井下综合观测技术发展现状.pdfVIP

第9卷第l期 震灾防御技术 V01．9，No．1 2014年3月 for DisasterPrevention TechnologyEarthquake Mat．。2014 董云开，李宏，2014．井下综合观测技术发展现状．震灾防御技术，9(1)：149—158 井下综合观测技术发展现状1 董云开李宏 (中国地震局地壳应力研究所，地壳动力学重点实验室，北京100085) 摘要21世纪以来，井下观测以日、美等国为首迅速进入“深钻井，多分量，宽频带”的发展时期， 我国也紧随其后开始了井下综合观测技术的研究。本文介绍了10年来井下综合观测技术在世界各国大 陆、大洋科学钻探工程中的应用，展示了各国井下综合观测技术上的成果，并分析比较了各种技术的 特点，最后对深井高温高压环境、多测项集成技术和井下安装检测工艺等关键问题进行了分析和总结。 在我国，井下综合观测仍属于技术创新项目，虽然第一批井下综合观测系统已成功研制出来，并在500m 以内的钻孔中进行了小规模的实验，但成功经验较少，与技术领先的发达国家相比仍有不小的差距。 关键词：地震 深井观测 井下综合观测技术 科学钻探 引言 地震学是观测的科学，观测技术是其发展的基础。纵观整个地震学发展历史，每一个阶 Cecchi于 段的进步都和观测技术的发展密不可分。第一台近代地震仪由意大利人Fillippo 1875年发明，并在此基础上创建了近代地震学；20世纪上半叶，地震仪从机械式放大发展到 电子放大，由此观测到了更多的地震现象，人们对于地震和地球内部结构的认识产生了一个 飞跃，这个时期是经典地震学的创业阶段；70年代至20世纪末，以数字化技术和电子反馈 技术为基础，大量以数字化、宽频带、大动态、高精度、定量化为特征的地震观测和地震前 兆观测技术，推动了现代地震学出现了一个新的飞跃，世界各国纷纷投入巨资，竞相发展各 种数字观测技术并组建观测台网，这个阶段的地震学也被称为数字地震学(陈运泰等，2003)。 进入2l世纪后，地震预测屡遭挫折，地震研究者开始反思并寻找新的出路，宽频带综合 观测成为新的发展方向。由于观测频带限制，单一的观测手段即使精度再高，获得的地震活动 信息仍然有限。将不同频带范围的多种地震观测和前兆观测仪器放在一起综合观测，可以获得 更加准确和全面的地震活动信息。通过综合观测可以比较检验数据质量，排除气象、地形、地 下水等环境影响因素，增加短临地震异常判断的准确性。同时，对多种观测物理量进行对比分 析研究，还有助于人们更深入地了解地壳能量积累释放过程，以及地震发生的机理。 由地表观测向井下观测是另一个重要的发展方向。井下观测将传感测量单元安装在钻孔 底部，和地层连接在一起，能够观测到更加微弱和丰富的地壳活动信息，如：地层微破裂、 1基金项目 201 1—03)和地震行业专项(201408006)联合资助 [收稿日期]2013-08．16 2012 @163．corn 万方数据 150 震灾防御技术 9卷 高频极微震等。同时，井下观测还能有效降低地面人类活动和气象的干扰，减弱地表岩石风 化和地形等因素对测量结果的影响。早在1934年，美国著名地球物理学家Beniof就曾设想 o在20世纪60年代末钻孔式观测 过将仪器埋入地下，观测地壳的应变变化(苏凯之，1996 仪器研制成功，并在随后的20年里发展出了钻孔应力／应变仪、倾斜仪、地温仪和孔隙压力 仪等一批高精度的钻孔前兆观测仪器。近十几年来，由于地面人类活动干扰愈加频繁，井下 观测的重要性更加突