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        地震觀測井測試研究

        2019-10-21 07:02:31劉繼偉郭延杰
        科學與信息化 2019年34期

        劉繼偉 郭延杰

        摘 要 為了提高赤峰中心地震臺地震監(jiān)測能力,赤峰中心地震臺新建地震觀測井用于安裝井下地震計。在安裝地震計前,需對地震觀測井進行測試,判斷是否其滿足觀測條件。通過測試,距離井口1m處時為0.612度,15m處時為0.185度,30m處時為0.089度,45m處時為0.695度,60m處時為0.960度,75m處時為0.430度,90m處時為0.576度,各點位的井斜度數(shù)均符合臺站深井建設的要求。對上述7個點位的噪聲測試表明,除1m點位處,其余點位均達到Ⅱ級臺基噪聲水平。綜合表明,該地震觀測井符合地震臺架設地震計的條件。

        關(guān)鍵詞 觀測井;井斜;噪聲分析

        赤峰地震觀測井地處內(nèi)蒙古赤峰市紅山區(qū)赤峰中心地震臺院內(nèi)。井口位于觀測屋外。套管外徑Φ146毫米、內(nèi)徑為Φ136毫米,井口套管高出地面約35厘米。成井深度為90米,井內(nèi)無水,井底斜度為0.576度。

        安裝的是GL-S120B井下甚甚寬頻帶地震計,地震計編號為G15102BH。數(shù)采型號為EDAS-24GN通用地震數(shù)據(jù)采集器服務器,數(shù)采編號為:G15175DR3。安裝底座為落底式底座。

        1GL-S120B井下地震計主要技術(shù)指標

        2測試工作

        11月29日,工作人員進行了井口處理、盤線以及安裝井口支架和滑輪;通井確認井壁光滑不出現(xiàn)卡點,測井深90米。安裝落地式底座于井底位置處,陀螺儀測量底座方位和井斜度,同時根據(jù)課題要求測試另外六個點的斜度,并測試對應每個點的噪聲值。對線,焊接密封桶接線柱,密封筒接線柱用環(huán)氧樹脂密封。

        11月30日,環(huán)氧樹脂凝固后,安裝60秒寬頻帶地震計于井底位置處。接數(shù)采測試,調(diào)零正常,標定正常,東西向波形異常,如圖1所示。查找原因,排除外界問題,重新更換地震計,同時為了節(jié)約時間,在距井口75米處安裝卡壁底座,新更換的120秒甚寬帶地震計(編號G15105BH)安裝在該處,接數(shù)采測試,調(diào)零正常,標定正常,波形記錄正常。

        12月1日,從數(shù)采下載數(shù)據(jù)計算75米處噪聲值,初步計算為Ⅱ類臺基。鎖擺后將卡壁底座固定在60米位置處,記錄該處臺基噪聲,當天14時從數(shù)采下載數(shù)據(jù)并計算60米處噪聲值,鎖擺后將卡壁底座固定在45米處,記錄該處噪聲波形。

        12月2日,從數(shù)采下載數(shù)據(jù)計算45米處噪聲值,鎖擺后將卡壁底座固定在30米位置處,記錄該處噪聲波形,下午到達臺站,從數(shù)采下載數(shù)據(jù)并計算30米處噪聲值,鎖擺后將卡壁底座固定在15米處,記錄該處噪聲波形。

        圖1 異常波形圖(編號G12014BH)

        12月3日,從數(shù)采下載數(shù)據(jù)計算45米處噪聲值,鎖擺后將卡壁底座固定在1米位置處,記錄該處噪聲波形,由于在井口處白天干擾較大,所以記錄時間較長。

        12月4日,從數(shù)采下載數(shù)據(jù)計算1米處噪聲值,鎖擺后將卡壁底座取出,地震計放在井底,接數(shù)采測試,調(diào)零正常,標定正常,垂直向波形穩(wěn)定較慢,記錄波形發(fā)現(xiàn)南北向波形異常,如圖2所示,排除外界原因后,重新更換地震計(編號G150102BH),開擺正常,調(diào)零正常,標定正常,垂直向波形穩(wěn)定較慢,重新調(diào)零后波形正常。

        12月5日,從數(shù)采下載波形,發(fā)現(xiàn)垂直向和南北向有階躍凸起干擾,如圖3所示,于是考慮重新調(diào)零,再開鎖擺,高頻干擾消失,記錄波形無問題后,將鎧裝電纜接入觀測室,內(nèi)部集成,同時和臺站現(xiàn)有的CTS-1EF甚寬帶地震計用以做方位角對比。

        3井斜測定

        使用TLX-01A光纖陀螺連續(xù)測斜儀測量井斜,井斜詳細測定值如下所示:

        4噪聲分析

        臺基噪聲功率譜密度測試的數(shù)據(jù),是用來評估地震臺站臺基背景噪聲的高低,在新臺址勘選時作為選臺的依據(jù)。對于已經(jīng)投入正式觀測的臺站,進行定期測定臺基噪聲,其累計的歷史噪聲數(shù)據(jù),用來評估臺站觀測環(huán)境的變遷。中國地震局已經(jīng)制定了“地震測震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求”,規(guī)定臺基背景噪聲在1-20Hz 頻帶范圍的速度RMS 值作為評估標準。共分為5級臺基(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),下面列出評估的標準,單位:m/s:

        Ⅰ級臺基噪聲水平:RMS<3.16×10-8m/s

        Ⅱ級臺基噪聲水平:3.16×10-8m/s ≤RMS<1.00×10-7m/s

        Ⅲ級臺基噪聲水平:1.00×10-7m/s ≤RMS<3.16×10-7m/s

        Ⅳ級臺基噪聲水平:3.16×10-7m/s ≤RMS<1.00×10-6m/s

        Ⅴ級臺基噪聲水平:1.00×10-6m/s ≤RMS<3.16×10-6m/s

        對其總共測試7個點的噪聲,距井口深度為1m、15m、30m、45m、60m、75m、90m測試點。

        經(jīng)計算,各位置處1-20Hz各倍頻程帶寬的平均噪聲RMS值(m/s)如下:

        5測試結(jié)果分析

        6結(jié)束語

        本文測量了赤峰中心地震臺7個點的井斜,分別是1m處時為0.612度,15m處時為0.185度,30m處時為0.089度,45m處時為0.695度,60m處時為0.960度,75m處時為0.430度,90m處時為0.576度,各點位的井斜度數(shù)均符合臺站深井建設的要求。通過對以上7個點的噪聲測試,除了1m處距離地面較近,受外界環(huán)境干擾外,其余點位均達到Ⅱ級臺基噪聲水平。

        參考文獻

        [1] 郭德順,陳建濤,謝劍波,等.汕頭試驗井地面與井下環(huán)境地噪聲對比測試分析[J].華南地震,2014,34(3):57-64.

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