三個(gè)翼21，圍繞尖端的旋轉(zhuǎn)軸線間隔開120。；
-四個(gè)翼，圍繞尖端的旋轉(zhuǎn)軸線X間隔開90° (本實(shí)施方式的情況)。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)有利特征，翼21在它們的下端方向上具有加 寬部，此加寬部在本實(shí)施方式中從尖端的上端到下端增加。
以這種方式，如圖1中可見，翼在它們徑向表面的正交方向上以 阻力F作用地面，此力F被分解成水平分力Fl和豎直分力F2，后者 對抗尖端從地面的拔出(移除)。
翼這樣的加寬因此組成了用以將尖端保持在地面中的裝置。
此外，參考圖4和6要指出的是，腔22具有截面，該截面從一個(gè) 翼到另一個(gè)翼彎曲。
更具體而言，腔22具有第一部分221，該第一部分自尖端的下端 延伸，其與第二部分222匯合，該第二部分在尖端上端的方向上加寬。
此第二部分222執(zhí)行雙重功能
-尖端剛性的功能；
-將翼連接到尖端上端的功能。
此外，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，地震傳感器的主體l在其基部具 有截頭圓錐體部分ll (圖2)。
此外，考慮到翼21的邊緣形成旋轉(zhuǎn)的錐體的母線(generatrix), 尖端內(nèi)接于錐體中(如圖8中所見)。尖端內(nèi)接于其中的此旋轉(zhuǎn)的錐體 的角度等于(或至少非常接近)在主體l基部處的截頭體ll的角度。
參考圖7和8，尖端在其上部包括有螺紋孔23，其使尖端可以被
螺釘固定在傳感器的主體上。
如剛剛已述及的地震傳感器插入尖端可優(yōu)選地通過鑄造工藝獲 得，也可以通過;f莫制或甚至通過機(jī)械加工而獲得。
權(quán)利要求
1.一種地震傳感器，該類型傳感器包括裝有用于檢測和/或測量波的裝置的主體，并且在所述主體的延伸部上，該傳感器包括用于插入地面中的尖端，所述尖端在一上端和一下端之間延伸，其特征在于，所述尖端具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端V形輪廓的翼，所述翼在它們之間具有至少一個(gè)腔，該腔從所述上端延伸到接近所述下端。
2. 如權(quán)利要求1所述的地震傳感器，其特征在于，所述翼包括用 于將所述尖端保持在地面中的裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的地震傳感器，其特征在于，所述保持裝置 采用所述翼在所述下端方向上的加寬部的形式。
4. 如權(quán)利要求3所述的地震傳感器，其特征在于，所述翼具有從 所述上端到接近所述下端增加的寬度。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，其 具有沿直徑相互相對設(shè)置的兩個(gè)翼。
6. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，其 具有間隔開120。的三個(gè)翼。
7. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，其 具有間隔開卯。的四個(gè)翼。
8. 如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，所 述腔具有從一個(gè)翼到另 一個(gè)翼彎曲的截面。
9. 如權(quán)利要求l-8中任一項(xiàng)所述的地震傳感器，其特征在于，所 述主體具有截頭錐形底端，所述翼在它們之間形成V形，該V形的角 度基本上等于所述截頭錐形底端的截頭體的角度。
10. —種設(shè)計(jì)成被連接于地震傳感器的插入尖端，其特征在于， 其具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端V形輪廓的翼，所述翼在它們之間 具有至少一個(gè)腔，該腔從所述尖端的上端延伸到接近所述尖端的下端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地震傳感器，該類型的傳感器包括裝有用于檢測和/或測量波的裝置的主體，以及在所述主體的延伸部上用于插入地面中的尖端，所述尖端在上端和下端之間延伸，其特征在于，所述尖端具有至少兩個(gè)一同賦予所述尖端V形輪廓的翼，所述翼在它們之間具有至少一個(gè)腔，該腔從所述上端延伸到接近所述下端。
文檔編號G01V1/16GK101339254SQ20081013573
公開日2009年1月7日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者C·格雷瓜爾, Y·皮紹 申請人:瑟塞爾公司