移动地层波源激发装置和系统的制作方法

[0001]
本公开涉及地层波激发技术领域，尤其是一种移动地层波源激发装置和系统。


背景技术：

[0002]
震源车分类：扫频式震源车和机械式震源车两种。扫频式震源车体积大、吨位重，主要应用于石油勘探的三维地震数据采集等，车辆维修保养和使用费用很高。对于地质行业普查工作，简单的小型机械式震源车十分实用，首先各项费用低，设备灵活机动性能好，普查测线数据采集的能量也足够。所以机械式震源车近十年发展迅速，逐渐取代人工抡锤凿击的方式。
[0003]
国内外震源车技术的发展；扫频式震源车属于大型工程车，机构复杂，机动灵活性能差，不适合地质普查工作，小型扫频震源车，能量低，数据采集的效果一般。机械式震源，现有手推式中锤10公斤产品，整体自动化性能较差，激发能量低，穿透力差，野外工作受地形限制，软土泥泞的情况下就无法工作了。


技术实现要素：

[0004]
为了解决上述技术问题，提出了本公开。本公开的实施例提供了一种移动地层波源激发装置和系统。
[0005]
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种移动地层波源激发装置，包括：设备框架、重锤和衬板；
[0006]
所述设备框架内部包括中空的垂直通道；
[0007]
所述重锤设置在所述设备框架的垂直通道中，并可以在所述垂直通道中上下移动；
[0008]
所述衬板设置在所述设备框架外侧，与所述设备框架软连接。
[0009]
可选地，所述设备框架两侧设置有管状滑道，所述管状滑道，用于限制所述重锤仅在垂直方向上运动；
[0010]
所述设备框架的背面设置有链条环，所述重锤朝向所述设备框架背面的一侧设有链条挂齿；所述链条挂齿，用于与所述链条环啮合，以实现根据所述链条环的转动控制所述重锤在垂直方向上移动。
[0011]
可选地，所述链条环上还设有至少一个链条卡齿，所述链条环通过所述链条卡齿与所述链条挂齿啮合。
[0012]
可选地，所述衬板与所述设备框架通过连接带软连接；
[0013]
所述连接带的长度大于所述衬板从放置位置到激发位置的距离；其中，所述放置位置为所述衬板设置在所述设备框架上的位置，所述激发位置是所述衬板在被所述重锤激发时所放置的位置。
[0014]
可选地，所述设备框架的顶端中心位置设置有定位装置；
[0015]
所述定位装置用于定位在所述设备框架中运动的所述重锤与所述衬板的激发点
的位置，还用于记录所述重锤激发所述衬板的激发时间。
[0016]
可选地，所述重锤底端设置有第一连接端子；所述衬板中心位置设置有第二连接端子；
[0017]
所述重锤激发所述衬板时，所述第一连接端子与所述第二连接端子相接触，生成一个闭合信号；
[0018]
所述重锤结束激发所述衬板时，所述第一连接端子与所述第二连接端子断开接触，生成一个断线信号。
[0019]
可选地，还包括：纳米晶振，用于在无网络情况下确定所述闭合信号和所述断线信号发出的时间。
[0020]
根据本公开实施例的另一方面，提供了一种移动地层波源激发系统，包括：动力装置、升降控制装置和如上述任意一项实施例所述的可控地层波源激发装置；
[0021]
所述动力装置，用于为所述升降控制装置提供动力；
[0022]
所述升降控制装置，用于控制所述重锤和所述衬板的激发和收回；
[0023]
所述可控地层波源激发装置，用于根据所述升降控制装置的控制产生地层波信号。
[0024]
可选地，所述升降控制装置包括：机械升降控制装置和液压升降控制装置；
[0025]
所述机械升降控制装置，用于提升所述可控地层波源激发装置中的重锤，并控制所述重锤在设定高度垂直下落；
[0026]
所述液压升降控制装置，用于将所述衬板从所述放置位置移动到所述激发位置，并在完成激发后将所述衬板从所述激发位置收回到所述放置位置。
[0027]
可选地，还包括：
[0028]
信号处理装置，用于接收所述重锤激发所述衬板时产生的闭合信号以及所述重锤结束激发所述衬板时产生的断线信号；并根据所述闭合信号和所述断线信号记录所述地层波信号。
[0029]
