CN1795398B - 通过由多个振动车组成的车列进行震动发射 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可移动的设备，用于将震动传入地面，目的是为了采集地球物理数据，该设备包括至少两个移动平台，所述移动平台中的每一个都具有一个振动板，当所述的振动板放置在所期望的定位点而与地面接触时，该振动板振动从而将震波传入地面。本发明设备的特征在于：所述的移动平台互相连接而形成一个平台列，其中所述移动平台的振动板之间的距离是受控的。

Description

通过由多个振动车组成的车列进行震动发射

技术领域

本发明涉及在地面上获取地球物理数据——主要是用于碳氢化合物开采区域——的操作。

更具体地说，本发明涉及一种设备和方法，用于通过一个波发生器经由地面进行震动发射。

背景技术

为了采集地球物理数据，开动一个或多个与地面接触的震源，以传播全方位的系列震波。然后，由地表下的地层所反射的系列波然后由感应器感应到，所述感应器产生一个信号，表征波在地下地质界面上的反射。

特别地，所述的震源可能包含有振动器，振动器的振动发射包括：持续数十秒地将系列波传入地面，并且发射的频率逐渐地变化，例如在10到70赫兹内变化。

基于此目的，使用了移动的平台(通常是称为振动车的卡车)，所述振动车包含一个振动板，放置所述振动板使之通过一个液压气缸系统而与地面接触。当振动车到达振动地点时，操作员降低振动板使之与地面接触，接着，振动车的整个重量就压到振动板上。然后，震动信号在一个活塞的作用下传入地面，所述活塞向振动板施加了一个交变力。

接下来，优选地使用了术语“振动车”，用于指示任何安装有振动板、用于通过振动器而发射振动的移动平台。

发射装置通常包含一系列的振动器，也就是说多个同相振动的振动板。基于此目的，所述的发射装置包含多个振动车(通常为4个或5个)。所述的车根据所要表征的地球物理轮廓而排列，并且，通常以10到15米的距离可变地隔开放置。以此种方式，表面波衰减而竖直发射的体积波得到加强。

为了前进到一个新位置并在该新的位置上振动从而获得很高的多重覆盖，振动车组以大致10到15米的间隔沿着地面轮廓相继地移动。

在使用一个或多个震源时的一个重要约束是：需要精确地放置振动器，并且要知道每一个振动器的准确位置，以便于确保数据采集的可靠性。从而，在地面上调配这些振动器是一个需要高精度的操作。

然而，振动车具有巨大质量和体积。因此，很难有这样的一组振动器及其振动板，它们能够快速而且精确地定位。然后，震源——也就是说由振动器组所发射的所有波——将会较大程度地分散，此分散会导致震动结果的图像变形。

传统的已知方式是通过无线电定位系统来放置及定位不同的振动板，尤其是通过全球定位系统(GPS)来定位。该情况下的振动车安装有一套GPS定位接收器，通过GPS系统的同步卫星所发射的信号和地理计算机数据，该GPS定位接收器用于远程的定位。

然而，在记录所述的位置时，仅采用了所有振动器的平均位置。相对于此平均点或重心而言，振动器的放置可能是不规则且不精确的。因此，并不是所有振动器都令人满意地精确定位，并且震源的分散可能仍然是很大的。

另外，用于定位振动板的振动车组的放置有一个时间差，每一个车只有在其前面的车辆被精确定位在其振动板定位点后才能够得以放置。结果是，振动车驾驶员所需要的局部改善振动板定位点的一起放置——并且因而缩小所述板安装的全部区域——所需要的时间很长，而且与提高生产率的要求不符。数据采集所需要的时间通常很长，因此，装置固定和人工的相关费用通常是非常高的。

发明内容

本发明的第一个目的是通过尽可能减少采集活动的持续时间来减少地球物理数据的采集费用。

本发明的另一个目的是提供振动器组的不同振动板的精确及组合的定位，来集中并减少震动数据的分解。

因此，基于采集地球物理数据的目的，本发明提出一种将震动发射入地面的、包含至少两个移动平台的移动装置，所述的每个移动平台都包括有一个能够振动以将震波传播进入地面的振动板。当振动板放置于所期望的定位点与地面接触时，则移动平台的重量压在所述的振动板上。这些移动平台之间互相连接以形成一个平台列，其中，所述的移动平台振动板之间的距离是受控的。移动平台列的形成是通过一个移动平台后部与另一个移动平台前部之间的机械连接来实现的，这样，移动平台在平台列中接继成一直线而定位。

