CN106405629B - 一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地球物理技术领域，具体涉及一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置。所述自动化装置包括基座平台、及固定在基座平台上的多个地震产生单元，所有所述的地震产生单元均连接在底部的基座平台上，并所有所述地震产生单元的上侧面之间相互连接，集合构成一个载物平台，载物平台上放置用于进行试验而构建的地球物理模型。本发明的有益效果：可实现快速建立、调整等比例的试验模型，能够创造多种不同的地震波，并准确的检测到地震波，反馈获得地震波将对试验模型造成影响，达到准确进行地震勘探试验的目的。

Description

一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置

技术领域

本发明涉及地球物理技术领域，具体涉及一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置。

背景技术

地球物质有各种的物理特性，如密度、弹性、磁场强度、电阻率等。不同的地球物质的同一项物性指标，往往又有所差别。根据这一差别，用地球物理勘探的方法，达到地质勘探目的，于是产生了重力勘探，地震勘探，磁法勘探，电法勘探等诸多的地球物理勘探法，目前在国际上已经形成了一种成熟的专业。

然而目前的诸多地球物理勘探法各有长短；有的方法利用天然场源，仪器轻便，设备简单是本次勘探中的优点，但勘探获得成果资料的定量性则略有不足，有的方法数据采集量大，勘探获得的成果资料直观，地质效果良好，但勘探队伍需要的人数数量庞大，技术复杂，设备昂贵，需要巨大的投资，导致成本较高。

因此，目前需要一种在地球物理勘探之前，能够准确的判断出应用哪一种勘探方法，或哪一种勘探装置，最为高效的完成地球物理勘探；然而，每一次勘探的准确性都会影响后续工程的必要性，一旦凭借经验造成失误，将造成难以挽回的损失，因此在勘探前的准备工作成为日趋发展的必要性。

同时，在地球物理勘探技术的快速发展过程中，地震勘探逐步被广泛应用于石油和矿产资源勘探，还被广泛应用与山体滑坡、地面坍塌、和水文勘察中，在国家民生领域中占有举足轻重的位置，然而，现有技术中地震勘探技术，更多的是被应用于发生事故后的地质灾害调查，难以被应用到即将要发生灾害的预报中，致使地震勘探技术使用的局限性。

发明内容

本发明提供一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，该装置可实现快速建立等比例的试验模型，同时能够创造不同的地震波，反馈获得地震波将对试验模型造成影响。

本发明的技术方案具体如下：一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，所述自动化装置包括基座平台、及固定在基座平台上的多个地震产生单元，所有所述的地震产生单元均连接在底部的基座平台上，并所有所述地震产生单元的上侧面之间相互连接，集合构成一个载物平台，载物平台上放置用于进行试验而构建的地球物理模型。

进一步地，所述地震产生单元包括载物单元及能够给载物单元提供三轴旋转的三轴旋转结构。

进一步地，所述三轴旋转结构包括第一旋转电机、旋转外框、第二旋转电机、旋转中框、第三旋转电机、旋转内框。

进一步地，所述旋转外框整体为“U”形状，所述“U”形状底边侧连接第一旋转电机，所述第一旋转电机给“U”形结构的旋转外框提供水平方向的旋转动力，所述旋转外框的“U”形结构的上部两端设置有一个或两个第二旋转电机，具体设置位置为上部两端相互对应的侧面上，所述第二旋转电机连接所述旋转中框，所述旋转中框整体为镂空矩形，其中旋转中框的任意相对两侧连接在所述第二旋转电机上，所述第二旋转电机提供旋转中框绕第二旋转电机设置方向的旋转动力。

进一步地，所述旋转中框的另外两侧设置有一个或两个所述第三旋转电机，所述第三旋转电机连接设置在旋转中框镂空结构内的旋转内框，所述第三旋转电机提供旋转内框绕第三旋转电机设置方向的旋转动力。

