專利名稱：海上四分量地震波檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地震波檢測裝置，特別涉及一種海上四分量地震波檢測裝置。
背景技術(shù)：
目前，海上多波地震勘探，實際上主要是轉(zhuǎn)換波勘探，即水中激發(fā)，海底接收獲得
縱波和轉(zhuǎn)換波的記錄。從學(xué)科發(fā)展來看，多波多分量地震勘探技術(shù)使地震勘探由觀測標(biāo)量
(單個z分量)的標(biāo)量地震發(fā)展為觀測矢量(三分量)的矢量地震，由只利用P波的縱波勘
探發(fā)展為同時利用P波、S波和轉(zhuǎn)換波的多波勘探；由主要研究構(gòu)造形態(tài)的構(gòu)造地震發(fā)展為
同時研究構(gòu)造、地層、巖性和油氣的巖性地震，使地震勘探發(fā)生質(zhì)的飛躍。 在高分辨率地震勘探中，一個關(guān)鍵的問題是有效的壓制高頻環(huán)境噪聲，提高高頻
信號的信噪比。如何滿足這一點，能夠取得高質(zhì)量的原始地震數(shù)據(jù)，比常規(guī)方法采集的接收
動態(tài)范圍更大、頻帶更寬、失真度更低、信噪比更高的地震信號，提供一種操作簡單、效果顯
著的海上四分量地震波檢測裝置，對于實際應(yīng)用具有非常重要的意義，同時成為該領(lǐng)域技
術(shù)人員急待著手解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種簡單實用、效果顯著的海上四分 量地震波檢測裝置。 為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種海上四分量地震波檢測裝置； 其特征在于該檢測裝置包括外殼、頂蓋、壓電檢波器、上隔板、萬向架、套筒、下隔板及三個 磁電式檢波器；所述外殼是由中間管路相連的上下兩個圓筒狀殼體構(gòu)成外殼上、下部分，所 述頂蓋設(shè)于外殼上部頂端，且外殼上部內(nèi)置壓電檢波器；所述外殼下部內(nèi)間隔平行設(shè)有上、 下隔板；所述萬向架設(shè)置于外殼下部殼體內(nèi)的上、下隔板之間，萬向架包括調(diào)節(jié)盤、支撐環(huán) 及內(nèi)、外自動調(diào)節(jié)架；上隔板及下隔板之間平行設(shè)有支撐環(huán)，且外殼內(nèi)壁對應(yīng)設(shè)有外自動調(diào) 節(jié)架，所述外自動調(diào)節(jié)架與支撐環(huán)外側(cè)轉(zhuǎn)動配合；支撐環(huán)內(nèi)平行設(shè)一扁圓柱形的調(diào)節(jié)盤，且 與支撐環(huán)上軸向垂直設(shè)有的內(nèi)自動調(diào)節(jié)架轉(zhuǎn)動配合；所述調(diào)節(jié)盤上表面設(shè)有定位槽，所述 三個磁電式檢波器分別嵌設(shè)于定位槽內(nèi)；所述外殼下部底端套設(shè)套筒；所述三個磁電式檢 波器是在XYZ方向上呈正交，與笛卡爾坐標(biāo)一致，即由一個垂直磁電式檢波器和二個水平 磁電式檢波器組成；當(dāng)三分量檢波器的Z軸與地心方向不一致時，因重力作用，萬向架會自 由轉(zhuǎn)動，而使其Z軸與地心方向一致；三分量磁電式檢波器作為拾取海底地震信號的重要部件，將任意方向來的地震波分解為笛卡爾坐標(biāo)的X、Y、Z三個分量，其中X坐標(biāo)指向水平面 上的大線走向；在上隔板和下隔板之間，所述三個磁電式檢波器與外殼、萬向架的間隙填充 油體，以保證三分量檢波器工作的穩(wěn)定性；該檢測裝置的頂蓋上設(shè)有用以引出壓電檢波器 和三個磁電式檢波器導(dǎo)線的引線孔。
