[发明专利]基于zigbee的无线井地伪随机监测装置及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地球物理勘探设备及其监测方法，尤其是基于zigbee的无线井地伪随机监测装置及其监测方法。

背景技术

在油田井地水驱前沿和压裂裂缝监测中，电位监测技术往往使用基于方波的大地电法。CN2650152公开了“一种网络动态充电电位监测装置”，该装置可以多电极间任意组合，测量不同方向电位梯度，进行现场分析，测量电极在供电电极周围排列组成1至5环，每环各有10至50个电极，每个测量电极通过多电路电缆与信号记录控制器的并联阵列多路开关连接。CN1536373公开了“一种网络充电电位方法”，该方法是采用两个供电电极向地下供电，其中的一个供电电极为充电监测井，另一个供电电极为距监测井一定距离的套管井或人工接地点，通过监测井电极供电，供电电流为周期性方波，电流通过监测井的套管流向另一供电电极形成环路。在监测井周围布置测量网络，测网是由3个以上以充电监测井为中心、不同半径的同心环组成的，每环布置至少24个接地电极，各接地电极首尾相连，通过对动态测量值的计算获得相对不同基点的电位，以及环上切向电位梯度和径向电位梯度。

上述现有技术虽然都可以实现多点监测地表电位及电位梯度，但都存在以下不足：

一、环境依赖性强。上述专利采用铺设多电路电缆的方式，受复杂地形地貌的影响，在某些地区很难铺设电缆，甚至无法铺设电缆，因此会导致该地区采集到的信号较差，甚至无法采集，并且存在人身安全隐患。

二、抗干扰能力差。目前，油田油井大多在1000米以下，通过正演计算地下1000米的异常体作为激励源在地表产生的电压为微幅级，并且发射电流的纹波和外界的干扰使得很难测得准确数据。上述专利均采用方波为发射信号，方波的抗干扰能力差，单纯使用基于方波的电位或电位梯度法很难准确判断水驱前沿和压裂裂缝的走向。

三、大工作量和高测试难度。油田中很多油井不是直井，油井低端投影到地表的位置可能不在被测井井口，致使在测试过程中以测试井为中心监测时，只有加大铺设测量半径，才能完全监测到异常信号，因此，增加了测试的工作量。本专利提出一种基于zigbee的无线井地伪随机监测装置的地球物理勘探设备的研制及其方法；尚未见相近的文献或专利报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种基于zigbee的无线井地伪随机监测装置；

本发明的另一目的是提供一种基于zigbee的无线井地伪随机监测方法

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于zigbee的无线井地伪随机监测装置，主机箱1是由工控机3通过USB连接控制单元4和zigbee无线通讯单元5，zigbee无线通讯单元5与zigbee无线采集单元1、2、3……N无线通讯，每个zigbee无线采集单元都设有GPS定位模块，发射电极6经发射单元2与控制单元4连接构成。

控制单元4是由zigbee无线通讯单元5经测试通道7、单片机12与工控机3连接，zigbee无线通讯单元5通过无线通讯经串并转换8、FIFO芯片9和单片机12与工控机3连接，单片机12经FPGA 芯片13和FPGA芯片控制逻辑14与发射单元3连接，过压过流保护模块10和GPS同步模块11分别与单片机12连接构成。

发射单元2是由控制单元4经稳流单元16和IGBT发射桥路17与发射电极6连接，IGBT发射桥路17分别连接保护吸收单元18和电流采样单元19，控制单元4经大功率恒流电源15与IGBT发射桥路17连接构成。

zigbee无线采集单元是由校准模块20、信号通道21和接地电阻22分别经功能选择模块23、信号调理模块24、A/D采集模块25、FIFO芯片26和微控制器27与zigbee无线通讯模块30通讯，微控制器27分别连接GPS29和功能选择模块23，微控制器27经CPLD芯片17和A/D采集模块13与RAM存储芯片18连接，CPLD芯片31与FIFO芯片26连接构成。

该装置运用逆m序列伪随机信号作为激励源，进行水驱前沿和压裂裂缝方向的监测，通过相关辨识进行数据处理，提高了测量精度。

一种基于zigbee的无线井地伪随机监测装置的监测方法，包括以下步骤：

a、首先根据被测井资料计算并确定被测井的靶心位置；

b、以靶心位置为圆心，在地面铺设发射电极A和无穷远电极B，电极A接在被测井上，尽量将电极B接在1500米之外的另一井口上，铺设完毕后测量A与B之间接地电阻，并计算最大的发射电流；