CN210427821U - 多方位浅井式被动地震采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多方位浅井式被动地震采集系统，该多方位浅井式被动地震采集系统包括多个地面监测台站和与之相连的多个井下监测短节，所述多个地面监测台站分别放于相应的观测井的井口地面，所述多个井下监测短节位于相应的观测井中。该多方位浅井式被动地震采集系统将被动地震监测技术应用于非常规油气的开发监测，实现了多方位、多浅井、多级布设方式，降低了工作成本，提供了高性价比解决方案。

Description

多方位浅井式被动地震采集系统

技术领域

本实用新型涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种多方位浅井式被动地震采集系统。

背景技术

现有被动地震采集系统是利用布设在邻井中或地面的检波器，对压裂作业过程所诱发的微地震信号进行检测、记录和分析，从而实现监测压裂效果的一项技术。地面监测技术的优点是施工较为简单，不需要专门的井下设备，也不需要观测井，其缺点是地面监测受环境噪声干扰，同时因地层吸收、传播路径复杂等原因，微地震信号从上千米地层深度到达地面时已经衰减严重，资料信噪比低。井中监测是一项成熟有效的技术，优点是测量快速、现场应用方便、准确性高，缺点是由于地形、钻井成本以及油气田开发程度等原因，压裂井周围区域内很少存在第2口可控观测的深井，限制了此项技术的应用。

在申请号为201520748686.2的中国专利申请中，涉及一种用于微地震监测的在浅井中进行部署的系统。该系统中没有涉及多方位、多级井下监测短节、推靠装置；该申请涉及的井下采集单元埋设深度仅为200m，涉及的传感器非高灵敏度传感器。为此我们发明了一种新的多方位浅井式被动地震采集系统，解决了以上技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种将被动地震监测技术应用于非常规油气的开发监测，实现了多方位、多浅井、多级布设方式的多方位浅井式被动地震采集系统。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：多方位浅井式被动地震采集系统，该多方位浅井式被动地震采集系统包括多个地面监测台站和与之相连的多个井下监测短节，所述多个地面监测台站分别放于相应的观测井的井口地面，所述多个井下监测短节位于相应的观测井中。

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述井下监测短节包括高灵敏度传感器、前置放大器、A/D转换器、微处理器和推靠装置，该高敏度传感器连接于该前置放大器，采集被动地震信号，并传输给该前置放大器；该前置放大器连接于该A/D转换器，将采集的地震信号放大后传输给该A/D转换器，该A/D转换器连接于该微处理器将放大后的地震信号进行模数转换后传输给该微处理器；该微处理器将模数转换后的地震信号进行暂存，进行动态分辨率调节、频带筛选、频率响应校正以滤除干扰噪声，提高信号质量，可在规定的时刻以规定的格式传输给地面监测台站；该推靠装置固定于井下监测短节的外壳上，将所述井下监测短节紧紧地贴附于井筒管壁。

该高灵敏度传感器采用正交高灵敏度MEMS加速度计或高灵敏度压电式加速度计。

该前置放大器采用差分输入-差分输出低噪声可变增益仪。

该A/D转换器采用集成式24位Δ-Σ模数转换器。

该井下监测短节的外壳采用钛合金外壳。

该推靠装置采用两种推靠设备，与井壁形成较好耦合。

所述地面监测台站包括通讯接口电路、中心站微处理器、电源系统、和数据接口电路，该通讯接口电路通过USB电缆与上位计算机相连；该中心站微处理器连接于该通讯接口电路，一方面负责控制监视井下监测短节的工作模式和工作状态，同时接收井下监测短节发送的采集数据包，按预先定义的格式恢复数据，将其发回与之相连的上位便携计算机并按预定格式存储；该电源系统连接于该中心微处理器，将外接蓄电池的12V电压转换成所述多个井下监测短节所需的电压供电；该数据接口电路通过电缆连接于所述多个井下监测短节，作为数字传输通道，接收多个井下监测短节发送的采集数据包，传输至中心站微处理器。

所述每一个地面监测台站挂接1-16级所述井下监测短节；

本实用新型中的多方位浅井式被动地震采集系统，将以高灵敏度传感器为主要传感单元的多级井下监测短节放置在50m～1000m的浅井中，使地震传感器尽可能地远离环境噪声集中的浅地表低降速带，减少噪声感应，增加有效信号带宽，提高信号质量。与地面和井中观测相比，这一新技术在提高信号质量和减少工程施工成本之间达到了较好的折中，尤其适合大规模开发区域的监测应用。本实用新型将被动地震监测技术应用于非常规油气的开发监测，实现了多方位、多浅井、多级布设方式，降低了工作成本，提供了高性价比解决方案。

附图说明

图1为本实用新型的一具体实施例中多方位浅井式被动地震采集系统平面布设的示意图；

图2为本实用新型的一具体实施例中多方位浅井式被动地震采集系统的示意图；

图3为本实用新型的一具体实施例中井下监测短节的示意图；

图4为本实用新型的一具体实施例中地面监测台站的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如附图1～图4所示，该多方位浅井式被动地震采集系统主要包括多个地面监测台站和与之分别相连的多级井下监测短节构成,每一个地面监测台站可以挂接1-16级井下监测短节，构成相对独立的一个多级多传感器同步采集子系统。根据本实用新型装置部署后即可获得非常规油气的开发监测产生的微地震信号。

为了便于理解本使用新型，下面将参照附图1、2、3、4来对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。

本实例中，如附图1所示，其示出了根据本公开的示例的一种应用于非常规油气的开发监测的多方位浅井式被动地震采集系统的平面布设示意性结构图，在该实施例中，该系统包括：101-开发井、102～105-观测井。其中，观测井102～105，为深度50～1000m的井，分布在开发井101的不同方位，布设地面监测台站与井下监测短节，不局限于4个方位。

