專利名稱：井間地震電火花震源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于石油井下井間地震勘探工具，具體地說，是一種井間地震電火花震源。
背景技術(shù)：
電火花震源由地面部分、井下部分以及向位于接收井的井間地震接收設(shè)備發(fā)送爆炸信號的電路三部分構(gòu)成，由測井電纜和爆炸信號電纜相連。地面部分由交、直流電源及檢測設(shè)備組成；井下部分由電路、儲能電容、觸發(fā)開關(guān)及放電電極組成；爆炸信號電路由地面部分、井下部分的相關(guān)電路及爆炸信號電纜、爆炸信號檢測電阻構(gòu)成。
井間地震勘探施工中，地面電源經(jīng)由電纜向震源井的井下送電。井下設(shè)備對由電纜傳送的電源升壓、整流后成為高壓直流電源對儲能電容器充電。當(dāng)儲能電容器充電至預(yù)定電壓值時，由地面控制電路發(fā)出觸發(fā)信號，使觸發(fā)開關(guān)管導(dǎo)通，儲能電容器上所儲電能經(jīng)由觸發(fā)開關(guān)管和處于水中的放電電極形成的放電回路放電，強(qiáng)大的瞬間電流在電極間隙處產(chǎn)生液電效應(yīng)，即爆炸。該爆炸產(chǎn)生的地震波傳送至接收井為處于井內(nèi)的井間地震接收傳感器所接收，將地震波信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送至接收井地面的井間地震接收裝置。在爆炸的同時，震源設(shè)備向位于接收井地面的井間地震接收裝置發(fā)送爆炸信號，即記錄起點信號，啟動井間地震地面接收設(shè)備記錄井下接收傳感器發(fā)送來的由地震波信號轉(zhuǎn)換的電信號。震源設(shè)備井下部分根據(jù)設(shè)計要求按預(yù)定方案在不同深度連續(xù)放電產(chǎn)生地震波，接收設(shè)備井下傳感器部分根據(jù)預(yù)定方案在不同深度連續(xù)接收地震波。施工結(jié)束后，對所有記錄進(jìn)行處理、分析，即可繪出震源井和接收井兩井之間的地質(zhì)剖面，完成兩井之間的地震勘探任務(wù)。系統(tǒng)每分鐘放電次數(shù)一般在1～10次。
現(xiàn)有的各類井間地震電火花震源設(shè)備，電路復(fù)雜，放電能量小，成本高，爆炸信號電流小、抗干擾能力低、精度低，系統(tǒng)故障率高，維修保養(yǎng)難度大，使用成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種井間地震電火花震源，可以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增大放電能量，提高爆炸信號電流，增強(qiáng)爆炸信號抗干擾能力，提高爆炸信號精度，降低系統(tǒng)成本，降低設(shè)備故障率，進(jìn)而降低生產(chǎn)應(yīng)用成本，為該類設(shè)備的推廣應(yīng)用創(chuàng)造良好的條件。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的包括接收傳感器2、井間地震接收器3、放電設(shè)備控制器4、電纜5、電路筒7、電容筒8、觸發(fā)開關(guān)9、放電電極10，在接收井1內(nèi)置有接收傳感器，井間地震接收器3與接收傳感器2連接，井間地震接收器3與放電設(shè)備控制器4通過電纜5連接，放電設(shè)備控制器4通過電纜5與電路筒7連接，置于震源井6內(nèi)的電路筒7、電容筒8、觸發(fā)開關(guān)9、放電電極10依次連通。
