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地震由于其发生发展在地下,具有隐蔽性、长期性及不确定性的特点。因此,地震预报就存在其特殊的难度,一直是个世界性的难题。世界各国地震工作人员都在不断致力于地震的预测预报工作,并且取得了长足的进步。
为了提高地震监测预报的准确性、减小地面噪声干扰、提高地震监测精度和仪器放大倍数,中国地震局武汉研究所与中国地质大学(武汉)共同合作开展井下地震监测系统地研究。该系统采用钻井的方法,将最新研制成功的SCK系列井下地震计安放到地面100米以下的钻井底部,通过缆线将地震仪与数据存储、通讯设备连接为一个整体。与传统的地表或者掩体地震监测方式相比,采用这种井下地震监测方法可以取得更加可靠、连续、完整的地震记录图,准确测定地震基本参数(发震时刻、震级、震中位置、震中距离和震源深度),为预报地震和开展各项研究工作提供基础资料。
在具有高水平脉动干扰且沉积层很厚的大城市及附近地区,井下地震监测是研究微震活动的唯一可行手段。国外研究成果表明利用井下地震仪可监测到许多地面地震台未记录到的微弱地震波,可大大提高震源定位精度。
应用井下地震观测技术可发展地声(或称极微震、超微震)的观测研究。当受力岩石中的应力超过某一阈值时,就会出现微破裂并发出微弱的高频弹性辐射,此前地声或极微震。尤其是在岩体破裂前,微破裂的数量会急剧增加。高频弹性辐射衰减很快,故在深井中进行地声观测显然比较有利,可减少地面干扰。国内外研究地声的首要目的是探索地震前兆。其次,井下地声观测技术也可用于探测地下介质细结构及矿体等。
在监测钻井中还可进行地层形变观测、地应力测量、水位、水温、地温及地下水化学成份测量等多种观测项目。井下地层形变(地倾斜、体应变等)观测可以摆脱地表的天然及人为干扰,如降雨、交通等等。对深井观测来说,最明显的干扰只剩下固体潮和海洋潮效应,其振幅可达1-2×10-7rad(对倾斜仪情况)。但是,这些干扰具有准周期性,很容易通过滤波方法来排除。
本文结合新型的小型化的SCK系列井下宽频地震监测仪从成孔工艺、固井工艺、清孔工艺、仪器的安装调试、数据采集传输、结果分析等方面具体的分析了钻井工艺和该新型地震监测系统的工作原理。对地震监测从仪器结构、监测方式、监测原理等方面作了新的探索和研究。