CN103649779A - 地震感测设备 - Google Patents

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Abstract

在一个示例中，陆基地震感测设备包括：地震感测单元，具有壳体内的地震传感器，该壳体被配置为埋设在地下；控制单元，包括耐气候性的壳体内的电池，该耐气候性的壳体被配置为暴露在地上；以及柔性线缆，机械和电气上连接地震感测单元与控制单元。线缆包括耐气候性的护套和护套内的导电元件，并且该导电元件可分离地连接在感测单元内的电路与控制单元内的电路之间。在一个示例中，控制单元壳体包括被配置为装载地震感测单元的第一隔间和被配置为装载线缆的第二隔间。

Description

地震感测设备
背景技术
进行地震勘探以绘制地下的特征，例如帮助定位油气储层。陆基地震勘探可以包括在覆盖许多平方公里的区域上以网格图案放置在地下的数百或者数千个单独的地震传感器。爆炸装药、地震振动器或者其它合适的声能量源产生通过地下特征传播的声波。向地面反射回来的声波振动被网格中的地震传感器感测到。来自这些传感器的信号被收集并被用于绘制勘探区域中的地下特征。这些地震传感器周围的操作条件会不利地影响传感器的准确度。风、风化岩屑、雨和其它背景干扰会将传感器暴露于显著的不想要的振动。
附图说明
图1是图示地震感测设备的一个示例的框图，其中感测单元与控制单元分离地容纳。
图2是图示诸如图1中所示的地震感测设备的一个示例的正视图，其中感测单元通过可分离的电缆被束缚到控制单元。感测设备被示出为，在图2的部署配置中，感测单元完全埋设在地下并且控制单元在地上。
图3和图4是图2的地震感测设备在非部署配置中的透视图，其中感测单元被装载在控制单元上。
图5是图2-4的感测设备的部分剖视图，更详细地示出装载在控制单元上的感测单元。
图6和图7是图示图2-4中示出的感测设备的与感测单元和控制单元分离的线缆组件的透视图。
图8是图示来自图6-7的连接到感测单元的线缆端部的详细视图。
图9和图10是图示来自图6-7的连接到控制单元的的线缆端部的详细视图。
图11是示出连接到控制单元的线缆端部的另一个示例的详细视图。
在这些附图中，相同的部件标记用于指示相同或者相似的部件。
具体实施方式
已经开发了一种新的地震感测设备，从而有助于提高传感器性能。在新的感测设备的一个示例中，感测单元通过柔性线缆被束缚到控制单元并且被配置为完全埋设在地下。将感测单元与控制单元隔离并将感测单元完全埋入，使得风、风化岩屑、雨和其它背景干扰的不良影响最小化。另外，将感测单元完全埋入有助于更好地将地震传感器耦合到地面振动。在一个示例中，新的感测设备的控制单元包括用于当不部署感测单元时装载地震感测单元和线缆的外部隔间，从而有助于在运输和贮藏期间保护感测单元。
新的感测设备的保护范围不限于这些示例或者下述的具体细节。相反地，保护范围由本说明书之后的权利要求来限定。
图1是图示地震感测设备10的一个示例的框图，其中感测单元12与控制单元14分离地容纳。图2是图示地震感测设备10的一个示例实施的正视图，其中感测单元12通过可分离的线缆组件15被束缚到控制单元14。感测设备10被示出为，在图2的部署配置中，感测单元12完全埋设在地下并且控制单元14暴露在地上。地震感测设备10有时通常也被称为“节点”。地震勘探可以包括在勘探区域上以网格图案布置的数百或者数千个感测节点10。每个节点10的主要任务是测量地面振动并存储代表测量结果的数据直到勘探完成。必须在各种各样的、经常是极端的环境条件下执行这些任务。
首先参考图1，在示出的例子中，感测单元12包括加速度计MEMS(微型机电系统)或者其它合适的地震传感器16、ASIC(专用集成电路)或者其它合适的操作电路18、存储器20、时钟22和电源24。当在勘探期间部署传感器节点10时，由传感器16获得的地震读数可以存储在存储器20中并且随后被上传以用于与来自其它节点的数据一起进行绘制。例如，ASIC18可以包括时间同步电路，使得来自传感器16的地震读数的定时可以与震源和来自其它传感器节点的读数对准。MEMS传感器16和ASIC18可以容纳在一起作为单个的电子模块25。
在所示的示例中，控制单元14包括可充电电池26、电源28、GPS(全球定位系统)30、无线收发器32和微控制器34及相关的存储器36。电池26为感测单元电源24(通过线缆组件15)和控制单元电源28供电。例如，无线收发器32可以包括无线电装置38和天线40。收发器32使得每个传感器节点10与本地操作基站(local operating base)(通常为移动通信中心)进行通信，从本地操作基站控制勘探活动。
如下面参考图5更详细描述的，控制单元14还可以包括检测地震感测单元12在控制单元装载隔间中的存在和/或不存在的接通/断开开关42。当感测单元12从装载隔间移除时，开关42自动接通设备10(通过控制单元14)。当感测单元12被放置到控制单元14上的装载隔间中时，开关42自动断开设备10(通过控制单元14)。使用自动接通/断开开关42有助于减少由感测设备10消耗的电力。