本實用新型還采用如下技術(shù)方案由隔離變壓器T1、調(diào)壓器T2和電壓表M1組成系統(tǒng)供電電路，通過測井電纜向井下由升壓變壓器T3、T4、T5、硅堆D1～D4、限流電阻R1、儲能電容器C1、定壓開關(guān)管K、放電電極P組成的沖擊電流發(fā)生器供電；供電電路輸出電壓通過調(diào)壓器T2可調(diào)并由電壓表M1監(jiān)控，以滿足沖擊電流發(fā)生器儲能的要求；C1上儲能W＝0.5C1U2。與儲能電容器C1并聯(lián)的分壓器R1、R2，通過電纜聯(lián)接與地面毫安表M2組成的充電電壓檢測電路，并由測量電流間接測量儲能電容的充電電壓及放電電壓，并根據(jù)W＝1/2×C1U2計算出放電能量；隔離變壓器T6、電流表M4、整流橋D5、濾波電容器C2構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電源通過測井電纜5為井下儲能電路的C3充電；當(dāng)?shù)孛嬗|發(fā)開關(guān)K2或定時器常開觸點導(dǎo)通時，繼電器J導(dǎo)通，C3上所儲電能通過觸發(fā)變壓器T7放電，T7次級產(chǎn)生高壓觸發(fā)脈沖使觸發(fā)開關(guān)管K導(dǎo)通，儲能電容器C1經(jīng)由放電電極P大電流放電，在電極P的電極間隙處產(chǎn)生液電效應(yīng)，即爆炸；爆炸激發(fā)的地震波穿過井壁和地層，到達(dá)接收井的接收傳感器，實現(xiàn)地震信號的采集；在繼電器J導(dǎo)通的同時，放電設(shè)備控制器中隔離變壓器T6、整流橋D5、濾波電容器C2構(gòu)成的直流電源為井下觸發(fā)電路中的C3充電，產(chǎn)生一個脈沖電流，該脈沖電流通過爆炸信號電纜在爆炸信號檢測電阻R上產(chǎn)生的脈沖電壓信號即為電火花震源設(shè)備送往井間地震接收設(shè)備的爆炸信號；由電阻R1、R2和毫安表M2組成的測量電路監(jiān)測儲能電容器C1上的充電電壓，計數(shù)器累計放電次數(shù)。電壓表M1監(jiān)測送往井下的電源電壓值。
由隔離變壓器T6、整流橋D5、濾波電容器C2組成的直流電源電路通過電纜5向震源井6下由儲能電容器C3、繼電器J和觸發(fā)變壓器T7組成的觸發(fā)電路供電，使得井下觸發(fā)電路因為不再需要整流濾波電路從而減少了井下高溫器件所需數(shù)量，提高了井下系統(tǒng)工作的可靠性，同時也為獲取爆炸信號創(chuàng)造了條件。
井下電路的升壓電路由T1、T2、T3三個50Hz的工頻變壓器構(gòu)成，三個變壓器初級并聯(lián)可滿足系統(tǒng)功率要求；次級串聯(lián)可滿足系統(tǒng)高達(dá)7000V的儲能電容器充電電壓的要求。
向井下沖擊電流發(fā)生器電路供電的供電回路、向井下觸發(fā)電路供電的供電回路，由地面定時器K3、繼電器J構(gòu)成的觸發(fā)回路和由測井電纜、爆炸信號電纜、爆炸信號檢測電阻R構(gòu)成的爆炸信號電路共同使用電纜外鎧皮作為上述所有回路的共用導(dǎo)線，保證了在測井電纜芯線最多不超過七芯的情況下，滿足了系統(tǒng)上述所有回路對電纜芯線數(shù)量的要求。
由測井電纜、爆炸信號電纜和爆炸信號檢測電阻R構(gòu)成的爆炸信號電路，采用在系統(tǒng)觸發(fā)時T6、D5、C2組成的直流電源向井下觸發(fā)電路中C3充電過程中產(chǎn)生的脈沖電流在爆炸信號檢測電阻R上產(chǎn)生脈沖電壓信號作為爆炸信號。爆炸信號電路結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)生的爆炸信號為TTL電平，電流大，精度高，抗干擾能力強(qiáng)。
本實用新型的效果1、井下震源井6的電路筒7的升壓電路由三個50Hz的工頻變壓器構(gòu)成。三個變壓器初級并聯(lián)，可滿足系統(tǒng)功率要求；次級串聯(lián)可滿足系統(tǒng)高達(dá)7000V的儲能電容器充電電壓的要求。采用三個變壓器初級并聯(lián)、次級串聯(lián)的方式不僅滿足了系統(tǒng)電性能的要求，并由于使用三個變壓器，在滿足總功率的條件下每個變壓器的功率僅為總功率的三分之一，因而體積小，適宜裝入下井的內(nèi)徑僅為69mm的電路筒內(nèi)；另一方面，采用三個變壓器初級并聯(lián)、次級串聯(lián)的方式，充分運用了國內(nèi)常規(guī)類型變壓器的電性能極限參數(shù)，既滿足系統(tǒng)儲存電能大的要求，又減小系統(tǒng)體積。在油井的井下設(shè)備中，減小系統(tǒng)體積則降低了系統(tǒng)長度，提高了安全生產(chǎn)的可靠性。