这样，使用一个或多个由相互连接的平台组成的车列，使得能够不再像传统方式所需要的那样浪费时间，传统方式中，为了定位振动板，需要在停止移动平台之前把这些移动平台放置在一起。

另外，根据本发明的装置能用于在振动板之间形成一个已知而且固定的距离，从而，所述的振动板彼此之间能够精确地定位。这也使得振动板之间的距离最小化，从而将整个震源组件集中在一起。

有利地，所述平台车列的形成通过将一个平台的后部机械地连接到另一个移动平台的前部而获得，这样，所述的移动平台在平台列中相继地排列成一线而定位。

本发明目的的设备能用于经济地雇用移动平台的驾驶员。有效地，，只需要单个操作员来驾驶，例如，所述的单个操作员可以是引导整个平台列的移动平台的驾驶员。

引导车列的移动平台的司机远程地对所述的引导平台后方的平台进行机械/电子控制。为达到此目的，模拟或数字缆线连接形成所述的平台列的不同平台，并用于在引导平台和所述的引导平台后方的平台之间传递控制信息。

根据本发明的一种优选实施方式，所述的车列中的每个移动平台都具有它自己的动力单元，所述的动力单元适于使其机动化对及其振动盘进行驱动。

根据本发明的一种特别实式方式，引导所述车列的移动平台具有一个内燃机，所述内燃机能够使平台列机动化并对列中的所有振动板进行驱动，除了引导车列的平台之外，每一个移动平台都不需要任何动力单元。

有利地，在第一移动平台后部和第二移动平台前部的机械连接在水平平面上是固定且刚性的，其还具有一个微小的竖直运动。有利地，为了使形成所述平台列的平台振动板之间的距离最小化，该机械连接是短的。

根据所述机械连接的一个可能的实施方式，后者(机械连接)包括有一个连接板，该连接板形成于所述第一平台后部和所述第二平台前部之间，所述的连接板允许所述第一和第二平台绕水平轴线的跷跷板式运动.

所述的机械连接可能还包含至少一个挂钩，所述挂钩延伸于第一移动平台后部和第二移动平台前部之间。它可能还包含有一个三角形连接舌状件，以允许水平运动并从而在平台列的两个相继平台之间形成一个转角。

本发明还提出一种为了采集地球物理数据、借助上述类型的设备而将震动发射进入地面的方法，其特征在于下面几个步骤：

a)至少两个移动平台互相连接以形成一个移动平台列，

b)所述的平台列被驾驶到所期望的定位点，

c)降低振动板以将其放置到与地面接触，所述平台的重量压在所述的振动板上。

d)振动板产生振动，所以它们把震波传入地面。

e)抬起振动板。

f)如需地多次重复步骤b)到e)，以对所研究的地面进行地球物理鉴定，

其中在步骤a)中，所述移动平台列的形成是通过一个移动平台后部与另一个移动平台前部之间的机械连接来实现的，这样，所述的移动平台在所述的平台列中接继成一直线而定位。

附图说明

在阅读接下来的以非限制性的例子而给出的详细描述时，同时参照附图，本发明的其他特征、目的和优点将变得明显，其中，

-图1是两辆振动车的侧视图，所述两辆振动车互相连接而形成一个位于平地上的振动车列；

-图2是两辆振动车的侧视图，所述两辆振动车互相连接而形成一个位于倾斜地面上的振动车列；

-图3是两辆振动车的顶视图，所述两辆振动车通过两个挂钩互相连接；

-图4是两辆振动车的顶视图，所述两辆振动车通过一个三角形的连结舌状件互相连接；

-图5示出了两辆振动车之间的铰接的一种可能的实施方式；

-图6示出了所述两辆振动车之间的铰接的可能实施方式的侧视图；

-图7示出了所述两辆振动车之间的铰接的可能实施方式的前视图。

具体实施方式

图1到图4示出了根据本发明的一个振动车列。相应地参照图1到图4，所述的振动车列包含一个第一振动车11、21、31、41和一个第二振动车14、24、34、44。

每个振动车通常都包含一个前部12、15；22、25；32、35；42、45及一个后部13、16；23、26；33、36；43、46。所述的前部主要包括驾驶员位置，而后部主要包括振动板、液压回路及动力单元。

