检波器测试仪测试信号时序分析

动圈式检波器由于自身线圈结构的特点,在测试中不可避免会产生和引入各种脉冲振荡等干扰信号,本文通过对测试仪在测试直流电阻、阻尼系数、自然频率和灵敏度、失真度等过程时序信号的详尽分析,重点分析了其测试阻尼系数、自然频率和灵敏度等三项参数时阻尼衰减震荡信号的信号衰减特征,在此基础上给出了检波器测试和测试仪设计应用及校准中需要注意的问题。

井中永置式套管外三分量光纤MEMS地震检波器研究

针对非常规油气井套管外永置式微振动监测,研制了一种基于光纤法布里帕罗(F-P)干涉原理和微机电(MEMS)技术的三分量光纤MEMS地震检波器,将微地震信号转化为F-P腔长的变化,通过超快光谱探测技术和动态白光干涉解调技术实现高速解调。设计并理论仿真了μm/g量级的高灵敏度MEMS加速度芯片,突破大深度双面套刻工艺完成芯片样品制造。采用高集成度小型化结构设计、无胶封装工艺设计和陶瓷微加工工艺实现25 mm微型外径,满足套管外永置式安装要求,提高了高温检测精度。在实验室完成了检波器与标准电学加速度计的性能对比测试,结果表明:检波器可耐受175 MPa高压和180℃高温,灵敏度分别为1.2382,1.2590,1.0862μm/g,工作频带为0~350 Hz,量程为±5 g,线性度误差<0.01%,抗横向串扰能力<5%。研制的检波器耐高温高压、尺寸小巧、灵敏度高、线性度良好,在非常规油气井储层压裂改造和采油气生产过程中,永置式套管外的三分量光纤MEMS地震检波器可以发挥重要的监测作用。

常用模拟地震检波器接收效果对比

自从地震勘探技术问世以来,地震检波器的接收效果就始终是行业内技术人员持续关注的技术问题。客观、全面、准确评价检波器的接收效果是地震勘探项目设备选型的基础,也是提高地震资料品质的关键。本文主要针对目前行业内常见的一些模拟检波器芯体在同源激励条件下的响应情况进行了幅值、相位和频谱等方面的对比和分析。

对3种典型检波器及其数据的几点看法

动圈式检波器与压电式检波器是当前石油地震勘探中应用最为广泛的两类检波器,典型代表包括动圈式速度检波器、水中压电式压力检波器以及陆上压电式加速度检波器。分析了3种检波器的物理结构、力学模型、等效电路以及传输函数,实际数据证明动圈式检波器拾取的地表振动速度与陆地压电检波器拾取的地表振动加速度在主要频带内是等效的,但后者一致性稍差。水中压电式检波器(简称水检)是压力型检波器,不是加速度型检波器,其与动圈式速度检波器或者MEMS加速度检波器(简称陆检)是组成双检海底电缆(OBC)与海底节点(OBN)施工、采用双检合并技术消除水层鸣震的装备基础。当前双检合并技术的几个假设前提,如地震波场是平面波场,检波器距离海底非常近但二者并不接触,不考虑耦合效应,不考虑检波系统的机电效应等,在实际生产中并不满足。因此,提高双检合并技术的实用性需要对以上假设条件进行更深入的研究并采取相应的工程措施。考虑到检波器的主要功能是“忠实地记录大地振动”,野外经由电路提频的做法不应提倡。此外,对比了容易混淆的两种检波器分类方法并清晰地展示了检波器的分类标准及其对数据的影响。

矿井地震检波器安装方式对信号采集的影响研究

为了提高矿井地震的探测效果,基于矿井地震勘探原理,结合国内外现有矿井地震检波器使用情况,以赵固一矿井下地震探测为工程试验,采用理论分析、现场实测等方式,确定矿井地震检波器的不同安装方式对采集信号的影响。研究表明:矿井地震检波器的安装方式会直接影响地震信号的采集质量,在常用的孔内安装、锚索安装、钢钎安装3种方式中,采集信号质量呈“孔中安装>锚杆安装>钢钎安装”趋势,孔中安装方式的检波器采集信号更加清晰、稳定。