进一步地，所述载物单元通过支撑结构固定设置在旋转内框的一侧面上，所述支撑结构包括交叉设置的支撑轴。

进一步地，所述载物单元的边侧设置收缩卷轴，所述收缩卷轴上设置有格挡布，任意相邻的两个载物单元上的相临近的收缩卷轴通过格挡布相互连接。

进一步地，所述第一旋转电机的底部设置有固定台，所述固定台相反于第一旋转电机的一侧具有一凹腔，所述凹腔内连接一可实现伸缩的伸缩机构，所述伸缩机构的底部固定在基座平台上。

本发明的有益效果：可实现快速建立、调整等比例的试验模型，能够创造多种不同的地震波，并检测到准确的检测到地震波，反馈获得地震波将对试验模型造成影响，达到准确进行地震勘探试验的目的。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明地震产生单元能够实现三维旋转的结构示意图；

图3为本发明任意相邻两个地震产生单元的结构示意图；

图4为本发明地震勘探用检测装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1所示，为本发明提供的一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，所述该装置包括基座平台1、及固定在基座平台上的多个地震产生单元2，所有所述的地震产生单元2均连接在底部的基座平台上，并所有所述的地震产生单元2的上侧面之间相互连接上，集合构成一个载物平台，载物平台上放置用于进行试验而构建的地球物理模型，该地球物理模型是将探测的介质体的物理原型遵循物理的几何的相似准则，依照不同的比例因子，在实验室内建造相似的模型，通过对条件已知的、理想化了的模型中的地球物理场的观测，建立起的模型结构、构造、物理性质及其变化规律与地球物理场的特征及其变化之间的关系，本发明将创造的地球物理模型放置在载物平台上，通过载物平台具有的多个地震产生单元2，能够模仿出不同类型的三维地震条件，直接进行地震模拟试验，直观的获得地震后的成像结果，所述成像方法并非本发明提出的中心主旨，因此在此将不做具体限定，一切可以满足实现本发明技术方案成像的方法，均可被应用在本技术方案中，本发明提出的用于地球物理地震勘探试验的自动化装置可实现便于成像方法中信号接收装置的安装；

同时，为了提高最终的成像结果，还以可以通过试验或的成像结果，与现有技术中采用的分析模拟进行对比，并将模拟试验中获得的部分数据，调整成经验系数、或影响系数，应用到分析模拟中，进而达到最准确的成像结果。

如图2所示，为本发明提供的地震产生单元2中能够实现三维旋转的结构，包括第一旋转电机26、旋转外框24、第二旋转电机25、旋转中框22、第三旋转电机23、旋转内框21，所述旋转外框24整体为“U”形状，所述“U”形状底边侧连接第一旋转电机26，所述第一旋转电机26给“U”形结构的旋转外框24提供水平方向的旋转动力，所述旋转外框24的“U”形结构的上部两端设置有一个或两个第二旋转电机25，具体设置位置为上部两端相互对应的侧面上，所述第二旋转电机25连接所述旋转中框22，所述旋转中框22整体为镂空矩形，其中旋转中框22的任意相对两侧连接在所述第二旋转电机25上，所述第二旋转电机25提供旋转中框22绕第二旋转电机25设置方向的旋转动力；

所述旋转中框22的另外两侧设置有一个或两个所述第三旋转电机23，所述第三旋转电机23连接设置在旋转中框22镂空结构内的旋转内框21，所述第三旋转电机23提供旋转内框21绕第三旋转电机23设置方向的旋转动力，在另一实施例中，所述旋转内框21可替换为平台结构。

如图3所示，为本发明提供的地震产生单元2的结构示意图，在本发明所提供的能够实现三维旋转的结构上设置载物单元27，所述载物单元27通过支撑结构28固定设置在旋转内框21的一侧面上，所述支撑结构28包括交叉设置的支撑轴，通过相互交叉设置的支撑轴，实现对载物单元27的支撑，同时实现能够满足旋转内框21更大的旋转范围，因为在旋转内框21旋转时，平台上的结构将会限制旋转内框21的旋转范围。

