地球物理信号检测装置及方法与流程

本发明涉及油气开采设备设施的安全防护及监测领域，具体地涉及一种用于检测地球物理信号的地球物理信号检测装置，以及一种使用这种地球物理信号检测装置来检测地球物理信号的方法。

背景技术：

1、随着国民经济的持续发展以及能源结构的不断优化，油气资源对于国家经济发展及能源安全的影响越来越大。为保障油气供应，近年来油气勘探开发的力度持续加大，越来越多油气资源得到开发。因此，相应的“钻井—采气—集输”等流程或环节的配套油气设施也日益增多。一旦这种配套油气设施发生泄漏甚至导致火灾爆炸，都将造成较为严重的事故后果。

2、另外，据统计，在中国，油气设施遭到破坏的原因绝大多数均归因于外部异动(人为侵入)。近年来，虽然公众的安全意识和整体素质有了大幅度提升，但打孔盗油(气)的事故依然时有发生。

3、目前，针对外部异动导致生产及安全事故的监测手段主要通过人员坐岗视频监控或红外摄像头识别的方式完成。然而，人员坐岗视频监控需要耗费大量人力物力，并且监控效果受坐岗人员的责任心、注意力等因素影响，容易导致漏报。而红外摄像头的方式虽然可以监测异常热量体，但针对穿着专业防护服等的入侵者依然无法做到准确的识别。

4、研究发现，使用地震波传感器来捕集并分析外部异动接触地表所产生的地震波，并基于此来判断异动模式并进行定位是当前最具前景的油气设施外部异动监测技术之一。然而，这项技术目前未进行普及的主要原因主要是由于重点油气设施多布置在地形复杂的地区，这些地区的表层介质包括纯土壤、砂砾土壤混合介质、硬质地面等，导致地震波传感器在复杂条件下与地表耦合程度降低。由此导致了信号捕集效果变弱，从而无法对油气设施外部异动进行有效监测。

5、中国实用新型专利cn203245831u公开了一种硬碱壳地表检波器埋置工具，其中，钢钎连接钢板和钢管，钢钎的一端有钢钎尖部，钢板为平状结构。在工作期间，通过旋转钢管使已经嵌入地表的钢钎沿着铅垂方向旋转，从而使钢钎松动，更容易把钢钎从地表拔出，不致使钢钎所打眼周围地表产生松动。钢板垂直焊接在钢钎平状端，作用为施工时通过对钢板水平面的调整保证钢钎平行于铅垂方向，增大钢钎平状端受力面积，提高施工效率。这种地表检波器埋置工具无法实现针对不同地表的良好适应性。

6、cn205120978u公开了一种具有硬地表快速检测功能的耦合检波器，其包括基座，以及设置于基座内部的传感器件。基座的顶部设置有用于信号传输的连接插座，基座的底部设置有用于与地表接触的耦合触角。通过将耦合触脚底部设计为球形结构，结合基座自身的配重对地表形成压力，使得耦合触脚能够与各种不平整硬地表待测面实现快速耦合，降低硬地表对弹性波检测带来的不利影响，提高检测效率和准确率。然而，尽管能适应各种不平整硬地表待测面，但这种耦合检波器仍然无法适应各种不同的地表介质。

7、目前使用的地震波传感器装置通常仅适应于单一地表情况，无法满足重点油气设施所处环境的多样性需求。因此，本领域需要研制一种新型的地震波传感器装置，其能够适用于不同地形、不同地表介质，从而提高地层耦合度及信号采集效果。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种地球物理信号检测装置，其能够有效地适用于不同地形、不同地表介质，具有增强的地层耦合度，从而改善了信号采集效果。

2、本发明的另一个目的是提供一种地球物理信号检测方法，该方法能够在不同地形、不同地表介质下具有改善的信号采集效果。

3、根据本发明的一个方面，提供了一种地球物理信号检测装置，包括：地球物理信号传感器、与所述地球物理信号传感器相连的传感器安装座，以及用于与地表形成接合的地表耦合座。其中，所述传感器安装座具有圆柱形的主体，以及形成在所述主体的底端处的安装法兰，在所述安装法兰中形成有用于与所述地球物理信号传感器的传感器外壳连接的通孔，在所述主体的底部设有用于与所述地表耦合座连接的第一连接孔。

4、在一个实施例中，所述地表耦合座构造成单锥构件，所述单锥构件包括处于下端的用于插入到地表中的锥体、处于上端的用于与所述传感器安装座的第一连接孔形成配合的连接段，以及处于所述锥体和连接段之间的紧固件。

5、在一个实施例中，所述地表耦合座构造成固定式三角尾锥构件，所述固定式三角尾锥构件包括大致三角形的平面主体，在所述平面主体的中心设有用于与所述第一连接孔相适配的第二连接孔。其中，所述平面主体的三个角部沿垂直于所述平面主体的方向弯折，从而形成用于与地表接触的三角形延伸部。

6、在一个实施例中，所述地表耦合座构造成可调式三角尾锥构件，所述可调式三角尾锥构件包括大致三角形的支撑板，以及设置在所述支撑板的各个角部处的可调构件，在所述平面主体的中心设有用于与所述第一连接孔相适配的第三连接孔。

7、在一个实施例中，各所述可调构件包括通过螺纹配合固定在所述支撑板的相应角部处的螺纹孔内的螺柱、设置在所述螺柱的末端处的圆锥体，以及套设在所述螺柱上的固定螺帽，其中，所述圆锥体和固定螺帽的外表面上至少局部地设有网纹压花。