宽频拖曳式地震检波器的面波精细化探测成像

传统的主动源面波仪采用锥形速度型检波器,具有频带窄、纵向分辨率低的缺点。传统装置移动测点需人工手动逐一移动检波器,无法低成本快速采集高密度面波数据,横向分辨率低。文中提出适应于硬化路面的拖曳式地震面波数据采集方法,设计重力耦合加速度检波器,线性、阵列拖曳式检波器串结构,提出高采样以提高面波探测精度的方法,实现高密度、小道距、高采样率、宽频数据采集。分析模型数据和实测数据在不同采样率时的结果表明,高采样能压制噪声干扰增强低频能量,保证足够的探测深度;检波器采集的面波数据,能保证在足够的深度范围内精细地刻画速度层的变化,查明潜在的塌陷位置。将拖曳式地震检波器应用于城市道路塌陷探测,体现高效采集、精细探测的优势。

基于轴承式杠杆机构的光纤光栅高频地震检波器设计

针对目前高频段信号波的研究相对薄弱的问题,设计了一种基于轴承式杠杆机构的光纤光栅高频地震检波器。该检波器以杠杆机构和其中的轴承支点为创新点,使用仿真软件对检波器模型进行了静态结构分析、模态分析和谐波响应分析。仿真结果表明:该地震检波器的仿真灵敏度为64.588 pm/g,仿真固有频率为1638.5 Hz;调整杠杆放大机构动力臂与阻力臂长度比例和摆线铰链的切割半径,得到检波器的仿真固有频率为1204.4 Hz,仿真灵敏度为75.56 pm/g。

基于新型加速度型检波器在城市浅层-超浅层地震波联合勘探中的实验研究

目前在浅层地震反射法中常用自然频率为60~100 Hz传统速度型检波器,经常遇到近震源道记录中反射波与干扰波(主要为面波)很难分辨的现象,需要一定的偏移距才能将其分辨清楚。同时最大偏移距又不能过大,由于目标层埋深很浅,若排列长度过大,记录的多为折射波,所以需要采用短排列、小道间距进行数据采集。在超浅层地震勘探中常采用多道面波分析技术(MASW),MASW是从多道地震数据记录中提取面波进行横波速度反演从而获取超浅层的第四系分层剖面。MASW中通常选用自然频率为4.5 Hz传统速度型检波器。两种勘探方式需要两种不同频率检波器,施工效率大大降低。针对上述问题,研究应用新型高灵敏度、频率范围较宽的加速度型检波器同时采集反射、面波数据。在采集数据时兼顾反射波最佳窗口技术和多道面波法最佳窗口技术,实现一次数据采集,两种不同地震信号处理方法,获得浅层地震反射剖面和超浅层横波速度剖面,可以达到相互验证相互补充的效果。

四川盆地地震采集检波器体耦合埋置技术

1.目的。随着四川盆地油气勘探目标向隐蔽性地质目标转移,对地震资料保真度和分辨率提出更高要求。地震检波器是油气地震勘探关键设备之一,直接关系到地震资料品质的优劣。理想条件下,检波器接收到的信号反映了表土真实的机械振动情况,但实际的地震波接收过程受检波器自身性能及检波器表土耦合问题的制约,会影响接收到的地震波动力学特征信号。因此,笔者基于外界噪声投射原理、检波器与表土耦合响应影响因子分析,提出了四川盆地地震采集检波器“体耦合”埋置技术。