所述载物单元27的边侧设置收缩卷轴29，所述收缩卷轴29上设置有格挡布210，任意相邻的两个载物单元27上的相临近的收缩卷轴29通过格挡布210相互连接，在调整地球物理模型时，需要将整个地震产生单元2上升、下降或旋转，在上升操作、下降操作或旋转操作时，通过格挡布210避免模型中的土方流失。

所述第一旋转电机26的底部设置有固定台4，所述固定台4相反于第一旋转电机26的一侧具有一凹腔，所述凹腔内连接一可实现伸缩的伸缩机构5，所述伸缩机构5的底部固定在基座平台1上，所述伸缩机构5可以提供地震产生单元2竖直方向上位置调整的动力。

所述载物单元27相反于载物侧面上还设置有振动伺服电机、伺服电机作动器；所述振动伺服电机的输出轴与用以将转动变换为直线运动的伺服电机作动器的输入轴连接，所述伺服电机作动器的输出轴连接以活塞杆，所述活塞杆的运动方向与地震产生单元2的轴向反向平行一致，所述活塞杆的前端安装载物单元驱动连接座和预应力无间隙连接机构，所述载物单元驱动连接座的上端与载物单元固定连接，所述预应力无间隙连接机构包括连接螺母、预紧垫片和预紧螺母，所述载物单元驱动连接座的下端套装在所述活塞杆的螺纹段上，所述载物单元驱动连接座的另一侧的活塞杆上依次套装预紧垫片和预紧螺母，所述预紧垫片和预紧螺母之间设有间隙，所述预紧螺母的一圈开有至少三个预紧螺纹孔，预紧螺钉穿过所述预紧螺纹孔顶触在所述预紧垫片上；通过载物单元27下侧面的振动机构，可实现低频，模拟地震波，结构简化，降低成本，同时能够有效的与具有三轴旋转功能的载物单元27完美结合，实现在更多方向的震动波，能够模拟更多的地震情况。

所述载物单元27的载物侧面还设置有3个独立正交的地震检波器，地震检波器对模拟地震源发出产生并到达该点的P波和S波都敏感，并活动需要的数据，反馈至一中心控制装置上。

本发明提供的上述结构，将多个地震产生单元2拼接到一起，并多个载物单元27构成一个载物平台，在该载物平台上进行构建理想化的地球物理建模，本发明提供的地震产生单元2可分别对每一个单元格提供振动干扰信息，本发明提供的地震产生单元2可实现三轴旋转、自身振动及上下伸缩调整，因此多个地震产生单元2能够完全模拟出任何三维地震数据，并将模拟后的三维地震数据进行，并准确的获得地震后的地震成像结果。

本发明提出的用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，该自动化装置还包括所述中心控制装置，所述中心控制装置通过有线或无线连接方式连接第一旋转电机、第二旋转电机、第三旋转电机、伸缩机构的动力电机、振动伺服电机及伺服电机作动器。

同时本发明的成像结果，可以被应用的到以下三维地震观测模拟方法中，提高模拟的准确率，所述的三维地震观测模拟方法包括如下步骤：

1、根据勘探地区现有的勘探结果，即复杂地质构造和复杂地质体形态及其地球物理参数建立先验的地质地球物理模型；

2、以上述地球物理模型作为勘探目标，设计两种或多种三维地震数据采集的观测系统；

3、以该模型作为三维地震观测对象，按照观测系统设计所要求的技术参数和施工图形在实验室模拟野外地震数据采集过程，获得模拟的野外原始地震记录，具体作法是采用虚谱法三维波动方程数值模拟与三维地震物理模型模拟两种方法联合正演来完成这一数据采集工作；

4、对采集的数据进行三维地震数据处理，其中以共反射点为基础，对数据进行迭前深度偏移处理，得到地震处理几种成像结果；

5、以先验的地质物理模型作为评价与对比标准，以信噪比、分辨率和构造形态特征作为技术分析主要内容，对地震处理集中成像结果进行成像质量的综合对比评价，经过对比，确定其中一个最佳地震成像结果。