所述套筒上設(shè)有導(dǎo)流孔。 所述上、下隔板與外殼連接處分別設(shè)有圓形橡膠密封圈。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中的主要特點能取得高質(zhì)量的原始地震數(shù)據(jù)，比常 規(guī)方法采集的接收動態(tài)范圍更大、頻帶更寬、失真度更低、信噪比更高的地震信號。海上四 分量地震波檢測裝置的外殼采用了聚胺脂材料注塑，耐壓、耐腐蝕，絕緣性好，密封性能好。 萬向架與上、下隔板空隙內(nèi)填充油體，用以滿足阻尼和耦合特性的要求，保證檢波器拾取地 震波傳導(dǎo)海底引起的微弱振動。此外，采用上、下隔板及密封圈等多道密封結(jié)構(gòu)，防止內(nèi)外 滲漏，確保檢波器正常工作。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，性能可靠，應(yīng)用簡便，效果非 常顯著。


圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明中萬向架結(jié)構(gòu)示意圖中l(wèi)頂蓋；2壓電檢波器；3上隔板；4萬向架，4-l調(diào)節(jié)盤，4-2外自動調(diào)節(jié)架，4-3支
撐環(huán)，4-4內(nèi)自動調(diào)節(jié)架，4-5通孔；5套筒；6導(dǎo)流孔；7下隔板；8密封圈；9外殼；10油體；
11磁電式檢波器；12引線孔。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的具體實施方式
詳述如下
參見圖1、圖2，一種海上四分量地震波檢測裝置；該檢測裝置包括外殼、頂蓋1、壓電檢 波器2、上隔板3、萬向架4、套筒5、下隔板7及三個磁電式檢波器11 ;所述外殼9是由中間 管路相連的上下兩個圓筒狀殼體構(gòu)成外殼9上、下部分；所述頂蓋1設(shè)于外殼9上部頂端， 且外殼9上部內(nèi)置壓電檢波器2 ;所述外殼9下部內(nèi)間隔平行設(shè)有上隔板3及下隔板7 ;所 述萬向架4設(shè)置于外殼9下部殼體內(nèi)的上隔板3、下隔板7之間，萬向架4包括調(diào)節(jié)盤4-1、 支撐環(huán)4-3及內(nèi)、外自動調(diào)節(jié)架4-4、4-2 ;上隔板3及下隔板7之間平行設(shè)有支撐環(huán)4_3，且 外殼9內(nèi)壁對應(yīng)設(shè)有外自動調(diào)節(jié)架4-2，所述自動調(diào)節(jié)架4-2與支撐環(huán)4-3外側(cè)轉(zhuǎn)動配合； 支撐環(huán)4-3內(nèi)平行設(shè)一扁圓柱形的調(diào)節(jié)盤4-l，且與支撐環(huán)4-3上軸向垂直設(shè)有的內(nèi)自動 調(diào)節(jié)架4-4轉(zhuǎn)動配合；所述不銹鋼扁圓柱形的調(diào)節(jié)盤4-l上表面設(shè)有定位槽，所述三個磁電 式檢波器11嵌設(shè)于定位槽內(nèi)；所述外殼9下部底端套設(shè)套筒5 ;所述三個磁電式檢波器11 是在XYZ方向上呈正交，與笛卡爾坐標(biāo)一致，即由一個垂直磁電式檢波器11和二個水平磁 電式檢波器ll組成；當(dāng)三分量檢波器的Z軸與地心方向不一致時，因重力作用，萬向架4會
4自由轉(zhuǎn)動，而使其Z軸與地心方向一致；三分量磁電式檢波器11作為拾取海底地震信號的 重要部件，將任意方向來的地震波分解為笛卡爾坐標(biāo)的X、 Y、 Z三個分量，其中X坐標(biāo)指向 水平面上的大線走向；所述三個磁電式檢波器11與外殼9之間的間隙填充以適當(dāng)阻尼各檢 波器轉(zhuǎn)動的油體10 ;且外殼9的頂蓋1上設(shè)有用以引出壓電檢波器2和三個磁電式檢波器 11的電信號導(dǎo)線的引線孔12。所述上隔板3、下隔板7與外殼9連接處分別設(shè)有圓形橡膠 密封圈8。所述調(diào)節(jié)盤4-1上對稱設(shè)有用于定位及平衡配重的內(nèi)自動調(diào)節(jié)架的通孔4-5。