如图3和图4顶视图中所见到的，所述的前部和后部彼此之间是可移动的，以允许同一辆振动车的前部和后部之间存在一个转角。

第一振动车11、21、31、41的后部13、23、33、43机械连接到第二振动车14、24、34、44的前部15、25、35、45。

自然地，以这种方式互相连接的振动车的数量不限于如图1到4所示的2辆的情况。这样，可以生产一个振动车列，其包含大于或等于2辆的振动车。接着，领头的振动车通过其后部连接到第二振动车的前部。车列中的最后一辆振动车通过其前部连接到它前一振动车的后部。最后，位于车列中的领头振动车和最后一辆振动车之间的每一辆中间振动车都这样地连接：通过其前部连接到紧邻于其前方的振动车，并且通过其后部连接到在所述的振动车列中紧邻于其后方的振动车。

根据本发明的一个优选实施方式，五辆振动车以此方式连接。每辆车大概10米长，振动车列排成一条大约50米长的车列。然后，震源包含5个同相地振动、并且互相之间精确地相隔10米的振动板。

有利地，两辆振动车之间机械连接应当是小的，以减少所述振动车之间的间隔。有利地，所述的连接也是相当坚固，以允许多个质量和体积都相当可观的振动车的连接。

振动车列的使用使得可以在形成所述车列的不同振动车的振动板之间产生一个已知且固定的距离。振动车相互连接而且相互之间以一种已知方式定位，在这些振动车停止之前，不需要将它们放置在一起以定位振动板。从而，由于根据本发明的装置，有利地避免了笨拙而且费时的振动车互相之间的定位操作。

不同振动车之间的短机械连接也使得振动车振动板之间的间隔得以最小化，从而集中了震源的所有组件。结果是，所述的震源的分散得以限制，而且所采集的地球物理数据的质量得以提高。

根据本发明的一个优选实施方式，通常地，每个振动车都具有其自身的动力单元，以使其机动化及驱动其振动板。

单个操作员，即振动车——即所谓的主振动器——驾驶员，能够负责驾驶由振动车所组成的车列。

例如，所述的操作员是引导平台车列的第一振动车的驾驶员。

通过相互连接振动车的机械连接，他也驾驶位于振动车列中所述的主振动器后方的被称为副振动器的振动车组。

有利地，主振动器的所述驾驶员也能对副振动器进行远程的机械/电子控制。该控制能够实施，得益于不同振动车之间通过模拟或数字缆线的连接。所述的连接用于从副振动器往主振动器上传控制信息及相互地从主振动器往副振动器传递控制信息。

所述的控制涉及驱动车辆时所需要的所有部件、涉及参数的监视、以及涉及了安全装置，所述参数用于设备的正确运行。

有利地，主振动器驾驶员不需要在地球物理数据采集的日子里对不同振动器电子设备的操作进行干涉，仅仅是放下板的操作被传送到主振动器。

因此，本发明建议了一个车列，其由互相连接的振动车组成并且只需要一个驾驶员。这样，本发明目的的此类装置节省了劳动费用。

根据本发明的一个特别实施方式，振动器得以机动化，其振动板并不是通过每个振动车各自的动力单元而是通过单台发动机——例如内燃机类型的发动机——驱动。

例如，这台单个的发动机位于主振动器上.由于该发动机适用于组成移动平台车列的多个振动器，所以它自然地要比通常是独立安装在每个振动器上的动力单元要更大一些.

