本实用新型专利技术是公开一种地震地下流体观测井，该观测井垂直于地层走向设置，观测井深依据观测井所在位置的岩石种类确定，深度约20-100米，观测井中心居中安装了耐腐蚀密封不锈钢套管，采用水泥在观测井底部和顶部固定所述套管，形成观测井水泥浆密封圈底层和顶层，另外在不锈钢套管的轴向中心位置，采用不锈钢卡固定套管，其特征在于，在套管和井壁之间的空隙中，按90度圆心角间隔均匀埋置了4根传输频带宽度在30兆赫至数百兆赫之间的多模光纤维，该光纤维呈螺旋形状，4根多模光纤维的底端采用耐腐蚀水泥固定在井底；在套管和井壁之间的空隙中填充直径约为0.5-1毫米的均匀矿石颗粒，形成了均匀的孔隙介质层。本实用新型专利技术不受电磁干扰、无短路负载、防噪声及信号稳健，保持螺旋形状提高光纤维对孔隙压波的感应灵敏度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及地球物理和防震减灾
，是一种测定地震前兆孔隙压扩散系数异常动态信息的方法，采用高分辨率光纤维传感器，采集地震剪切波激发的动态孔隙压数据，根据孔隙压的传播理论与极大似然反褶积时空守恒方法获取与剪切波关联的动态孔隙压扩散系数特征尺度，为地震预测提供具有震源物理意义的科学的决策参数，主要设备是地震观测井结构及光纤维传感器、基于布里渊散射时域解析模式测定原理的孔隙压数据解析系统、动态孔隙压扩散系数极大似然反褶积时空守恒方法数据解析系统和基于权重积分传递函数的数据处理系统。
技术介绍
中国是地震灾害多发的国家，已造成严重生命财产损失，获取具有震源物理意义的特征参数，提高地震预测能力的科学性和准确性，对优质服务《中华人民共和国防震减灾法》具有重大的国家战略安全和经济意义。地壳流体对地震前兆最为敏感，包涵丰富的震源物理动态信息，地下水位受大气降水、固体潮、地壳应力及地震剪切波的影响，监测地震地下水位异常变化，已经成为国内外提取地震前兆的主要途径之一。中国地震局登记的地震地下水位观测井587个水位测项，安装地震地下水位测定仪器即数字化观测仪器LN-3型与模拟观测(图纸记录)SW-40型，采集井水位的动态变化数据，根据人为经验判定井水位异常变化(突跃、振荡现象)是否为地震前兆。地震震源产生的剪切波激发孔隙压波，孔隙压波扰动地震观测井和其所在含水层中的流态，导致井水位发生变化，井水位变化存在滞后效应，其时间尺度超过了地震激发的孔隙压波传播的周期，孔隙压波传播特征为高频信号衰减慢，低频信号衰减快。地震地下水位数字化观测仪器LN-3型采用石英压力传感器，采样频率1/60赫兹， 接收函数采用观测井井水位变化产生的压力差与电压之间的关系，通过电缆将电压信号传输给终端数据处理系统，监测的井水位动态信号信噪比低、频带窄、信号不稳定，仪器漂移严重，易被雷电击毁，传感器易受电磁干扰、发生短路负载等缺陷，难以获取可靠的地震前兆数据，而且制造成本和运营成本高，有很大的局限性。模拟观测(图纸记录)SW-40型模拟记录使用浮子式传感器，存在采样率低、噪声高的缺陷。传统的监测井水位动态变化数据难以获取地震震源物理信息。因此，开发一种信噪比高、空间动态分辨率高、信号稳健的地震前兆孔隙压扩散系数异常动态信息的方法，获取具有震源物理意义的地震预测参数，是一个越来越需要正视、 迫切解决的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种获得信噪比高、空间动态分辨率高、 信号稳健的地震前兆孔隙压扩散系数异常动态信息的方法，为此提供一种为了实现获得异3常动态信息的地震地下流体观测井，以该观测井中的空间高分辨率光纤维传感器采集地震剪切波激发的孔隙压动态响应数据，并通过极大似然反褶积时空守恒方法获取与剪切波关联的动态孔隙压扩散系数特征尺度的技术。采用该观测井中的高分辨率光纤维传感器，采集地震剪切波激发的动态孔隙压数据，根据孔隙压的传播理论与极大似然反褶积时空守恒方法获取与剪切波关联的动态孔隙压扩散系数特征尺度，为地震预测提供具有震源物理意义的科学的决策参数，主要设备是地震观测井结构及光纤维传感器、基于布里渊散射时域解析模式测定原理的孔隙压数据解析系统、动态孔隙压扩散系数极大似然反褶积时空守恒方法数据解析系统和基于权重积分传递函数的数据处理系统。