[發(fā)明專利]一種用于地震前兆監(jiān)測的地下氦氣監(jiān)測方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610135617.3
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105607114A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 吳清榮
• 申請（專利權(quán)）人: 吳清榮
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01N33/00
• 代理公司: 深圳市威世博知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 李慶波

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種氦氣監(jiān)測方法及系統(tǒng)，特別是涉及一種用于地震 前兆監(jiān)測的地下氦氣監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近些年我國及周邊地區(qū)地震頻發(fā)，涉及地域范圍廣、危害大。為 此，對于地震前兆即地震發(fā)生前出現(xiàn)的異常現(xiàn)象進行監(jiān)測的各種方法 手段成為地震研究的重要內(nèi)容和熱點。其中，地下流體，如地下水(井 水、泉水、地下層中所含的水)、石油和天然氣、地下巖層中還可能 貯存一些其它氣體。用儀器監(jiān)測這些地下流體的化學成份和某些物理 量，研究它們的變化情況可以幫助人們預測地震。其中，氦是一種稀 有氣體，它具有化學惰性和強擴散能力(是氡的7.4倍)。在通道良好 的條件下，可遷移至更遠處，氦可與流體一起沿構(gòu)造帶滲透，由深部 向地表垂直遷移。當?shù)卣鸢l(fā)生時，來自地下的氦氣流隨著巖石的動力 負荷增加而增長。氦自身的這些性質(zhì)決定了它可以作為反映地震前兆 指標的靈敏組分之一。

在現(xiàn)有技術(shù)中，對地下水中氦氣監(jiān)測的方法手段中主要存在以下 問題：

一是連續(xù)自動監(jiān)測問題。地下水中的氦氣處于一種連續(xù)動態(tài)變化 過程中，與地域、年份、季節(jié)、月份、環(huán)境溫度等多種因素有關，而 要實現(xiàn)對地震前兆監(jiān)測，則必須要對地下水中的氦氣進行長時間、連 續(xù)性的自動化監(jiān)測和分析，例如短時變化監(jiān)測情況、歷史同一時期對 比監(jiān)測情況等，這樣才能對氦氣出現(xiàn)的異常情況做出準確分析和判 斷。現(xiàn)有技術(shù)中，還存在人工采集氦氣的方法,主要是以鼓泡的形式 將溶解在地下水中的氦氣析出進行氦值的測定。隨著地震監(jiān)測預報需 求的提高,要求進行連續(xù)觀測，人工方式的氦氣監(jiān)測技術(shù)顯然無法滿 足需求。

二是監(jiān)測精度問題。將地下水中溶入的氣體分離后再匯集起來進 行濃度檢測，該過程需要盡可能將氣體從地下水中分離充分，并且整 個過程需要處于持續(xù)穩(wěn)定的狀態(tài)，否則會因為水氣分離操作不穩(wěn)定而 影響氦氣的采集及濃度變化。

三是適用性問題。根據(jù)地下水的流動狀態(tài)不同，可以分為自流井 水，例如地下不斷涌出的動態(tài)泉水，這種自流井水處于動態(tài)流動的狀 態(tài)；還有靜水位觀測井水，例如地下多處匯集在一起的靜態(tài)井水，這 種觀測井水基本上處于靜止狀態(tài)。這樣，對不同狀態(tài)的地下水進行氦 氣分離時所采用的方法手段要有針對性，以適應不同的應用條件。

基于上述原因，有必要提供一種用于地震前兆監(jiān)測的地下氦氣監(jiān) 測方法及系統(tǒng)，能夠?qū)Φ叵滤M行穩(wěn)定持續(xù)的水氣分離，連續(xù)自動對 分離出的氦氣含量進行檢測，并且適用于多種地下水應用環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種用于地震前兆監(jiān)測的地 下氦氣監(jiān)測方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中對地下水中氦氣監(jiān)測難以做 到穩(wěn)定連續(xù)自動監(jiān)測，以及監(jiān)測精度不高、適應地下水環(huán)境受限等問 題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種 用于地震前兆監(jiān)測的地下氦氣監(jiān)測方法，包括：水氣分離，連續(xù)從地 下水中分離出水中所含的氦氣，將分離出的該氦氣匯集并連續(xù)輸出， 經(jīng)過干燥處理后，輸入到滲透氣室；滲透檢測，在該滲透氣室內(nèi)，該 氣體先經(jīng)過滲透膜將氦氣滲透到連接有鈦泵的真空系統(tǒng)中，該氦氣的 變化量轉(zhuǎn)換為鈦泵的工作電壓變化量，由此改變該鈦泵的工作電壓；

信號轉(zhuǎn)換，將該鈦泵的工作電壓經(jīng)過放大器放大后，再進行模數(shù) 轉(zhuǎn)換，得到反映氦氣含量的數(shù)字信號；經(jīng)過放大器放大后，再進行模 數(shù)轉(zhuǎn)換，得到反映氦氣含量的數(shù)字信號；顯示處理，對該數(shù)字信號進 行顯示、傳輸、存儲以及分析處理，用以說明氦氣含量的動態(tài)變化情 況。

在本發(fā)明用于地震前兆監(jiān)測的地下氦氣監(jiān)測方法的另一個實施 例中，該連續(xù)從地下水中分離出水中所含氣體的方法是：該地下水連 續(xù)流動，經(jīng)過垂直自由落體運動，落到濺水臺后濺起大量水滴，實現(xiàn) 水與氣體分離，該水滴匯集后排出。

在本發(fā)明用于地震前兆監(jiān)測的地下氦氣監(jiān)測方法的另一個實施 例中，該連續(xù)從地下水中分離出水中所含氣體的方法是：該地下水位 于地井中，向該地井的水面以下連續(xù)鼓入氣泡，該氣泡進入地下水后 向上漂浮，同時附帶該地下水中所含氣體一起溢出，實現(xiàn)水與氣體分 離。