[发明专利]重力变换器和在碳氢化合物勘探中的应用

说明书

技术领域

本发明一般地涉及重力变换器，并且更具体地涉及对由地下应力扰动引起的重力场的微小变化的检测，并且甚至更具体地涉及这种变换器在碳氢化合物勘探中的应用。

背景技术

曾经使用千克量级的悬挂的大质量来检测重力变化。人们曾经相信因为重力作用是最弱的已知力，所以质量必须大。最近，原子干涉测量法，尤其是利用干涉测量法的加速度计被提议作为重力探测器。例如，参见B.M.Anderson,J.M.Taylor和V.M.Galitski,“Interferometry with synthetic gauge fields”,Physical Review A,第83卷,031602(R),2011年。

这些装置具有实际限制。使用大质量的装置只能检测出重力场的较大的变化。为了使干涉测量法对于场操作切实可行，要克服许多复杂的技术挑战。这些要求中的一些要求包括冷却和保持原子接近绝对零度以及消除不想要的惯性效应。因此，非常期望具有这样的装置：该装置能够检测相对小的重力波动，诸如那些由于与地质特征有关的地下应力引起的重力波动，并且该装置能够在诸如室温的合理的温度下方便地使用。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种重力变换器系统，包括：包括第一金属和与所述第一金属不同的第二金属的结，所述结形成机械谐振腔，在所述机械谐振腔中产生声子引起的声波的驻波；以耦合至所述驻波的物质波为特征的粒子，所述粒子被包含在所述机械谐振腔内；电源，用于在所述结上施加电力以生成声子；能够感测电阻、电压或电流的传感器，所述传感器与所述结电连接，所述传感器产生感测信号，以及记录系统，用于记录所述感测信号；其中，所述结包括：导电珠，具有穿过所述导电珠的纵向孔；以及具有电介质涂层的导电销，所述销位于所述纵向孔中以形成电结。

根据本发明的第二方面，提供了一种检测与地下应力关联的重力场的取向变化或局部变化的方法，所述方法包括：生成机械谐振腔；在所述机械谐振腔中捕获粒子；将电场施加在所述机械谐振腔中的所述粒子上以生成电结；使所述结受重力场的取向变化或局部变化的影响；感测所述结上的电阻、电压或电流，以产生重力场的所述取向变化或局部变化的感测信号特征；记录所述感测信号；以及分析所述信号以检测与地下应力关联的重力场的所述取向变化或局部变化；其中，所述结形成所述机械谐振腔，并且所述结包括：导电珠，具有穿过所述导电珠的纵向孔；以及具有电介质涂层的导电销，所述销位于所述纵向孔中以形成所述电结。

根据本发明的第三方面，提供了一种检测碳氢化合物沉积物的方法，所述方法包括：提供用于感测重力场的变化的根据第一方面所述的重力变换器；移动所述重力变换器通过所述碳氢化合物沉积物之上的大气层，或在所述碳氢化合物沉积物之上的陆地上移动所述重力变换器；感测所述重力变换器的移动引起的所述重力场的变化以产生指示所述碳氢化合物沉积物的重力变化信号的时变值；记录所述重力变化信号；以及分析所述重力变化信号以检测所述碳氢化合物沉积物。

根据本发明的第四方面，提供了一种检测圈闭在地层之下的地下流体的方法，所述方法包括：提供能够检测所述圈闭的地下流体的根据第一方面所述的重力变换器；移动所述变换器通过所述圈闭的流体之上的大气层，或在所述圈闭的流体之上的陆地上移动所述变换器；感测所述重力变换器的移动引起的所述圈闭的流体以产生指示所述圈闭的流体的圈闭流体信号的时变值；记录所述圈闭流体信号；以及分析所述圈闭流体信号以检测所述圈闭的流体。

附图说明

图1是例示本发明可以有助于对其进行区分的通常地质特征的图；

图2是例示能够识别潜在碳氢化合物特征的重力变换器和检测系统的主要部件的框图；

图3是图2的系统的详细框图，示出零件和零件间的布线；

图4是基于照片的草图，示出在Cessna Citation 560飞行器中的图2和图3的系统。

图5是在图4的系统中采用的打开的传感器箱和关联的信号调节单元的草图；

图6A示出应力场检测器(SFD)传感器的侧视图，示出了通常的尺寸；

图6B示出图6A的SFD传感器的端面视图，示出了通常的尺寸；

图7A是SFD传感器的另一实施例的侧立体图；

图7B是图7A的SFD传感器的端视图；

图8是示出SFD传感器的显微镜视图的草图，例示了原子可以怎样被捕集以形成传感器结；