地震检波器的发展方向

通过对国内外各种检波器的类型及型号 ,从工作原理、工作目标、工作对象和工作特点等几个方面进行系统的分析 ,对各类检波器影响地震勘探精度的因素进行归纳 ,对检波器今后的发展方向 ,提出了明确的看法。常规动圈式检波器还会在降低失真 ,减小参数误差 ,消除假频和提高可靠性方面继续发展。但突破动圈式检波器工作原理的光纤数字检波器 。

面向宽频采集的新型检波器研发与应用

拓宽地震信号频带范围,实现宽频地震采集,是提高地震分辨率和成像精度的关键,用于宽频地震采集的检波器要求具有单点单支、频带宽、灵敏度高、保真度高、理想的幅频相频响应等特性。基于现有电磁式动圈检波器和MEMS数字检波器工作原理和实际应用效果分析,结合两种检波器的技术优势,开展了新型检波器的设计和研发,并对新型检波器进行了特性参数实验室测试,验证了新型检波器的宽频特性。将新型检波器与自然频率为10Hz和5Hz的动圈检波器以及MEMS数字检波器进行了地震数据采集对比和数据处理分析,结果表明,新型检波器具有频带宽的优势,获得的剖面层间信息更为丰富,地震分辨率和成像精度明显提高,具有很好的应用前景。

EAST离子回旋加热高频检波器设计与校准

高频检波器在EAST离子回旋加热系统(ICRH)功率测量中是必不可少的。为了解决高频检波器在ICRH系统中的应用问题,设计了适用于该系统的高频检波器,并测试了高频检波器的性能。首先,使用NI Multisim 14.0软件对其电路结构进行了仿真分析。然后,利用LABVIEW编写了自动标定程序,以测试高频检波器在实际工作环境下的响应时间、幅值区域线性度和可靠稳定性。试验结果表明,高频检波器可在0~10 V工作环境内运行,并且其线性区域符合系统的宽频要求,确保了数据测量的可靠性与准确性。此外,高频检波器也表现出良好的稳定性,能够满足在高频噪声与强电磁干扰环境下长期使用的需求。试验结果证明高频检波器可成功用于EAST离子回旋加热系统中的数据测量。

SNT-200检波器测试仪

检波器测试仪是一种用于检波器直流电阻、自然频率、阻尼系数、灵敏度、失真度、极性等关键指标检测的物探专用计量仪器,其性能优劣直接影响地震采集数据的准确性。本文主要介绍了SNT-200这一新型检波器测试仪的设计原理、硬件组成、系统菜单;并通过与国内外多种型号检波器测试仪的技术指标、物理参数及测试性能进行对比,表明SNT-200检波器测试仪是检波器生产制造及野外检波器串参数测试的有效仪器。

检波器测试仪示值误差的测量不确定度评定

检波器测试仪是测量地震检波器直流电阻、阻尼系数、自然频率、灵敏度、失真度、绝缘电阻六项综合参数的石油物探专用计量仪器。为确保检波器测试仪测得值的准确可靠,本文按照JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和SY/T 6639-2012《检波器测试仪校准方法》要求,对检波器测试仪自然频率示值误差的测量不确定度进行评定,且评定过程适用于其他五项参数,为研发和使用人员提供了参考。

顺变柱体式光纤微地震检波器研制及实验

为满足油气勘探开发微地震监测的需求,基于非平衡迈克尔逊干涉仪设计了一种新型弹性顺变柱体式光纤加速度微地震检波器,建立了检波器特征参数力学分析理论模型。通过与标准压电式光纤加速度检波器进行室内振动模拟对比测试,该新型光纤检波器的灵敏度> 40 dB、谐振频率>1.2 kHz,实验测试数据与理论模型计算结果具有很好的吻合度,结合水力压裂射孔信号现场探测效果,表明所研制的光纤检波器在探测油气勘探开发弱震级、高频微地震信号方面具备可行性。