如图4所示，本发明还提供一种配合用于地球物理地震勘探试验的自动化装置使用的地震勘探用检测装置6，所述地震勘探用检测装置6被埋设在载物平台上的地球物理模型中，用于勘探数据，并通过设置在地震勘探用检测装置6的无线传送模块传送至中心控制装置上，所述地震勘探用检测装置6包括光纤布拉格光栅66、质量块63、回位装置65、检测装置外壳组件。

所述检测装置外壳组件包括检测内壳61、检测外壳62，所述光纤布拉格光栅66、质量块63、及回位装置65均设置在检测内壳61内，所述质量块63的上侧面同时连接回位装置65的下端、及光纤布拉格光栅66的下端，所述回位装置65的上端及光纤布拉格光栅66的上端均连接固定在检测内壳61上，所述检测内壳61与检测外壳62之间设置有润滑液体，能够使得检测内壳61在检测外壳62内部滑动转动，所述质量块63底部设置有惯组模块64.

所述质量块63通过所述回位装置65与所述检波器外壳相连接，并通过振动来改变光纤布拉格光栅66的周期或折射率；

所述的光纤布拉格光栅66为镀金属的光栅；

所述回位装置65为弹性回位装置，任何一种可通过弹簧回位的装置均可替换本申请中的回位装置。

所述光纤布拉格光栅66被振动后改变了管线布拉格光栅的周期和折射率，生成光信号，光信号通过光纤被传送到设置在外部的解调装置上，光信号被转换为光功率信号，光功率信号被光电转换装置接收，并转换为数字信号，数字处理信号被数字数字处理装置接收，并根据数字信号绘制波形图，波形图经过中心控制装置进行显示。

本发明提供的用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，可实现在通过在实际要勘探的地表进行地震勘探，或多种勘探技术获得构建该地球物理模型的基础信息，在构建完成地球物理模型后，并且每一次的构建不同地球模型时，不需要全部拆除重新构建，仅需要在自动化装置上进行自控调整即可简单方便，还可通过该试验自动化装置完成地震勘探测试试验，实现多种预防工作。

Claims (5)

1.一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，其特征在于，所述自动化装置包括基座平台、及固定在基座平台上的多个地震产生单元，所有所述的地震产生单元均连接在底部的基座平台上，并所有所述地震产生单元的上侧面之间相互连接，集合构成一个载物平台，载物平台上放置用于进行试验而构建的地球物理模型；

所述地震产生单元包括载物单元及能够给载物单元提供三轴旋转的三轴旋转结构；

所述三轴旋转结构包括第一旋转电机、旋转外框、第二旋转电机、旋转中框、第三旋转电机、旋转内框；

所述旋转外框整体为“U”形状，所述“U”形状底边侧连接第一旋转电机，所述第一旋转电机给“U”形结构的旋转外框提供水平方向的旋转动力，所述旋转外框的“U”形结构的上部两端设置有两个第二旋转电机，具体设置位置为上部两端相互对应的侧面上，所述第二旋转电机连接所述旋转中框，所述旋转中框整体为镂空矩形，其中旋转中框的任意相对两侧连接在所述第二旋转电机上，所述第二旋转电机提供旋转中框绕第二旋转电机设置方向的旋转动力。

2.根据权利要求1所述的一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，其特征在于，所述旋转中框的另外两侧设置有一个或两个所述第三旋转电机，所述第三旋转电机连接设置在旋转中框镂空结构内的旋转内框，所述第三旋转电机提供旋转内框绕第三旋转电机设置方向的旋转动力。

3.根据权利要求1所述的一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，其特征在于，所述载物单元通过支撑结构固定设置在旋转内框的一侧面上，所述支撑结构包括交叉设置的支撑轴。

4.根据权利要求3所述的一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，其特征在于，所述载物单元的边侧设置收缩卷轴，所述收缩卷轴上设置有格挡布，任意相邻的两个载物单元上的相临近的收缩卷轴通过格挡布相互连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于地球物理地震勘探试验的自动化装置，其特征在于，所述第一旋转电机的底部设置有固定台，所述固定台相反于第一旋转电机的一侧具有一凹腔，所述凹腔内连接一可实现伸缩的伸缩机构，所述伸缩机构的底部固定在基座平台上。