本技术的技术解决方案是提供一种地震地下流体观测井，该观测井垂直于地层走向设置，观测井深依据观测井所在位置的岩石种类确定，深度约20-100米，观测井中心居中安装了耐腐蚀密封不锈钢套管，采用水泥在观测井底部和顶部固定套管，形成观测井水泥浆密封圈底层和顶层，另外在不锈钢套管的轴向中心位置，采用不锈钢卡固定套管，其特征在于，在套管和井壁之间的空隙中，按90度圆心角间隔均勻埋置了 4根传输频带宽度在30兆赫至数百兆赫之间的多模光纤维，该光纤维呈螺旋形状，4根多模光纤维的底端采用耐腐蚀水泥固定在井底；在套管和井壁之间的空隙中填充直径约为0. 5-1毫米的均勻矿石颗粒，形成了均勻的孔隙介质层。对于所述的地震地下流体观测井，当观测井位于裂隙发育的饱和花岗岩中时，观测井深度控制在20-50米。对于所述的地震地下流体观测井，当观测井位于孔隙发育的饱和砂岩中时，观测井深度控制在50-100米。对于所述的地震地下流体观测井，套管外周与观测井井壁之间的距离为2-3厘米。对于所述的地震地下流体观测井，不锈钢套管内部充满空气并密闭，观测井水泥浆密封圈底层和顶层的厚度20-50厘米。对于所述的地震地下流体观测井，其特征在于，观测井井孔的直径10-15厘米。对于所述的地震地下流体观测井，其特征在于，矿石颗粒为石英颗粒或砂岩颗粒。本技术不受电磁干扰、无短路负载、防噪声及信号稳健，保持螺旋形状提高光纤维对孔隙压波的感应灵敏度，用4根光纤维传感器测定的动态孔隙压数据联合率定孔隙压扩散系数特征尺度，准确识别孔隙压波传播方向。而且由于均勻孔隙介质层为饱和石英颗粒孔隙介质层或饱和砂岩颗粒孔隙介质层，其中饱和流体广义地壳流体，提高孔隙压波阵面的有效传播面积，增强孔隙压波能量，保证信号稳健。再有，极大似然反褶积时空守恒方法集成数据解析系统保证单个地震观测井动态孔隙压扩散系数特征尺度解的唯一性，动态孔隙压扩散系数特征尺度只与地震剪切波关联，达到零噪声污染。更有，通过至少三个地震观测井的孔隙压扩散系数特征尺度，对产生地震剪切波的震源进行高精度地震定位，对地震的科学预测提供决策依据，在国际上尚未见报道。附图说明图1是本技术的地震观测井结构及光纤维安装示意图。图2是图1的A-A剖面图。图3是本技术基于观测井的测定地震前兆孔隙压扩散系数异常动态信息的系统示意图。图中1为观测井水泥浆密封圈顶层、2为孔隙介质层、3为耐腐蚀密封不锈钢套管、4为井壁、5为不锈钢卡、6为岩体(花岗岩或砂岩)、7多模光纤维、8观测井水泥浆密封圈底层、11为地震剪切波、12为基于布里渊散射时域解析模式测定原理的数据采集和解析系统、13为极大似然反褶积时空守恒方法数据解析系统、14基于权重积分方法传递函数的数据解析系统、15为无线网络信号传输系统、16为远程数据管理系统。具体实施方式下面结合图1、图2、图3描述本技术的方法。如图1和图2所示，为本技术一种地震地下流体观测井的实施例，该观测井垂直于地层走向设置，观测井深依据观测井所在位置的岩石种类确定，深度约20-100米。当观测井位于裂隙发育的饱和花岗岩中时，观测井深度控制在20-50米；当观测井位于孔隙发育的饱和砂岩中时，观测井深度控制在50-100米。观测井中心居中安装了耐腐蚀密封不锈钢套管3，不锈钢套管3内部充满空气并封闭，在距离观测井底部和顶部井口，采用水泥固定套管3，形成观测井水泥浆密封圈底层1和顶层8，在不锈钢套管3的轴向中心位置，采用不锈钢卡5固定套管3，在套管3和井壁4之间的空隙中，按90度圆心角间隔均勻埋置了 4根传输频带宽度在30兆赫至数百兆赫之间的多模光纤维7，该光纤维呈螺旋形状，4根多模光纤维7的底端采用耐腐蚀水泥固定在井底；并且在套管3和井壁4之间的空隙中填充直径约为0. 5-1毫米的均勻石英颗粒或砂岩颗粒，形成了饱和均勻的石英或砂岩颗粒孔隙介质层。套管3外周与观测井本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨多兴，薛自求，刘耀炜，谢富仁，
申请(专利权)人：中国地震局地壳应力研究所，
类型：实用新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。