基于本公开上述实施例提供的一种移动地层波源激发装置和系统，包括：设备框架、重锤和衬板；所述设备框架内部包括中空的垂直通道，用于限制所述重锤仅在垂直方向上运动；所述重锤设置在所述设备框架的垂直通道中，并可以在所述垂直通道中上下移动；所述衬板设置在所述设备框架外侧，与所述设备框架软连接；本实施例中由于增加了衬板，使的激发装置可以在任何地形进行激发，适合全天候的复杂地形；并且将重锤和衬板都设置在设备框架上，方便移动，能轻松完成多点地层波激发，对野外工作人员来说效率极高而且又很轻松，激发效果好，数据质量高。
[0030]
下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0031]
通过结合附图对本公开实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
[0032]
图1是本公开一示例性实施例提供的移动地层波源激发装置的结构示意图。
[0033]
图2是本公开一示例性实施例提供的激发波的传播路径示意图。
[0034]
图3是本公开另一示例性实施例提供的移动地层波源激发装置中的设备框架的结构示意图。
[0035]
图4是本公开又一示例性实施例提供的移动地层波源激发装置中的设备框架的局部结构示意图。
[0036]
图5是本公开又一示例性实施例提供的移动地层波源激发装置中的衬板的连接示意图。
[0037]
图6是本公开一示例性实施例提供的移动地层波源激发系统的结构示意图。
[0038]
图7是本公开一示例性实施例提供的移动地层波源激发系统记录的信号时间序列图。
具体实施方式
[0039]
下面，将参考附图详细地描述根据本公开的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是本公开的全部实施例，应理解，本公开不受这里描述的示例实施例的限制。
[0040]
应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
[0041]
本领域技术人员可以理解，本公开实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
[0042]
还应理解，在本公开实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
[0043]
还应理解，对于本公开实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
[0044]
另外，本公开中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本公开中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0045]
还应理解，本公开对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
[0046]
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
[0047]
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
[0048]
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0049]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0050]
本公开实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电
子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/ 或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统、大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。
[0051]
终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
[0052]
示例性装置
[0053]
