本發明屬于高含硫天然氣氣井安全監測領域，尤其是涉及一種用于高含硫氣井的外部異動監測系統及方法。
背景技術：
1、隨著國民經濟的持續發展，能源結構的不斷優化，天然氣作為一種清潔環保的優質能源，逐漸在能源結構中占據了重要地位，同時，天然氣消費量也呈現了持續大幅度上漲的趨勢。為保證天然氣供應，近年來我國持續加大天然氣勘探開發力度，并逐漸對高含硫化氫天然氣區塊進行了開發。據統計，我國高含硫氣田主要分布于人員密集、地形復雜的川渝地區，鑒于硫化氫所具有的劇毒屬性，一旦在開采、集輸、處理的環節中發生硫化氫泄漏將造成嚴重的事故后果。
2、首先，現有技術提供了一種基于地震波的地下入侵監測系統，該監測系統借助地震勘探原理，對地下入侵行為進行定位、識別和判斷，有效防止了從地下入侵實施違法犯罪的行為。并且，該監測系統借助模式識別的理論，對運動物體和人類的各種行為進行區分，通過對采集到的地震波信號進行預處理和特征提取后，和特征庫的特征進行匹配，找出潛在的入侵行為發生狀態，并對其變化趨勢進行跟蹤。其次，現有技術還提出了一種基于微震感知的重點區域陸空一體警戒系統，該警戒系統不受地形、地域、空間的影響，結合蟻群算法充分考慮入侵目標的威脅系數、移動能力和無人機系統反應時間，實現了警戒方案的實時優化，完成了對入侵目標的有效識別、跟蹤、驅離和管控，延長了無人狀態下整個系統的有效工作時間，實現了對重點區域的全時段無間斷的智能監測，可利用原有的有線視頻監控系統增強重點區域的監控能力。除此之外，現有技術還提供了一種用于野外油氣管道的入侵監測裝置及監測系統，通過激光發生設備向光纖發出光信號，并通過光耦合器傳輸至光電轉換設備中，光電轉換設備將光信號變為電信號發出至采集板，采集板將采集后信號傳輸至主控板內，通過主控板對信號進行識別，判斷被監測的油氣管道是否受到振動或損壞，從而實現對管道狀態的檢測。
3、現今，我國油氣設施所遭受的破壞90％以上來自外部異動(即：人為侵入)。盡管人民安全意識和整體素質有了大幅度提升，但打孔盜油或盜氣所導致的安全事故依然時有發生。針對外部異動導致生產及安全事故的監測手段，目前主要通過人員坐崗視頻監控或紅外攝像頭識別的方式完成。其中，人員坐崗視頻監控需要耗費大量人力物力，監控效果受坐崗人員的責任心、注意力等因素影響，容易漏報；紅外攝像頭可以監測異常熱量體，但無法準確識別每一個身著專業防護裝備的入侵者。并且，在實現本發明的過程中，發明人發現，前述現有技術均采用了不同原理對特定場所進行安全監測，但并針對高含硫氣井可能面臨的外部入侵情況進行探究，針對性不足。因此，研究針對高含硫氣井的外部環境安全狀態監測、預警并對入侵者進行定位的技術非常必要。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本發明實施例提供了一種用于高含硫氣井的外部異動監測系統，包括：信號接收裝置，其在待監測氣井所在井場構造多個點位，每個點位用于實時接收第一微震信號，各點位的第一微震信號由目標源發出的第二微震信號在井場傳播后所獲得；異動類型識別裝置，其用于提取每個點位在指定時段下的連續微震信號的信號特征參數，從而確定異動類型；異動區域識別裝置，其用于根據所述多個點位的第一微震信號確定實際接收到所述第二微震信號的一個或多個有效點位及其位置分布，從而確定當前異動區域。
2、優選地，所述多個點位均勻分布在以待監測氣井的中心為圓心的圓周上，其中，每個點位的位置根據各點位的最佳監測距離而確定。
3、優選地，所述最佳監測距離包括：最佳非打孔盜取監測距離和最佳打孔盜取監測距離，其中，所述最佳非打孔盜取監測距離/所述最佳打孔盜取監測距離，利用布置在井場任一點位的微震傳感器進行走動測試/挖掘測試而獲得。
4、優選地，所述多個點位為至少三個點位，其中，若所述待監測氣井所在井場為矩形井場，則采用四點式點位布置方法；或者若所述待監測氣井所在井場為三角井場，則采用三點式點位布置方法。