2、系統(tǒng)的供電回路、測量回路、觸發(fā)回路、直流供電回路均使用電纜金屬外鎧皮作為共用地線，在測井電纜芯線數(shù)有限的條件下滿足了系統(tǒng)多回路工作對測井電纜芯線數(shù)的要求。
3、采用由系統(tǒng)地面設(shè)備中的直流電壓為井下觸發(fā)電路供電，使得井下觸發(fā)電路因為不再需要整流濾波電路從而減少了井下高溫器件所需數(shù)量，提高了井下系統(tǒng)工作的可靠性，同時也為采集爆炸信號創(chuàng)造了條件。
4、爆炸信號的采集電路由串接于為觸發(fā)電路供電的直流電源回路中的地面電纜和爆炸信號采集電阻組成。觸發(fā)瞬間為觸發(fā)電容器充電的電流為一沖擊電流，該電流在位于接收井井口的井間地震接收設(shè)備內(nèi)的爆炸信號檢測電阻上產(chǎn)生脈沖電壓信號作為爆炸信號。爆炸信號電路結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)生的爆炸信號為TTL電平，爆炸信號電流大、精度高，抗干擾能力強(qiáng)。
與同類設(shè)備相比，該實用新型由于結(jié)構(gòu)簡單，元器件少，放電能量大，爆炸信號電流大、精度高、抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)成本低，因而使本實用新型的綜合性能達(dá)到了先進(jìn)水平。


附圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為該實用新型的電路圖。
具體實施方式
如圖1所示，本裝置包括接收傳感器2、井間地震接收器3、放電設(shè)備控制器4、電纜5、電路筒7、電容筒8、觸發(fā)開關(guān)9、放電電極10，在接收井1內(nèi)置有接收傳感器，井間地震接收器3與接收傳感器2連接，井間地震接收器3與放電設(shè)備控制器4通過電纜5連接，放電設(shè)備控制器4通過電纜5與電路筒7連接，置于震源井6內(nèi)的電路筒7、電容筒8、觸發(fā)開關(guān)9、放電電極10依次連通。
如附圖2所示，T1為隔離變壓器、T2為調(diào)壓器，二者將輸入的220V工頻電源經(jīng)隔離后根據(jù)所需電壓調(diào)壓后經(jīng)測井電纜送往井下。井下由變壓器T3、T4、T5、硅堆D1~D4、限流電阻R1、儲能電容C1、觸發(fā)開關(guān)管K和放電電極P組成的沖擊電流發(fā)生器將地面送至的交流電源整流為直流高壓儲能電容器C1充電。隔離變壓器T6、電流表M4、整流橋D5、濾波電容器C2構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電源通過測井電纜為井下儲能電路的C3充電。當(dāng)?shù)孛嬗|發(fā)開關(guān)K2或定時器常開觸點導(dǎo)通時，繼電器J導(dǎo)通，C3上所儲電能通過觸發(fā)變壓器T7放電，T7次級產(chǎn)生高壓觸發(fā)脈沖使觸發(fā)開關(guān)管K導(dǎo)通，儲能電容C1經(jīng)由放電電極P大電流放電，在電極P的電極間隙處產(chǎn)生液電效應(yīng)，即爆炸。爆炸激發(fā)的地震波穿過井壁和地層，到達(dá)接收井的接收傳感器，實現(xiàn)地震信號的采集。在繼電器J導(dǎo)通的同時，放電設(shè)備控制器中隔離變壓器T6、整流橋D5、濾波電容器C2構(gòu)成的直流電源為井下觸發(fā)電路中的C3充電，產(chǎn)生一個脈沖電流，該脈沖電流通過爆炸信號電纜在爆炸信號檢測電阻R上產(chǎn)生的脈沖電壓信號即為電火花震源設(shè)備送往井間地震接收設(shè)備的爆炸信號。由電阻R1、R2和毫安表M2組成的測量電路監(jiān)測儲能電容器C1上的充電電壓。計數(shù)器累計放電次數(shù)。電壓表M1監(jiān)測送往井下的電源電壓值。