图2-5图示地震感测设备10的一个示例，其中感测单元12通过可分离的线缆组件15被束缚到控制单元14。感测设备10被示出为，在图2的部署配置中，感测单元12埋设在地下并且控制单元14暴露在地上，而在图3-5中的非部署配置中，感测单元12装载在控制单元14上。参考图2-5，如图2所示，感测单元12包括被配置为完全埋设在地下的壳体44。感测单元壳体44容纳感测单元12的可操作组件，例如图1中所示的加速度计MEMS16、ASIC18、存储器20、时钟22和电源24。在所示的示例中，感测单元壳体44形成更易于将单元12埋设于地下的长钉(spike)。
如图2所示，控制单元14包括耐气候性的壳体46，该耐气候性的壳体46被配置为当设备10被部署时暴露在地上。控制单元壳体46容纳控制单元12的可操作组件，例如图1中所示的可充电电池26、电源28、GPS30、无线收发器32和微控制器34及相关的存储器36。(收发器天线40在图2和图3中示出。)控制单元壳体46包括被配置为装载地震感测单元12的外部第一隔间48。壳体46还包括被配置为装载线缆组件15的外部第二隔间50。在所示的示例中，控制单元壳体46包括弧形把手52，并且把手52中的凹槽54形成线缆装裁隔间50。另外，在所示的示例中，感测单元装载隔间48位于壳体46的底部，远离把手52并且与线缆附件相对，以使得能够装载在控制单元14上的线缆的长度最大化。
参考图5，控制单元14还可以包括检测地震感测单元12在装载隔间48中的存在和/或不存在的接通/断开开关42。开关42根据感测单元12在装载隔间48中的存在或不存在，自动接通和断开控制单元14。因此，当地震感测单元12从装载隔间48移除时，开关42自动接通控制单元14。当感测单元12被放置到装载隔间48中时，开关42自动断开控制单元14。尽管可以使用任何合适的探测器/开关，但是图5主要图示由磁体56在感测单元12中的存在所激发的簧片开关42。
线缆组件15机械和电气上连接感测单元12和控制单元14。图6和图7是图示从单元12和单元14分离的线缆组件15的透视图。图8是图示连接到感测单元12的线缆端部58的详细视图。图9和图10是图示连接到控制单元14的线缆端部60的详细视图。参考图6-10，线缆组件15包括线缆62、在端部58处的用于可分离地连接到感测单元12的第一连接器组件64、和在端部60处的用于可分离地连接到控制单元14的第二连接器组件66。线缆62包括耐气候性的护套68和护套68内的一组电导线70。(导线70的露出端在图8-10中是可见的。)
参考图6和图8，第一连接器组件64包括安装到印刷电路板74的针状连接器72，印刷电路板74连接线缆导线70。印刷电路板74在附连到线缆62的一端的刚性框架76上被支撑。这些部件被弹性模塑或者其它合适的耐气候性的保护罩78覆盖。针状连接器72穿过罩78暴露，以连接到感测单元12中的对应的连接器。如图2、图3和图5所示，当利用螺钉或者其它合适的紧固件将罩78固定到感测单元壳体44时，弹性罩78有助于密封该连接。
参考图6、图7、图9和图10，第二连接器组件66包括安装到印刷电路板82的一侧的针状连接器80和安装到印刷电路板82的另一侧的一时导电接触焊盘84。印刷电路板82连接到线缆导线70并且在附连到线缆62的另一端的刚性框架86上被支撑。这些部件被弹性模塑或者其它合适的耐气候性的保护罩88覆盖。针状连接器80穿过罩88的一侧暴露，以连接到控制单元14中的对应的连接器。接触焊盘84穿过罩88的另一侧暴露，以连接到控制单元14外部的电路。如图2和图3所示，当利用螺钉或者其它合适的紧固件将罩88固定到控制单元壳体46时，弹性体罩88有助于密封该连接。
如图11所示，在第二连接器组件66的另一个示例中，针状连接器和印刷电路板被省略。参考图11，线缆62的端部60延伸穿过覆盖保护层88。线缆导线70直接连接到连接器80，从而可分离地连接到控制单元14中的配对连接器(未示出)。在该示例中，接触焊盘84(图6)被还用作保护罩88内的间隔物的刚性框架86支持。用于接触焊盘84的接线90单独地连接到第二连接器92，从而连接到控制单元14中的配对连接器(未示出)。
例如，接触焊盘84可以(通过PCB82和连接器80)连接到用于控制单元14中的可充电电池26的充电电路。当地震感测设备10未被部署时，暴露的充电焊盘84与被配置为保持控制单元14的充电模块内的配对接触点连接。尽管示出了两个接触焊盘84，但是可以使用任何合适数目的焊盘。将电池充电接触点84集成为可分离/可替换的线缆组件15具有几个优点。首先，每个替换线缆15为控制单元14提供新的充电接触点84，有助于增加控制单元14的可靠性。第二，避免了对额外穿入到控制单元壳体46中的需求，也有助于增加控制单元14的可靠性。第三，避免了对支撑充电焊盘的额外的印刷电路板或者其它电路的需求，有助于降低控制单元14的成本。并且，当然，使用可分离并且由此可替换的线缆组件15一般有助于延长感测单元12和控制单元14的使用寿命。
如在本说明书的开始处所指出的，附图中示出的示例和上面描述的示例不限制本发明的范围。其它示例是可能的。因此，可以在不偏离下面权利要求中所限定的本发明的精神和范围的情况下进行这些和其它示例、实现方式、配置和细节。