5、優選地，所述信號接收裝置包括：分別設置在不同點位的多個微震傳感器，所述微震傳感器采用滿足特定技術參數條件的三分量微震傳感器，其中，所述特定技術參數條件包括但不限于：頻帶寬度為1～240hz；gnss授時精度為+/-10μs；增益精度為0.1％；以及
6、采樣間隔小于或等于4ms。
7、優選地，所述異動類型識別裝置包括：信號解析單元，其用于提取每個點位的連續微震信號中的接收時刻和振幅信息作為所述信號特征參數，以獲得每個連續微震信號的振幅變化特征和信號接收時間間隔；異動類型生成單元，其用于根據所述振幅變化特征和所述信號接收時間間隔，判定當前異動類型，其中，若振幅逐漸增大，則判定當前異動類型為非打孔盜取，或者若振幅保持不變且每個信號接收時間間隔均相同，則判定當前異動類型為打孔盜取。
8、優選地，所述異動區域識別裝置包括：異動區域劃分單元，其用于規劃出多組具有接收所述第二微震信號能力的包括不同點位數量及位置的點位組合，并為每組點位組合匹配異動發生區域；異動區域生成單元，其用于根據各點位的所述第一微震信號，識別實時接收到所述第二微震信號的有效點位數量及位置，確定相應的點位組合并調取與當前點位組合匹配的異動發生區域作為當前異動區域。
9、優選地，所述外部異動監測系統還包括：異動追蹤裝置，其用于實時收集所確定的異動區域，并按照異動區域的產生時間，確定異動區域的移動路徑，從而對異動情況進行追蹤。
10、優選地，所述異動區域識別裝置，其還用于在實際接收到所述第二微震信號的點位數量大于或等于3時，以待監測氣井的中心為坐標原點，利用每個有效點位與異常區域之間的距離、以及任意兩個有效點位接收微震信號的時間差，結合第二微震信號在當前待監測氣井所在井場的傳播距離，計算當前異常區域的坐標，從而對當前異動區域進行精確定位。
11、優選地，所述異動區域識別裝置包括：傳播速度計算單元，其用于在井場任意兩個點位布置微震傳感器來接收實驗目標源的第一微震信號，并利用各微震傳感器之間存在的信號接收時間差、以及所述實驗目標源與各微震傳感器之間的距離，計算微震信號在當前待監測氣井所在井場的傳播速度，以獲得第二微震信號在當前待監測氣井所在井場的傳播距離。
12、優選地，所述傳播速度計算單元，其還用于計算所述實驗目標源與所述任意兩個點位的微震傳感器之間的距離的差值，并將距離差值與所述信號接收時間差之間的比值作為所述傳播速度。
13、另外，本發明還提出了一種用于高含硫氣井的外部異動監測方法，所述外部異動監測方法利用本發明所述的用于高含硫氣井的外部異動監測系統來實現對外部異動的監測，所述外部異動監測方法包括：利用信號接收裝置在待監測氣井所在井場構造多個點位，使得每個點位能實時接收第一微震信號，其中，各點位的第一微震信號由目標源發出的第二微震信號在井場傳播后所獲得；通過異動類型識別裝置提取每個點位在指定時段下的連續微震信號的信號特征參數，從而確定異動類型；異動區域識別裝置根據所述多個點位的第一微震信號確定實際接收到所述第二微震信號的一個或多個有效點位及其位置分布，從而確定當前異動區域。
14、與現有技術相比，上述方案中的一個或多個實施例可以具有如下優點或有益效果：
15、本發明提出了一種用于高含硫氣井的外部異動監測系統及方法。該系統的信號接收裝置在待監測氣井所在井場構造多個點位，并通過每個點位來采集與異動活動(例如：外來人員入侵)發生有關的微震信號；異動類型識別裝置根據微震信號的特征參數確定異動類型；異動區域識別裝置根據實際采集到微震信號的有效點位及其位置分布確定當前異動區域。本發明提出了一種合理且有效的基于微震信號的高含硫氣井外部異動監測、預警及定位方法，實現了對高含硫氣井的外部異動監測范圍的有效擴大，并能夠對異動類型進行的識別、以及對異動位置進行定位。
16、本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。