如附图2所示，示出了根据本公开的示例的一组地面监测台站及井下监测短节示意性结构框图，本实施方案中的系统主要包括102-观测井、202-井下监测短节、201-地面监测台站。其中，地面监测台站201放于观测井102井口地面，主要功能是控制井下多级监测短节的同步采集与数据回收，同时实现台站之间的系统级互联与同步；井中放置与之相连的多级井下监测短节202、井下监测短节202为完成被动地震信号的数字化采集单元。

如附图3所示，示出了根据本公开的示例的井下监测短节示意性结构框图，本实施方案中的系统主要包括：301-高灵敏度传感器、302-前置放大器、303-A/D转换器、304-微处理器、305-推靠装置。其中，高灵敏度传感器301，可选配正交高灵敏度MEMS加速度计、高灵敏度压电式加速度计；前置放大器302，采用差分输入-差分输出低噪声可变增益仪，放大后的多路信号直接与多个模数转换器的输入端相连；A/D转换器303，以集成式24位Δ-Σ模数转换器为核心，可满足对大于120dB高动态范围地震信号的记录要求；微处理器304，作为井下监测短节的中心控制单元，采用低功耗微处理器，负责完成传感器信号通路的测控，也负责与之相关的初始化检测、传感器归零、数据传输、供电监测等操作；推靠装置305，设计目的为保证多级井下监测短节紧紧地贴附于井中管壁，形成较好的耦合，利于微弱地震信号的接收。

如附图4所示，示出了根据本公开的示例的地面监测台站示意性结构框图，本实施方案中的系统主要包括：401-通讯接口电路、402-中心站微处理器、403-电源系统、404-数据接口电路。其中，通讯接口电路401，通过USB电缆与上位计算机相连；中心站微处理器402，负责系统命令、系统状态、采集数据的传输与转发；电源系统403，将外接蓄电池的12V电压转换成井下监测短节所需的电压供电；数据接口电路404，数传方式采用全数字化设计，以串行数字传输通道替代了模拟线束。

在一实施例中，本系统可分布在目标井的多个方位，不局限于4个方位；本系统的每一个地面监测台站可以挂接1-16级井下监测短节；本系统的井下监测短节采用高灵敏度传感器，在同类井中监测短节处于较高水准；本系统的井下监测短节采用钛合金外壳，抗压、耐腐蚀，适合50-1000m井中长时间工作；本系统的井下监测短节直径小，重量轻，适用于小孔径的井中环境；本系统的井下监测短节可选2种推靠装置，与井壁形成较好耦合；所述电源系统为大容量电池组，可支持全系统长时间连续工作；所述地面监测台站之间使用广域无线同步技术实现系统级互联与同步。

以上已将本实用新型做了一个以实施例为基础的详细说明，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出相应的改进和变形，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.多方位浅井式被动地震采集系统，其特征在于，该多方位浅井式被动地震采集系统包括多个地面监测台站和与之相连的多个井下监测短节，所述多个地面监测台站分别放于相应的观测井的井口地面，所述多个井下监测短节位于相应的观测井中。

2.根据权利要求1所述的多方位浅井式被动地震采集系统，其特征在于，所述井下监测短节包括高灵敏度传感器、前置放大器、A/D转换器、微处理器和推靠装置，该高敏度传感器连接于该前置放大器，采集被动地震信号，并传输给该前置放大器；该前置放大器连接于该A/D转换器，将采集的地震信号放大后传输给该A/D转换器，该A/D转换器连接于该微处理器将放大后的地震信号进行模数转换后传输给该微处理器，该微处理器将模数转换后的地震信号进行暂存，进行动态分辨率调节、频带筛选、频率响应校正以滤除干扰噪声，提高信号质量，在规定的时刻以规定的格式传输给所述地面监测台站；该推靠装置固定于所述井下监测短节的外壳上，将所述井下监测短节紧紧地贴附于井筒管壁。

3.根据权利要求2所述的多方位浅井式被动地震采集系统，其特征在于，该高灵敏度传感器采用正交高灵敏度MEMS加速度计或高灵敏度压电式加速度计。

4.根据权利要求2所述的多方位浅井式被动地震采集系统，其特征在于，该前置放大器采用差分输入-差分输出低噪声可变增益仪。

5.根据权利要求2所述的多方位浅井式被动地震采集系统，其特征在于，该A/D转换器采用集成式24位Δ-Σ模数转换器。

6.根据权利要求2所述的多方位浅井式被动地震采集系统，其特征在于，该井下监测短节的外壳采用钛合金外壳。

7.根据权利要求2所述的多方位浅井式被动地震采集系统，其特征在于，该推靠装置采用两种推靠设备，与井壁形成耦合。

8.根据权利要求1所述的多方位浅井式被动地震采集系统，其特征在于，所述地面监测台站包括通讯接口电路、中心站微处理器、电源系统、和数据接口电路，该通讯接口电路通过USB电缆与上位计算机相连；该中心站微处理器连接于该通讯接口电路，控制所述井下监测短节的工作模式和工作状态，同时接收所述井下监测短节发送的采集数据包，按预先定义的格式恢复数据，将其发回与之相连的上位便携计算机并按预定格式存储；该电源系统连接于该中心微处理器，将外接蓄电池的12V电压转换成所述多个井下监测短节所需的电压供电；该数据接口电路通过电缆连接于所述多个井下监测短节，作为数字传输通道，接收所述多个井下监测短节发送的采集数据包，传输至该中心站微处理器。

9.根据权利要求1所述的多方位浅井式被动地震采集系统，其特征在于，所述每一个地面监测台站挂接1-16级所述井下监测短节。

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