Claims (15)

1.一种陆基地震感测设备，包括：
地震感测单元，包括感测单元壳体内的地震传感器，所述感测单元壳体被配置为埋设在地下；
控制单元，包括耐气候性的控制单元壳体内的电池，所述耐气候性的控制单元壳体被配置为暴露在地上；以及
柔性线缆，机械和电气上连接所述地震感测单元与所述控制单元，所述线缆包括耐气候性的护套和所述护套内的导电元件，并且所述导电元件可分离地连接在所述感测单元中的电路与所述控制单元中的电路之间。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述控制单元壳体包括被配置为装载所述地震感测单元的第一隔间。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述控制单元壳体包括被配置为装载所述线缆的第二隔间。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述控制单元壳体包括弧形把手，并且第二隔间包括所述把手内的凹槽，所述凹槽用于当所述地震感测单元被装载在第一隔间中时保持所述线缆。
5.如权利要求2所述的设备，其中所述控制单元还包括位于第一隔间附近的探测器，所述探测器用于检测所述地震感测单元在第一隔间中的存在和/或不存在。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述探测器包括被配置为当所述地震感测单元从第一隔间移除时接通所述控制单元中的电子元件的开关。
7.如权利要求5所述的设备，其中所述探测器包括被配置为当所述地震感测单元被放置到第一隔间中时断开所述控制单元中的电子元件的开关。
8.如权利要求5所述的设备，其中所述探测器包括被配置为当所述地震感测单元从第一隔间移除时接通所述控制单元中的电子元件并且当所述地震感测单元被放置到第一隔间中时断开所述控制单元中的电子元件的开关。
9.如权利要求2所述的设备，还包括被配置为当所述地震感测单元从第一隔间移除时接通所述控制单元中的电子元件并且当所述地震感测单元被放置到第一隔间中时断开所述电子元件的开关。
10.一种陆基地震感测设备，包括：
地震感测单元，包括感测单元壳体内的地震传感器，所述感测单元壳体被配置为埋设在地下；
控制单元，包括控制单元壳体内的电池，所述控制单元壳体包括被配置为装载所述地震感测单元的第一隔间和被配置为装载所述线缆的第二隔间；以及
柔性线缆，机械和电气上连接所述地震感测单元与所述控制单元，所述线缆包括耐气候性的护套和所述护套内的导电元件，并且所述导电元件连接在所述感测单元中的电路与所述控制单元中的电路之间。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述控制单元壳体包括弧形把手，并且第二隔间包括所述把手内的凹槽，所述凹槽用于当所述地震感测单元被装载在第一隔间中时保持所述线缆。
12.如权利要求10所述的设备，其中所述线缆可分离地连接在所述感测单元中的电路与所述控制单元中的电路之间。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述线缆还包括：
第一电连接器，在所述线缆的第一端处连接到线缆导线，并且被配置为可分离地电连接到所述感测单元；
耐气候性的第一罩，保护所述线缆的第一端和第一连接器，第一连接器穿过第一罩暴露以连接到所述感测单元；
第二电连接器，在所述线缆的第二端处连接到线缆导线，并且被配置为可分离地电连接到所述控制单元；以及
耐气候性的第二罩，保护所述线缆的第二端和第二连接器，第二连接器穿过第二罩暴露以连接到所述控制单元。
14.一种陆基地震感测设备，包括：
地震感测单元，包括感测单元壳体内的地震传感器，所述感测单元壳体被配置为埋设在地下；
控制单元；以及
柔性线缆，电气上连接所述地震感测单元和所述控制单元；以及其中
所述控制单元包括：
壳体；
所述壳体内的电池；以及
开关；
所述控制单元壳体被配置为装载所述地震感测单元和所述线缆；以及
所述开关被配置为当所述地震感测单元被放置到第一隔间中时断开所述控制单元中的电子元件。
15.如权利要求14所述的设备，其中所述开关还被配置为当所述地震感测单元从第一隔间移除时接通所述控制单元中的电子元件。
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