施工中，使用測井電纜將裝有T3、T4、T5、D1～D4、R1、C1、K組成的沖激電流發(fā)生器，R1、R2組成的測量電路，C3、J、T7組成的觸發(fā)電路的電路筒、電容筒和放電電極P組成的震源設(shè)備井下部分下放至預(yù)定施工深度。位于地面的放電設(shè)備控制器中的T1、T2、M1組成的電源電路為井下沖擊電流發(fā)生器供電，C1開始充電。地面放電設(shè)備控制器中的T6、D5、C2組成的直流電源經(jīng)測井電纜、爆炸信號輸出電纜、位于接收設(shè)備上的爆炸信號檢測電阻R向井下觸發(fā)電路的儲能電容C3供電，因回路充電時間常數(shù)小，充電迅速完成。當(dāng)C1充電至預(yù)定值時，地面設(shè)備中按鈕開關(guān)K2或定時器常開觸點接通，使井下觸發(fā)電路中的繼電器J吸合，C3經(jīng)T7放電，次級產(chǎn)生的高壓脈沖使觸發(fā)開關(guān)管K導(dǎo)通，C1所儲電能經(jīng)放電電極P大電流放電，在處于水中的放電電極P的間隙處產(chǎn)生液電效應(yīng)，即爆炸。爆炸產(chǎn)生的地震波透過井壁和地層，到達(dá)井間地震施工接收井中的接收傳感器，為接收傳感器所接收。在井下觸發(fā)電路中繼電器J吸合的同時，放電設(shè)備控制器中的T6、D5、C2組成的直流電源為井下觸發(fā)電路放電中的電容C3充電，產(chǎn)生充電脈沖電流，該脈沖電流在位于井間地震接收設(shè)備中的爆炸信號檢測電阻R上產(chǎn)生脈沖電壓信號，作為井間地震接收系統(tǒng)地面設(shè)備接收的爆炸信號，啟動井間地震接收系統(tǒng)完成一次井間地震信號采集過程。
根據(jù)預(yù)定的井間地震施工方案，不斷的調(diào)節(jié)井下放電設(shè)備深度和接收井井下接收傳感器深度，進(jìn)行上述放電作業(yè)，直至完成預(yù)定的井間地震施工方案，以獲得放電井和接收井之間的井間地震勘探資料。計數(shù)器用于累計放電次數(shù)。R2、R3和M2組成儲能電容C1的充電電壓監(jiān)測電路，采用電流法間接測量C1的充電電壓。系統(tǒng)每次放電能量由C1的電容量和其充電值決定(W＝0.5CU2)，放電能量在500J~2200J之間可調(diào)。放電能量的調(diào)節(jié)通過T2改變送往井下的電源電壓高低實現(xiàn)。放電速率可通過定時器設(shè)定值改變。系統(tǒng)設(shè)置手動觸發(fā)開關(guān)K2，在斷開K1不使用定時器時，可進(jìn)行手動觸發(fā)放電操作，增加了井間地震施工的靈活性。
權(quán)利要求1.井間地震電火花震源，包括接收傳感器(2)、井間地震接收器(3)、放電設(shè)備控制器(4)、電纜(5)、電路筒(7)、電容筒(8)、觸發(fā)開關(guān)(9)、放電電極(10)，其特征在于在接收井(1)內(nèi)置有接收傳感器(2)，井間地震接收器(3)與接收傳感器(2)連接，井間地震接收器(3)與放電設(shè)備控制器(4)通過電纜(5)連接，放電設(shè)備控制器(4)通過電纜(5)與電路筒(7)連接，置于震源井(6)內(nèi)的電路筒(7)、電容筒(8)、觸發(fā)開關(guān)(9)、放電電極(10)依次連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井間地震電火花震源，其特征在于由隔離變壓器T1、調(diào)壓器T2和電壓表M1組成系統(tǒng)供電電路，通過測井電纜向井下由升壓變壓器T3、T4、T5、硅堆D1～D4、限流電阻R1、儲能電容器C1、定壓開關(guān)管K、放電電極P組成的沖擊電流發(fā)生器供電；供電電路輸出電壓通過調(diào)壓器T2可調(diào)并由電壓表M1監(jiān)控；C1上儲能W＝0.5C1U2，與儲能電容器C1并聯(lián)的分壓器R1、R2，通過電纜聯(lián)接與地面毫安表