利用折射波的海底节点地震三分量检波器重定向方法

在海底节点(Ocean Bottom Nodes,OBN)地震中,因为水下检波器实际姿态的任意性,三分量检波器的重定向成为OBN勘探需解决的首要问题。为此,提出一种根据折射波偏振特性进行OBN三分量检波器重定向的方法。首先,引入三个欧拉角描述坐标系的旋转,给出检波点两侧炮点产生折射波偏振矢量的三种特性,并根据该三种特性建立误差函数以描述检波器姿态与设计姿态的偏差;然后,利用不同欧拉角对原始地震记录进行旋转,每次旋转后求取检波点两侧炮点产生折射波的偏振矢量,并计算相应的误差函数,误差函数最小的欧拉角即为姿态校正角;最后,利用求取的校正角对原始地震记录进行校正,即可实现检波器重新定向,从而将实际采集信号校正到检波器沿设计方位放置时应有的地震记录。模型试验和实际数据处理结果表明,该方法易于实现且计算精度高,可用于未安装罗经姿态传感器的OBN地震数据校正。

检波器反褶积对低频信息的补偿作用

动圈式模拟检波器接收到的数据在自然频率以下的低频成分被大幅度衰减,这种相当于物理滤波的低频衰减可用传递函数做数学描述。从确定型号检波器的特性参数(如自然频率、阻尼、灵敏度等),易得检波器系统的传递函数(频率效应),再通过"检波器反褶积"补偿此低频衰减。该补偿会受到检波器允差和"非检波器振动系统输出噪声"两因素的影响。研究表明:对于目前广泛采用的10Hz自然频率动圈式模拟检波器(如20DX),在当前地震勘探背景(多次覆盖、强噪声、耦合条件差异大且极弱信号识别能力有限)下,上述两个因素对反褶积效果(表现为信噪比)影响较小;通过检波器反褶积可将动圈式检波器损失的低频数据恢复到与MEMS数字检波器(无低频衰减)相当的水平;对所有通过模拟检波器采集的以往地震数据(现场施加低截滤波的除外)做检波器反褶积,可提高采集数据中低频分量的占比,为后续处理、解释提供更宽频的高质量基础数据。

一种多功能全数字MEMS三分量检波器设计

针对复杂条件下多波地震勘探施工的适应能力及设备的抗干扰问题,设计了一种以MEMS传感器组为核心的多功能全数字三分量检波器。以高性能低功耗的STM32F4为控制中心,集成三分量MEMS加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪、倾角传感器等组成多功能检波器,设计多路可配置信号调理模块,提高系统动态范围及带宽,配合软并行采集技术构成可扩展裁剪的分级式全数字三分量检波器,并对外提供IP地址自适应的高速RS485传输通信接口,实测检波器动态范围达120 d B以上,A/D有效分辨率达20位以上,噪声水平小于8μV。检波器已经应用于数字VSP系统,野外试验显示设计的检波器具有较高的分辨率和一致性。

数字检波器与模拟检波器采集效果对比

传统模拟检波器具有频带窄、动态范围小、灵敏度低、一致性差等缺陷,严重制约了高分辨率地震勘探的发展。理论对比发现,SVSM、陆用压电等数字检波器在提高分辨率方面有独特的效果。本文在大量野外试验的基础上,根据实际取得的地震资料效果,对几种数字和传统模拟检波器的采集效果进行了深入地对比分析。现场试验资料分析结果表明,在信噪比较高的地区使用数字检波器可提高分辨率,这与理论分析结论符合性很高。应用该认识开展二维资料采集,得到了预期的剖面叠加效果,为高分辨率地震勘探技术的发展积累了一些重要经验。

均方根值-平均值检波器的实测对比与研究

介绍了CISPR 13:2009中为均方根值-平均值(CRMS)检波器规定的限值。选取了代表性的样品,使用CRMS检波器、传统平均值(AV)检波器、新型平均值(CAV)检波器和准峰值(QP)检波器进行电源端子骚扰电压和辐射骚扰场强测量。根据测试结果,提出CISPR13:2009中针对CRMS检波器规定的限值需要再进行研究。