在形成的檢波器包的下面，即外殼9下部底端加設(shè)一個套筒5，所述套筒5為下部 設(shè)有導(dǎo)流孔6的鋼圓筒；其目的是，結(jié)點型檢波器系統(tǒng)在實際使用過程中存在著不穩(wěn)定的 情況，因此會產(chǎn)生寄生諧振，其不穩(wěn)定性與海床情況和放入海床的狀況有關(guān)。為解決這一問 題，將一個專門的套筒5加設(shè)到圓柱體檢波器包，即外殼9下部的基底上；同時，套筒5上的 導(dǎo)流孔6便于海水流入，以保證地震檢波器對地震信號的接收。本發(fā)明設(shè)計的萬向架4為 全方位自動旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，使得檢波器包中的三分量地震檢波器可全方位自動旋轉(zhuǎn)，保證正確 接收橫波和縱波。 海上四分量地震波檢測裝置的基本工作情況是，在海上人工激發(fā)地震波時，地震 波經(jīng)地面反射形成的橫波和縱波，由三分量地震檢波器接收，將機械振動轉(zhuǎn)化為電信號。由 于縱波在海水中傳播，會引起水壓變化，壓電檢波器的敏感元件感受水壓變化，將壓力信號 轉(zhuǎn)換為電信號。 本發(fā)明設(shè)計的海上四分量地震波檢測裝置系統(tǒng)為結(jié)點型檢波器系統(tǒng)，即由一個壓 電檢波器(稱海底豐或水聽器)和三個相互正交的磁電式檢波器(一個垂直檢波器和兩個水 平檢波器)組成，這種系統(tǒng)能同時記錄縱波(P波)和橫波(S波)。四個檢波器被安放在一個 圓柱形檢波器包中，由遙控車(R0V)垂直安放在海床上。 工作原理M4C的四個分量是由一個壓力檢波器及相互正交的一個垂直磁電式檢 波器和兩個水平磁電式檢波器組成。增加一個壓力檢波器是為了利用壓力檢波器和磁電式 檢波器極性大致相反的性質(zhì)壓制多次反射。常規(guī)的海上拖纜是單分量系統(tǒng)，只用水聽器，直 接記錄的只是P波。常規(guī)0BC(Ocean—BottomCable)系統(tǒng)使用水聽器和垂直檢波器(組成 兩分量系統(tǒng)，可以記錄矢量波場的垂直分量)，主要是記錄P波。對M4C技術(shù)增加投入的原 因是為了記錄通常不能直接記錄的S波。當(dāng)P波通過巖石傳播時，它的行為受到巖石骨架 (固體部分)和巖石孔隙空間(部分由流體和/或氣體充填)兩者的影響。作為一級近似， 當(dāng)S波通過巖石傳播時，它的行為只受到巖石骨架的影響。S波的另外兩個重要性質(zhì)是它 們的傳播速度大約是P波的一半并且不能存在于流體中，因此，檢波器包必須放在海床上。 記錄兩種波比只記錄一種波能推斷出更多關(guān)于巖石及巖石所含流體成分的信息。S波可以 由P波投射到不同密度的兩種巖石的邊界上而生成，這也是M4C成功的基礎(chǔ)。P波和S波之 間相比較的一些差別
(1)大部分石油工業(yè)的地震工作是利用P波，用的是單分量或雙分量技術(shù)。
(2) P波比S波在深處大約快2倍，而到非?？拷４蔡幙?至10倍(有時更多)。
(3)S波可以由P波在巖性界面上轉(zhuǎn)換產(chǎn)生。 (4)S波不能在流體中存在，而P波可以在流體中傳播并且經(jīng)常在流體中傳播。
(5)作為一級近似，S波不受空隙中流體的影響，而P波要受影響。
(6)兩種波比單獨一種波可提供更多的儲層信息。