M2組成的充電電壓檢測電路，并由測量電流間接測量儲能電容的充電電壓及放電電壓，并根據(jù)W＝1/2×C1U2計算出放電能量；隔離變壓器T6、電流表M4、整流橋D5、濾波電容器C2構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電源通過測井電纜5為井下儲能電路的C3充電；當(dāng)?shù)孛嬗|發(fā)開關(guān)K2或定時器常開觸點導(dǎo)通時，繼電器J導(dǎo)通，C3上所儲電能通過觸發(fā)變壓器T7放電，T7次級產(chǎn)生高壓觸發(fā)脈沖使觸發(fā)開關(guān)管K導(dǎo)通，儲能電容器C1經(jīng)由放電電極P大電流放電；在繼電器J導(dǎo)通的同時，放電設(shè)備控制器中隔離變壓器T6、整流橋D5、濾波電容器C2構(gòu)成的直流電源為井下觸發(fā)電路中的C3充電，產(chǎn)生一個脈沖電流，該脈沖電流通過爆炸信號電纜在爆炸信號檢測電阻R上產(chǎn)生的脈沖電壓信號即為電火花震源設(shè)備送往井間地震接收設(shè)備的爆炸信號；由電阻R1、R2和毫安表M2組成的測量電路監(jiān)測儲能電容器C1上的充電電壓，計數(shù)器累計放電次數(shù)，電壓表M1監(jiān)測送往井下的電源電壓值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井間地震電火花震源，其特征在于由隔離變壓器T6、整流橋D5、濾波電容器C2組成的直流電源電路通過電纜(5)向震源井(6)下由儲能電容器C3、繼電器J和觸發(fā)變壓器T7組成的觸發(fā)電路供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井間地震電火花震源，其特征在于井下電路的升壓電路由T1、T2、T3三個50Hz的工頻變壓器構(gòu)成，三個變壓器初級并聯(lián)滿足系統(tǒng)功率要求；次級串聯(lián)滿足系統(tǒng)達(dá)到7000V的儲能電容器充電電壓的要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井間地震電火花震源，其特征在于向井下沖擊電流發(fā)生器電路供電的供電回路、向井下觸發(fā)電路供電的供電回路，由地面定時器K3、繼電器J構(gòu)成的觸發(fā)回路和由測井電纜、爆炸信號電纜、爆炸信號檢測電阻R構(gòu)成的爆炸信號電路共同使用電纜外鎧皮作為上述所有回路的共用導(dǎo)線。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井間地震電火花震源，其特征在于由測井電纜、爆炸信號電纜和爆炸信號檢測電阻R構(gòu)成的爆炸信號電路，采用在系統(tǒng)觸發(fā)時T6、D5、C2組成的直流電源向井下觸發(fā)電路中C3充電過程中產(chǎn)生的脈沖電流在爆炸信號檢測電阻R上產(chǎn)生脈沖電壓信號作為爆炸信號。
專利摘要一種屬于石油井下井間地震勘探工具的井間地震電火花震源，包括放電設(shè)備控制器4、電路筒7、電容筒等，井間地震接收器3與接收傳感器2連接，井間地震接收器3與放電設(shè)備控制器4通過電纜5連接，放電設(shè)備控制器4通過電纜5與電路筒7連接，置于震源井6內(nèi)的電路筒7、電容筒8、觸發(fā)開關(guān)9、放電電極10依次連通，結(jié)構(gòu)簡單，元器件少，放電能量大，爆炸信號電流大、精度高、抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)成本低，因而使本實用新型的綜合性能達(dá)到了先進(jìn)水平。
文檔編號G01V1/02GK2837862SQ200520104279
公開日2006年11月15日 申請日期2005年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者吳國明, 盧明, 李萍, 來恩良, 路立君 申請人:中國石油天然氣股份有限公司