8、在一个实施例中，所述地表耦合座还包括连接平台，所述连接平台构造成圆形板，所述圆形板的中心具有用于与所述第一连接孔相适配的第四连接孔，在所述圆形板的一个侧面上形成有圆形凹槽，用于容纳所述固定式三角尾锥构件的三角形延伸部的尖端或所述可调式三角尾锥构件的所述可调构件的圆锥体的尖端。

9、在一个实施例中，所述地球物理信号传感器是设置在油气设施附近的地震波传感器。

10、根据本发明的另一个方面，提供了一种地球物理信号检测方法，其利用如上所述的地球物理信号检测装置来进行。

11、在一个实施例中，在安静环境下：针对泥质的地表介质以及平坦或斜坡的地形，使用形式为单锥构件的地球物理信号检测装置；针对连续硬质的地表介质和平坦的地形来说，使用形式为固定式三角尾锥构件的地球物理信号检测装置；针对连续硬质的地表介质和有起伏的地形来说，使用形式为可调式三角尾锥构件的地球物理信号检测装置。

12、在一个实施例中，在安静环境下：针砾石土质的地表介质和平坦的地形，使用形式为单锥构件的地球物理信号检测装置以及形式为可调式三角尾锥构件的地球物理信号检测装置的组合；针对泥质/砾石土质的地表介质和有小起伏的地形以及针对砾石土质的地表介质和斜坡/山地的地形来说，使用形式为单锥构件的地球物理信号检测装置、形式为可调式三角尾锥构件的地球物理信号检测装置以及连接平台的组合。

13、在一个实施例中，在噪声环境下，将上述所述的地球物理信号检测装置埋入到插入到地表内的塑料管道内，所述塑料管道具有填土层。

14、在一个实施例中，所述地球物理信号检测方法用于检测油气设施附近的地震波。

技术特征：

1.一种地球物理信号检测装置，包括：地球物理信号传感器、与所述地球物理信号传感器相连的传感器安装座，以及用于与地表形成接合的地表耦合座，

2.根据权利要求1所述的地球物理信号检测装置，其特征在于，所述地表耦合座构造成单锥构件，所述单锥构件包括处于下端的用于插入到地表中的锥体、处于上端的用于与所述传感器安装座的第一连接孔形成配合的连接段，以及处于所述锥体和连接段之间的紧固件。

3.根据权利要求1所述的地球物理信号检测装置，其特征在于，所述地表耦合座构造成固定式三角尾锥构件，所述固定式三角尾锥构件包括大致三角形的平面主体，在所述平面主体的中心设有用于与所述第一连接孔相适配的第二连接孔，

4.根据权利要求1所述的地球物理信号检测装置，其特征在于，所述地表耦合座构造成可调式三角尾锥构件，所述可调式三角尾锥构件包括大致三角形的支撑板，以及设置在所述支撑板的各个角部处的可调构件，在所述平面主体的中心设有用于与所述第一连接孔相适配的第三连接孔。

5.根据权利要求4所述的地球物理信号检测装置，其特征在于，各所述可调构件包括通过螺纹配合固定在所述支撑板的相应角部处的螺纹孔内的螺柱、设置在所述螺柱的末端处的圆锥体，以及套设在所述螺柱上的固定螺帽，其中，所述圆锥体和固定螺帽的外表面上至少局部地设有网纹压花。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的地球物理信号检测装置，其特征在于，所述地表耦合座还包括连接平台，所述连接平台构造成圆形板，所述圆形板的中心具有用于与所述第一连接孔相适配的第四连接孔，在所述圆形板的一个侧面上形成有圆形凹槽，用于容纳所述固定式三角尾锥构件的三角形延伸部的尖端或所述可调式三角尾锥构件的所述可调构件的圆锥体的尖端。

7.根据权利要求2到6中任一项所述的地球物理信号检测装置，其特征在于，所述地球物理信号传感器是设置在油气设施附近的地震波传感器。

8.一种地球物理信号检测方法，其利用根据权利要求1所述的地球物理信号检测装置来进行。

9.根据权利要求8所述的地球物理信号检测方法，其特征在于，在安静环境下：

10.根据权利要求8所述的地球物理信号检测方法，其特征在于，在安静环境下：

11.根据权利要求8所述的地球物理信号检测方法，其特征在于，在噪声环境下，将根据权利要求1到7中任一项所述的地球物理信号检测装置埋入到插入到地表内的塑料管道内，所述塑料管道具有填土层。

12.根据权利要求8到11中任一项所述的地球物理信号检测方法，其特征在于，所述地球物理信号检测方法用于检测油气设施附近的地震波。

技术总结
本发明提供了一种地球物理信号检测装置，包括：地球物理信号传感器、与所述地球物理信号传感器相连的传感器安装座，以及用于与地表形成接合的地表耦合座。其中，所述传感器安装座具有圆柱形的主体，以及形成在所述主体的底端处的安装法兰，在所述安装法兰中形成有用于与所述地球物理信号传感器的传感器外壳连接的通孔，在所述主体的底部设有用于与所述地表耦合座连接的第一连接孔。本发明还提供了一种使用这种装置的地球物理信号检测方法。

技术研发人员：陈勇,靳彦欣,高凯歌,孙天礼,闫柯乐,李怡,卢书彤,任悦萌,赵超杰,王雪
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/9