總之，海上四分量地震波檢測裝置的基本工作原理是利用壓電檢波器和磁電式檢 波器極性大致相反的性質(zhì)壓制多次反射，達(dá)到壓制干擾波，進(jìn)而獲得有效波。在地震勘探 中，通過人工激發(fā)震源所產(chǎn)生的地震波(P波)經(jīng)過海水向下傳播，當(dāng)縱波到達(dá)某一分界面 時，發(fā)生波的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而形成縱波(P波)和橫波(S波)。四分量地震檢波器接受地震信號的 過程可分為兩大部分一部分是，當(dāng)?shù)卣鸩ń?jīng)過海水傳播時，地震波引起海水壓力變化，壓 電檢波器感受水壓變化，將水壓轉(zhuǎn)換為電壓信號；另一部分是正交型三分量檢波器接受由 巖層反射回來的地震波(P波和S波)，將振動轉(zhuǎn)換為電信號。海上四分量地震波檢測裝置 采集到的地震信號傳輸?shù)降卣饍x器，可得到海底更全面、更真實的地質(zhì)構(gòu)造圖像。
海上四分量地震波檢測裝置中的三個相互正交的磁電式檢波器與傳統(tǒng)的地震檢 波器有本質(zhì)不同，其結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮以下因素
1 、在灘海、水網(wǎng)地帶等，流動的水域會使檢波器發(fā)生橫向位動；
2、 要保證檢波器的各個物理接收點的檢波器最佳耦合；
3、 克服工頻50Hz給檢波器帶來的干擾。 為了克服以上因素給檢波器正常工作帶來的干擾，因此需要設(shè)計一種帶有萬向架 的三分量地震檢波器結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明設(shè)計的三分量地震檢波器采用的是XYZ正交型三分量檢波器，它由一個垂 直檢波器和二個水平檢波器組成。三分量檢波器的軸向排列成XYZ正交型，與笛卡爾坐標(biāo) 一致。海底三分量地震檢波器作為拾取海底地震信號的重要部件，將任意方向來的地震波 分解為笛卡爾坐標(biāo)的X、 Y、 Z三個分量，其中X坐標(biāo)指向水平面上的大線走向。三個檢波 器的三個軸保持互相垂直，并且，為了使檢波器能夠自由轉(zhuǎn)動，保持Z軸方向與地心方向一 致，將檢波器安放在萬向架上。在實際中，海床是崎嶇不平的，當(dāng)檢波器包被安放在海床上 時，檢波器包會發(fā)生傾斜，使用萬向架的目的就是使其垂直，保證正確接收橫波和縱波。帶 有萬向架的三分量地震檢波器，彌補了常規(guī)三分量地震檢波器的不足。其結(jié)構(gòu)耦合性好，將 過去的點接受轉(zhuǎn)換為面接受，提高了小信號的接受能力；抗干擾能力強，抗工頻干擾地區(qū)的 50Hz干擾；輕便，體積小，重量與目前的檢波器串相當(dāng)，攜帶方便，布線簡單，便于野外提高 施工效率；完全密封，可達(dá)50米水深不滲漏；檢波器(可任意放置)芯體重心始終平行地心 垂線。 本發(fā)明中的萬向架結(jié)構(gòu)是在只考慮由海底機器人將檢波器包垂直安放于海床的 情況下設(shè)計的?？紤]當(dāng)檢波器包垂直插入海底時，由于海底的地形不平，會導(dǎo)致三分量地震 檢波器的z軸與垂線方向不一致。所以萬向架的作用是保證三分量檢波器始終保持垂直狀 態(tài)，使其接受到的地震信號更真實、更可靠。 上述參照實施例對該海上四分量地震波檢測裝置進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說明性的而 