图1是本公开一示例性实施例提供的移动地层波源激发装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的装置包括：设备框架11、重锤12和衬板13；
[0054]
设备框架11内部包括中空的垂直通道，用于限制重锤12仅在垂直方向上运动。
[0055]
可选地，通过垂直通道限制重锤12只能在垂直方向上运动，保证了重锤12 可以准确的激发到衬板13上，并且重力不会因为偏移方向而分散，提高了激发效率。
[0056]
重锤12设置在设备框架的垂直通道中，并可以在垂直通道中上下移动。
[0057]
在使用时，可将重锤12在垂直通道中提升到设定高度，之后释放，重锤12 利用重力加速度获得较大的垂直向下的力激发衬板13，通过衬板13形成面波源向地下扩散传播，在地下不同层土壤岩石介质面上就会发生反射和折射(投射)，激发波的传播路径如图2所示，结构不同层位界面的反射折射的作用，地表的拾波器就会将这些反射能量波按照不同时间接收存储。
[0058]
衬板13设置在设备框架11外侧，与设备框架12软连接。
[0059]
本公开上述实施例提供的一种移动地层波源激发装置和系统、方法，包括：设备框架、重锤和衬板；所述设备框架内部包括中空的垂直通道，用于限制所述重锤仅在垂直方向上运动；所述重锤设置在所述设备框架的垂直通道中，并可以在所述垂直通道中上下移动；所述衬板设置在所述设备框架外侧，与所述设备框架软连接；本实施例中由于增加了衬板，使的激发装置可以在任何地形进行激发，适合全天候的复杂地形；并且将重锤和衬板都设置在设备框架上，方便移动，能轻松完成多点地层波激发，对野外工作人员来说效率极高而且又很轻松，激发效果好，数据质量高。
[0060]
在一些可选的实施例中，图3是本公开另一示例性实施例提供的移动地层波源激发装置中的设备框架的结构示意图。如图3所示，设备框架11两侧设置有管状滑道111；
[0061]
管状滑道111，用于限制重锤12仅在垂直方向上运动；
[0062]
图4是本公开又一示例性实施例提供的移动地层波源激发装置中的设备框架的局部结构示意图。如图4所示，设备框架11的背面设置有链条环112，重锤 12朝向设备框架11背面的一侧设有链条挂齿121；
[0063]
链条挂齿121，用于与链条环112啮合，以实现根据链条环112的转动控制重锤在垂直方向上移动。
[0064]
可选地，链条环112上还设有至少一个链条卡齿113，链条环112通过链条卡齿113
与链条挂齿121啮合。
[0065]
本实施例利用链条环的传动提升重锤的高度，使重锤的提升更加方便和省力，在需要提升重锤的高度时，只需转动链条环即可，并且，通过链条卡齿和链条挂齿相啮合，保证了重锤与链条环的连接可靠性的同时，在需要释放重锤时，只需继续转动链条环，使链条挂齿脱离链条卡齿即可实现重锤的释放，可选地，可通过调整在链条环上设置的链条卡齿的数量来调整激发的时间间隔，例如，如图4 中示出的重锤运动示意图。
[0066]
图5是本公开又一示例性实施例提供的移动地层波源激发装置中的衬板的连接示意图。如图5所示，衬板13与设备框架11通过连接带131软连接；
[0067]
连接带131的长度大于衬板13从放置位置到激发位置的距离；其中，放置位置为衬板13设置在设备框架11上的位置，激发位置是衬板13在被重锤12激发时所放置的位置。
[0068]
本实施例中，通过连接带实现衬板与设备框架之间的连接，使衬板可以随意收放，并且，由于连接带的长度大于衬板从放置位置到激发位置的距离，克服了由于地面不平或地面介质较软时，衬板需要在地表进行下沉时，由于下沉导致的连接带断开的问题；通过较长的连接带连接衬板与设备框架，提高了衬板的利用率和适用范围，在任何路面上都可以实现激发，并且，在激发后可以将衬板自动收回放置位置，防止衬板拖地；可选地，衬板可以是钢制衬板，钢制衬板的承重能力强，且对振波的吸收少，提高了采集的地层波的准确率。
[0069]
在一些可选的实施例中，设备框架11的顶端中心位置设置有定位装置；
[0070]
定位装置用于定位在设备框架11中运动的重锤与衬板的激发点的位置，还用于记录重锤激发衬板的激发时间。
[0071]