在本发明的该特别实施方式中，很容易理解的是：对于副振动器而言——即不是主振动器的振动器——不需要具有它们自己的机动化装置。

这样，就构成了一个移动平台未机动化的车列，其中，只有主振动器——例如引导车列的振动器——安装了能使振动器列机动化并对振动板进行驱动的内燃机。

在水平平面上，两个振动车之间的机械连接是固定的而且是刚性的，但它还保持有一个微小的竖直运动。

图5、图6和图7示出了形成振动车列的两辆振动车之间的机械连接的一种可能实施方式。有利地，所述的机械连接形成在第一振动车的后底盘1及第二振动车的前底盘2之间，一个连接板6用于互连所述的两个振动车的后底盘1和前底盘2。

第二振动车的前底盘2包含一个前表面3，其上设置有导轨4和5。所述的导轨4和5在第一振动车的后底盘2的所述的后表面3上大致竖直地延伸，并且两个导轨之间大致互相平行。所述的导轨4和5都设有一个凹部。导轨4和5的所述凹部彼此面对，且大致矩形的连接板6的端部可容置在此凹部中。

在连接板6上设置了两个板10a和10b，所述的两个板10a和10b上设置有大致圆形的开口17a和17b，所述开口17a和17b穿透所述的板10a和10b。所述板10a和10b在一个与连接板6的平面大致垂直的平面内延伸。所述的板10a和10b互相之间大致是平行的，并指向第一振动车后底盘1的方向。

第一振动车的后底盘1具有一个后表面7。在所述的后表面7上设置了两个板8a和8b，所述的两个板8a和8b上设置有大致圆形的开口9a和9b，所述开口9a和9b穿透所述的板8a和8b。所述板8a和8b在一个与所述第一振动车后底盘1后表面7的平面大致垂直的平面内延伸。所述的板8a和8b互相之间大致是平行的，并指向第二振动车前底盘2的方向。

所述的板8a和8b都分别地抵靠在每个所述板10a和10b朝向所述机械连接外侧的侧面上。大致圆柱形的第一元件18a插入到分别位于板8a和10a上的圆形开口9a和17a中。大致圆柱形的第二元件18b插入到分别位于板8b和10b上的圆形开口9b和17b内。这样，所述的第一和第二圆柱形元件18a和18b用于结合连接板6和后底盘1，同时给予它们一个自由度，所述的后底盘1能够绕着穿过圆形开口9a、17a、9b、17b的轴线有效地旋转。显然，可以用单个圆柱形元件来替代所述的第一圆柱形元件18a和第二圆柱形元件18b，以插入到分别位于板8a和9a上的圆形开口19a和17a以及分别位于板8b和9b上的圆形开口9b和17b。

图6显示了上述实施方式的两辆振动车之间的机械连接的示意性侧视图。本视图显示了所允许的绕后底盘1与连接板6之间的接合轴线的旋转运动，该接合轴线穿过圆形开口9a、17a、9b、17b。从而，包含至少两辆这样连接起来的振动车的振动车列能用于在不是很平坦的地面上进行地球物理数据采集的工作。图2显示了该情况：两辆振动车连接形成一个振动车列，停在具有不同倾斜度的平面上。所述的两辆振动车之间的机械连接提供了一个自由度，此自由度足以允许振动车彼此之间在竖直方向上的微小移动。

有利的，如图3所示，导轨4和5的凹部大致上是月牙形的，并且有利地，在连接板6的两个端部都至少具有两个圆形部件，这些圆形部件设置在连接板6位于第一振动车后底盘一侧的表面上.所述的圆形部件可以移动，并且可以在所述导轨4和5的所述凹部内滚动.这样，如图7所示，连接板6可绕水平轴线跷跷板式地运动.与图6中所示及前面讨论的竖直运动相结合，该跷跷板式移动在两个振动车之间通过一个结构形成了一个机械连接，其对扭力的容忍度进一步得以增强.从而，两辆振动车之间的这种机械连接特别适合于在不平的地面上执行采集任务.