不是限定性的；因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種海上四分量地震波檢測裝置；其特征在于該檢測裝置包括外殼、頂蓋、壓電檢波器、上隔板、萬向架、套筒、下隔板及三個磁電式檢波器；所述外殼是由中間管路相連的上下兩個圓筒狀殼體構(gòu)成外殼上、下部分，所述頂蓋設(shè)于外殼上部頂端，且外殼上部內(nèi)置壓電檢波器；所述外殼下部內(nèi)間隔平行設(shè)有上、下隔板；所述萬向架設(shè)置于外殼下部殼體內(nèi)的上、下隔板之間，萬向架包括調(diào)節(jié)盤、支撐環(huán)及內(nèi)、外自動調(diào)節(jié)架；上隔板及下隔板之間平行設(shè)有支撐環(huán)，且外殼內(nèi)壁對應(yīng)設(shè)有外自動調(diào)節(jié)架，所述外自動調(diào)節(jié)架與支撐環(huán)外側(cè)轉(zhuǎn)動配合；支撐環(huán)內(nèi)平行設(shè)一扁圓柱形的調(diào)節(jié)盤，且與支撐環(huán)上軸向垂直設(shè)有的內(nèi)自動調(diào)節(jié)架轉(zhuǎn)動配合；所述調(diào)節(jié)盤上表面設(shè)有定位槽，所述三個磁電式檢波器分別嵌設(shè)于定位槽內(nèi)；所述外殼下部底端套設(shè)套筒；所述三個磁電式檢波器是在XYZ方向上呈正交，與笛卡爾坐標(biāo)一致，即由一個垂直磁電式檢波器和二個水平磁電式檢波器組成；當(dāng)三分量檢波器的Z軸與地心方向不一致時，因重力作用，萬向架會自由轉(zhuǎn)動，而使其Z軸與地心方向一致；三分量磁電式檢波器作為拾取海底地震信號的重要部件，將任意方向來的地震波分解為笛卡爾坐標(biāo)的X、Y、Z三個分量，其中X坐標(biāo)指向水平面上的大線走向；在上隔板和下隔板之間，所述三個磁電式檢波器與外殼、萬向架的間隙填充油體；所述頂蓋上設(shè)有用以引出壓電檢波器和三個磁電式檢波器導(dǎo)線的引線孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的海上四分量地震波檢測裝置；其特征在于所述套筒上設(shè)有導(dǎo) 流孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上四分量地震波檢測裝置；其特征在于所述上、下隔板與 外殼連接處分別設(shè)有密封圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海上四分量地震波檢測裝置；該裝置包括外殼、頂蓋、壓電檢波器、上隔板、萬向架、套筒、下隔板及三個磁電式檢波器；所述外殼是由中間管路相連的上下兩個圓筒狀殼體構(gòu)成外殼上、下部分；頂蓋設(shè)于外殼上部頂端，且外殼上部內(nèi)置壓電檢波器；外殼下部內(nèi)間隔平行設(shè)有上、下隔板；萬向架置于上、下隔板之間，包括調(diào)節(jié)盤、支撐環(huán)及內(nèi)、外自動調(diào)節(jié)架；上、下隔板之間的外殼內(nèi)壁對應(yīng)設(shè)有外自動調(diào)節(jié)架，設(shè)有的支撐環(huán)外側(cè)對應(yīng)與外自動調(diào)節(jié)架轉(zhuǎn)動配合；支撐環(huán)內(nèi)平行設(shè)一調(diào)節(jié)盤，與支撐環(huán)上軸向垂直設(shè)有的內(nèi)自動調(diào)節(jié)架轉(zhuǎn)動配合；所述三個磁電式檢波器分別嵌設(shè)于調(diào)節(jié)盤上表面設(shè)有的定位槽內(nèi)，外殼下部底端套設(shè)套筒。其結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠。
文檔編號G01H3/00GK101782659SQ201010148400
公開日2010年7月21日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者南忠良, 李建良, 李淑清 申請人:天津科技大學(xué)