可选地，本实施例中的定位装置集成了北斗系统和全球定位系统 (bds+gps)，定位精度可达到毫米，本实施例将定位装置安装在重锤垂直通道设备框架的顶端，由于此处为装置的制高点，且180度无遮对向天空挡搜星，重锤的垂直通道正下方就是激发点中心，定位装置输出的位置就是激发点的实际准确位置，无需后续做偏移计算，节省计算时间和人力的同时，减少了由于偏移计算导致的误差；定位装置中还集成了零时触发记录器，用于接收断线和感应时间，使用gps全球卫星定位系统授时，记录断线时精确的时间。
[0072]
在一些可选的实施例中，重锤底端设置有第一连接端子；衬板中心位置设置有第二连接端子；
[0073]
重锤激发衬板时，第一连接端子与第二连接端子相接触，生成一个闭合信号；
[0074]
重锤结束激发衬板时，第一连接端子与第二连接端子断开接触，生成一个断线信号。
[0075]
本实施例中，当重锤与衬板接触上时，第一连接端子和第二连接端子上的通讯电路就给激发时间控制记录器一个闭合信号，记录器收到信号准备好开始记录，当重锤抬起时，重锤和衬板分离，第一连接端子和第二连接端子上的通讯电路就给控制记录器一个断线信号，断线信号正是地层波开始传播的时间，本实施例记录为断线时间；可选地，第一连接端子和第二连接端子可以采用金属片等制成，可实现信号导通即可，本实施例不限制第一连接端子和第二连接端子的材质。
[0076]
可选地，本申请实施例提供的装置还可以包括：
[0077]
纳米晶振，用于在无网络情况下确定闭合信号和断线信号发出的时间。
[0078]
本实施例为防止在无法接收到卫星的情况下，在装置内部还设置了高精度纳米晶
振，作为补偿协调时间，使装置抗干扰能力强，适用于野外恶劣环境下工作。
[0079]
本申请移动地层波源激发装置可体现为机械式自动化震源车，采用一体化设计，采用越野车底盘为载体，机械重锤(例如，20公斤、50公斤等)保证能量足够，开发自动化操控系统和数据采集系统，一人驾驶操控及数据采集，适合全天候的复杂地形。
[0080]
本申请一个可选示例提供的移动地层波源激发装置中，重锤的重量以及提升高度与其激发深度之间的关系如表1所示：
[0081][0082]
表1是本公开重锤重量和提升高度与激发深度之间的关系示意
[0083]
图6是本公开一示例性实施例提供的移动地层波源激发系统的结构示意图。如图6所示，本实施例提供的系统包括：包括：动力装置61、升降控制装置62 和如上述任一实施例提供的可控地层波源激发装置60；
[0084]
动力装置61，用于为升降控制装置62提供动力；
[0085]
升降控制装置62，用于控制重锤和衬板的激发和收回；
[0086]
可控地层波源激发装置60，用于根据升降控制装置62的控制产生地层波信号。
[0087]
本实施例提供的系统，通过动力装置为升级控制装置提供动力，通过升降控制装置控制可控地层波源激发装置中的重锤和衬板执行激发和结束激发，以产生地层波信号，例如，动力装置是一台四冲程柴油机，输出功率4000马力；可选地，本实施例提供的系统还附带同轴四皮轮，外挂蓄电池充电机，四档变速箱，前进三档后退一档，可在炮点间快速精准移动。例如：设置2米一个接收点，4 米一个激发炮点，每激发点激发3次，把系统移动的时间算入进去，完成一个激发点仅需2分钟，一天能完成200至300点的激发工作，对野外工作人员来说效率极高而且又很轻松，激发效果好，数据质量高。
[0088]
可选地，升降控制装置包括：机械升降控制装置和液压升降控制装置；
[0089]
机械升降控制装置，用于提升可控地层波源激发装置中的重锤，并控制重锤在设定高度垂直下落；
[0090]
液压升降控制装置，用于将衬板从放置位置移动到激发位置，并在完成激发后将衬板从激发位置收回到放置位置。
[0091]
系统设计将柴油机输出动力通过皮带轴传输给机械升降控制装置，在四皮带轮和变速箱处设计一个半轴卡簧法兰盘，一般状态下皮带轮上驱动前进和后退的皮带常挂采油机上，当系统到达炮点后，拉动半轴卡簧法兰盘旋转半周，把动力输出皮带轮的机械提升系统皮带挂上柴油机，脱掉驱动皮带，给油柴油机，机械提升系统提起重锤缓慢向上，增大油门加快提升速度，机械提升系统转动链条环，重锤到达最高时自然脱离链条环在垂直框架中自由落下，垂直框架两侧自作管状滑道，保证自由落体垂直落下，如图4重锤运行示意图。链条机构的长短可以调节，如不需要大能量锤击炮点，就可截短链条，拆下链条段；如需要大能量激发炮点，就可以提高重锤体到最高点，将链条段加满，增加自由落体高度，增大能量。机械传动系统简单，结构可靠，部件精简强度高，润滑保养简单，适合野外恶劣环境和地形工作。
