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地震观测井测试研究

刘继伟 郭延杰

摘 要 为了提高赤峰中心地震台地震监测能力，赤峰中心地震台新建地震观测井用于安装井下地震计。在安装地震计前，需对地震观测井进行测试，判断是否其满足观测条件。通过测试，距离井口1m处时为0.612度，15m处时为0.185度，30m处时为0.089度，45m处时为0.695度，60m处时为0.960度，75m处时为0.430度，90m处时为0.576度，各点位的井斜度数均符合台站深井建设的要求。对上述7个点位的噪声测试表明，除1m点位处，其余点位均达到Ⅱ级台基噪声水平。综合表明，该地震观测井符合地震台架设地震计的条件。
关键词 观测井;井斜;噪声分析
赤峰地震观测井地处内蒙古赤峰市红山区赤峰中心地震台院内。井口位于观测屋外。套管外径Φ146毫米、内径为Φ136毫米，井口套管高出地面约35厘米。成井深度为90米，井内无水，井底斜度为0.576度。
安装的是GL-S120B井下甚甚宽频带地震计，地震计编号为G15102BH。数采型号为EDAS-24GN通用地震数据采集器服务器，数采编号为：G15175DR3。安装底座为落底式底座。
1GL-S120B井下地震计主要技术指标
2测试工作
11月29日，工作人员进行了井口处理、盘线以及安装井口支架和滑轮;通井确认井壁光滑不出现卡点，测井深90米。安装落地式底座于井底位置处，陀螺仪测量底座方位和井斜度，同时根据课题要求测试另外六个点的斜度，并测试对应每个点的噪声值。对线，焊接密封桶接线柱，密封筒接线柱用环氧树脂密封。
11月30日，环氧树脂凝固后，安装60秒宽频带地震计于井底位置处。接数采测试，调零正常，标定正常，东西向波形异常，如图1所示。查找原因，排除外界问题，重新更换地震计，同时为了节约时间，在距井口75米处安装卡壁底座，新更换的120秒甚宽带地震计（编号G15105BH）安装在该处，接数采测试，调零正常，标定正常，波形记录正常。
12月1日，从数采下载数据计算75米处噪声值，初步计算为Ⅱ类台基。锁摆后将卡壁底座固定在60米位置处，记录该处台基噪声，当天14时从数采下载数据并计算60米处噪声值，锁摆后将卡壁底座固定在45米处，记录该处噪声波形。
12月2日，从数采下载数据计算45米处噪声值，锁摆后将卡壁底座固定在30米位置处，记录该处噪声波形，下午到达台站，从数采下载数据并计算30米处噪声值，锁摆后将卡壁底座固定在15米处，记录该处噪声波形。
图1 异常波形图（编号G12014BH）
12月3日，从数采下载数据计算45米处噪声值，锁摆后将卡壁底座固定在1米位置处，记录该处噪声波形，由于在井口处白天干扰较大，所以记录时间较长。
12月4日，从数采下载数据计算1米处噪声值，锁摆后将卡壁底座取出，地震计放在井底，接数采测试，调零正常，标定正常，垂直向波形稳定较慢，记录波形发现南北向波形异常，如图2所示，排除外界原因后，重新更换地震计（编号G150102BH），开摆正常，调零正常，标定正常，垂直向波形稳定较慢，重新调零后波形正常。
12月5日，从数采下载波形，发现垂直向和南北向有阶跃凸起干扰，如图3所示，于是考虑重新调零，再开锁摆，高频干扰消失，记录波形无问题后，将铠装电缆接入观测室，内部集成，同时和台站现有的CTS-1EF甚寬带地震计用以做方位角对比。
3井斜测定
使用TLX-01A光纤陀螺连续测斜仪测量井斜，井斜详细测定值如下所示：
4噪声分析
台基噪声功率谱密度测试的数据，是用来评估地震台站台基背景噪声的高低，在新台址勘选时作为选台的依据。对于已经投入正式观测的台站，进行定期测定台基噪声，其累计的历史噪声数据，用来评估台站观测环境的变迁。中国地震局已经制定了“地震测震台站观测环境技术要求”，规定台基背景噪声在1-20Hz 频带范围的速度RMS 值作为评估标准。共分为5级台基（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ），下面列出评估的标准，单位：m/s：
Ⅰ级台基噪声水平：RMS
Ⅱ级台基噪声水平：3.16×10-8m/s ≤RMS
Ⅲ级台基噪声水平：1.00×10-7m/s ≤RMS
Ⅳ级台基噪声水平：3.16×10-7m/s ≤RMS
Ⅴ级台基噪声水平：1.00×10-6m/s ≤RMS
对其总共测试7个点的噪声，距井口深度为1m、15m、30m、45m、60m、75m、90m测试点。
经计算，各位置处1-20Hz各倍频程带宽的平均噪声RMS值（m/s）如下：
5测试结果分析
6结束语
本文测量了赤峰中心地震台7个点的井斜，分别是1m处时为0.612度，15m处时为0.185度，30m处时为0.089度，45m处时为0.695度，60m处时为0.960度，75m处时为0.430度，90m处时为0.576度，各点位的井斜度数均符合台站深井建设的要求。通过对以上7个点的噪声测试，除了1m处距离地面较近，受外界环境干扰外，其余点位均达到Ⅱ级台基噪声水平。
参考文献
[1] 郭德顺，陈建涛，谢剑波，等.汕头试验井地面与井下环境地噪声对比测试分析[J].华南地震，2014，34（3）：57-64.
科学与信息化2019年34期
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