微震研究最前沿:ICON科技公司推出微震数据采集系统MDAS

作者:Kenshin

ICON科技公司是一家测量与自动化解决方案提供商,已经有25年的行业经验。最近ICON科技为澳大利亚国家地质封存研究实验室设计开发了一款多通道微震数据采集系统(MDAS),用于研究地下封存的温室气体对地质物理方面的影响。地质断裂的微震研究能够帮助我们理解很多重要的地质变化过程,例如从全局方面看,我们可以判断大地震前后的地质微震事件;从局部方面来看,我们还可以研究地下封存的温室气体的流动传输机制等。

MDAS软件系统是基于AltomPty公司和VSProwerss公司设计的商业3D地震分析与显示引擎,并采用NI LabVIEW系统设计和LabVIEW FPGA设计软件环境完成了自定义设计。硬件方面则采用了大量NI PXIe系列产品,例如使用了15块PXIe-7962R FlexRIO I/O板卡,每块都集成了NI 5734 16位120Msample/Sec数字化适配器模块,能提供60个通道16位超声波信号采集;采用了一块PXI-5412任意波形发生器板卡,因此用户可以自定义产生波信号波形;采用了PXIe-6672时序同步板卡,能够输出精确的时钟信号,保证每个数据采集通道严格的时序同步。下面是MDAS系统组成框图:

图1 ICON科技推出的MDAS超声波成像系统组成框图

图1 ICON科技推出的MDAS超声波成像系统组成框图

下面向大家介绍一个实验用的例子,将一个30cm的立方体岩石放置于压力70MPs温度95℃的环境中,用于诱发其内部产生压裂,使用60个超声波传感器附着在岩石块的每个表面,压裂图像会以实时3D的形式展示出来。

起初每个超声波传感器都在被动的监听岩石内部压裂,声波检测的触发可能来自于任意一个传感器,当MDAS分析引擎检测到岩石样本内部压裂信号产生时整个系统就开始工作起来,首先会将其中一个超声波传感器转变为主动的发射器,而其他59个传感器则继续充当信号接收器,下一个两秒后每个超声波传感器轮流充当超声波信号发射器。采用这样的方式MDAS就会生成岩石样本内部压裂的3D图像映射,只要裂纹现象继续传播这个监测过程就会继续,因此生成的3D图像也会更加的清晰。整个过程更像是潜水艇声纳监测,下图是生成的实时3D图像:

图2 MDAS系统生成的实时3D图像映射

图2 MDAS系统生成的实时3D图像映射

通过这些采集到的数据工程师可以做进一步的相关方面的研究,目前MDAS超声波成像实时成像系统代表着微震研究领域最先进的技术,该系统获得了NI工程影响力评选能源类项目组的第一名。

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