[0092]
记录数据：线号、点号、桩号(位置点)、gps时间、gps经纬度；综合多台仪器，叠加做偏移，得到一条线的波的结果
[0093]
在一些可选的实施例中，本申请实施例提供的系统还可以包括：
[0094]
信号处理装置，用于接收重锤激发衬板时产生的闭合信号以及重锤结束激发衬板时产生的断线信号；并根据闭合信号和断线信号记录地层波信号。
[0095]
可选地，在记录地层波信号的同时，还记录采集该地层波的线号(在采集区划分的多个采集线的线号)、点号(每个采集线上设置多个点，每个采集点，每个点设一个点号，线号和点号用于在获得多个位置的地层波信号之后做叠加偏移时使用)、桩号(位置点)、gps时间、gps经纬度；最后综合多个可控地层波源激发装置采集的地层波(或一个可控地层波源激发装置移动多次在多个位置采集的地层波)，通过对多个地层波基于位置信息和时间信息叠加做偏移，得到一条线的波的结果。
[0096]
可选地，信号处理装置包括：信号接收模块、脉冲发射模块和延时触发模块；
[0097]
信号接收模块，接收闭合信号和断线信号，并根据闭合信号触发脉冲发射模块，根据断线信号控制信号记录模块结束地层波信号的记录；
[0098]
脉冲发射模块，用于根据信号接收模块的触发发出闭合信号脉冲，并根据闭合信号脉冲触发延时触发模块；
[0099]
延时触发模块，用于在接收闭合信号脉冲之后的设定延时时间之后，触发信号记录模块；
[0100]
信号记录模块，用于根据延时触发信号的触发开始记录地层波信号，并根据信号接收模块控制结束地层波信号的记录。
[0101]
本实施例中，将外部端子(第一连接端子和第二连接端子)产生的开关信号接入信号接收模块，当重锤和衬板接触时，产生闭合信号，信号接收模块接收闭合信号，触发脉冲发射模块产生闭合信号脉冲，启动延时触发模块进行设定时长 (例如，10ms等)的延时触发脉冲发射(保证触发信号在时间序列内)，重锤抬起离开衬板的同时，触发脉冲信号发出，并在时间序列矩形波(例如，周期20ms) 的高电平内(通过调节连条环上的链条卡齿之间的齿距，可保证接触时间可控)，记录一条bds+gps的时间和位置信息并添加点号和桩号信息，记录在信号记录模块的存储器中，并同步到控制记录监控模块上进行显示。如图7所示，是本公开一示例性实施例提供的移动地层波源激发系统记录的信号时间序列图。
[0102]
本公开实施例提供的移动地层波源激发系统还可以包括控制记录监控模块，控制
记录监控模块可以设置，采样率、触发间隔、重锤运动时间、脉冲信号的参数、延时信号的参数等，实时显示定位系统是否正常，记录每次激发正确性，并提示正常、错误和重新激发的信息，保证直观性、准确性和高效性。
[0103]
在实际应用可控地层波源激发系统进行地层波激发时，可包括如下过程：
[0104]
1)将可控地层波源激发装置移动到采集点位置。
[0105]
2)将可控地层波源激发装置中的衬板从放置位置移动到激发位置。
[0106]
3)控制可控地层波源激发装置中的重锤激发衬板，产生闭合信号。
[0107]
4)根据闭合信号记录重锤激发所述衬板时反射的地层波信号。
[0108]
本实施例提供的移动地层波激发方法，简洁可靠，野外工作效率高，配以四轮机动车大架，安装越野轮胎，对各种地形区域均可开展主动源面波勘探工作。系统维护保养便捷，可控调节系统精确。系统的研制成功解决了锤击激发方式工作中，没有现成可靠设备的问题，颠覆了传统抡大锤敲击衬板的锤击工作方式，采用机械系统、液压系统、电子采集记录系统和驱动系统集成工作，形成可控地层波激发系统装置，真正做到地质装备装置的自动化、电子化发展，提高了野外工作的准确、高效和可靠性。
[0109]
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
[0110]
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。