地震觀測井測試研究

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(jìn)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(shè)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(dá)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(shè)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(wù)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(biāo)

2測試工作

11月29日，工作人員進(jìn)行了井口處理、盤線以及安裝井口支架和滑輪;通井確認(rèn)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(yīng)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(biāo)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(biāo)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(dāng)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(dá)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(biāo)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(biāo)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(xì)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)。共分為5級臺基（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ），下面列出評估的標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)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(dá)到Ⅱ級臺基噪聲水平。

參考文獻(xiàn)

[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.