自然地，连接振动车列中两辆相继的振动车的机械连接的结构不限于上述连接的可能实施方式。

所述的连接也可能——不是限制性地——包含数个足够结实的挂钩来拉动几个振动车。图3示意性地显示了这样的一个连接，其中采用了两个挂钩，通过各个振动车各自的后部和前部而连接第一振动车31和第二振动车34。

所述的连接也可能是如图4所示意性显示的三角形连结舌状件的类型。除了竖直运动之外，这样的连接还允许水平运动，以在纵列的两辆车之间提供一个转角。这样的转角进一步使得不同振动车的振动板之间的距离得以最小化，这一点通过比较图3和图4可以看到。

有利地，所述的连接也能包含更复杂的设置有汽缸的系统。然后，每一辆振动车上的液压回路用于控制所述的汽缸并允许振动车之间的连接足够地灵活，以用于不平坦的地面上。

很清楚地，振动车列中的振动车可以通过拆除将其相互连接到一起的机械连接而分开。所述的连接能有效地用于简便安装及拆除，从而对振动车列的“尺寸”进行设置，特别地使之最适合于所研究的地面；并且使振动车之间再次彼此分开，特别是为了其存储、运输或常规的获取地球物理数据的应用。

自然而然地，本发明不局限于已描述的特定的实施方式，而可以延伸到与其精神相符的任何变化形式。

Claims (12)

1.一种可移动的设备，用于将震动传入地面，目的是为了采集地球物理数据，该设备包括至少两个移动平台(11、14)，所述的移动平台(11、14)每个都具有一个振动板，当所述的振动板放置在所期望的定位点而与地面接触时，该振动板可以振动从而将震波传入地面，该设备的特征在于：所述的移动平台(11、14)互相连接而形成一个平台列，其中所述移动平台(11、14)的振动板之间的距离是受控的，所述移动平台列的形成是通过一个移动平台(11)后部(13)与另一个移动平台(14)前部(15)之间的机械连接来实现的，这样，所述的移动平台(11、14)在所述的平台列中接继成一直线而定位。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述设备需要单个的操作员来驾驶，所述的单个操作员是所述平台列领头移动平台的驾驶员。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：引导所述车列的移动平台的驾驶员在所述引导平台后方的车列平台上进行一个远程的机械和电子控制。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：模拟或数字缆线连接形成平台列的平台而在所述车列的引导平台和所述车列中位于所述引导平台后方的平台之间传递控制信息。

5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于：所述车列移动平台中的每一个都具有其自身的动力单元，所述动力单元适合于使其机动化并对其振动板进行驱动。

6.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于：引导所述车列的移动平台具有一台发动机，所述发动机可以使平台列机动化并对振动板进行驱动，除了引导车列的移动平台之外的其它移动平台中的每一个都不需要它自身的动力单元。

7.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于：连接一个第一移动平台(21)后部(23)和一个第二移动平台(24)前部(25)的机械连接在水平面内是固定且刚性的，所述机械连接还具有一个微小的竖直运动。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述的机械连接包含一个连接板(6)，该连接板插入在所述第一平台的后部(1)和所述第二平台的前部(2)之间，所述的连接板(6)允许所述第一和第二平台绕水平轴线跷跷板式地运动。

9.如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述的机械连接包含至少一个挂钩，所述挂钩延伸于一个第一平台(31)的后部(33)和一个第二平台(34)的前部(35)之间。

10.如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述的机械连接包含一个三角形连接舌状件，允许平台列两个相继平台(41、44)之间的一个水平运动并从而在所述两个相继平台之间形成一个转角。

11.如权利要求7至10中任一项所述的设备，其特征在于：所述的机械连接是短的，使得形成所述平台列的平台的振动板之间的间隔最小化。

12.一种为了采集地球物理数据、借助于至少两个移动平台而将震动发射进入地面的方法，所述的每个移动平台都包括一个振动板，当该振动板放置成与地面接触时，所述振动板可以振动而将震波传入地面，该方法的特征在于其包括以下的步骤：

a)互相连接至少两个移动平台而形成一个移动平台列；

b)将所述的平台列驾驶到一个期望的定位点；

c)降低振动板而将其放置成与地面接触，所述平台的重量压在所述振动板上；

d)使得振动板(2)振动而将震波传入地面；

e)升高振动板；

f)如需地多次重复步骤b)到e)而对所研究的地面进行地球物理特征研究，

其中在步骤a)中，所述移动平台列的形成是通过一个移动平台(11)后部(13)与另一个移动平台(14)前部(15)之间的机械连接来实现的，这样，所述的移动平台(11、14)在所述的平台列中接继成一直线而定位。

Images