一種近地表巖性探測儀的製作方法

2023-05-20 20:31:11

專利名稱：一種近地表巖性探測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及地表巖性探測儀，具體地說是一種近地表巖性探測儀。
背景技術：
目前石油地震勘探中，近地表巖性探測方法主要有巖性取心與靜力探測兩種。兩種方法在特定的情況下都存在一定的局限性。例如在含水率較大的地區，取心器的擾動，造成取心結果並不可靠；另一方面，高含水導致依靠應力差異劃分巖性的結果與真實情況相差甚遠。同時現有技術探測方法中所應用到的探測裝置存在運輸不方便的缺陷，沒有便攜的特點；另外探杆的驅動機構功能少，沒有實現自動化。近地表伽馬測井技術就是利用不同巖性的地層所含放射性同位素類型與濃度差異，造成的伽馬光子能級和放射性強度差別來識別巖性、劃分地層、研究沉積環境及其他若干地質問題。本實用新型將伽馬測井技術與靜力探測技術的有機結合，利用近地表巖土的自然伽馬放射性強度變化與近地表巖性的應力變化規律，精細識別近地表地層巖性。本實用新型的意義在於利用近地表伽馬測井技術與靜力探測技術的有機結合，相互印證，成功的避開了含水率影響，能夠更為精確的探測地層結構及巖性變化規律，最終逐點選擇激發巖性。

實用新型內容本實用新型的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一種近地表巖性探測儀，解決現有技術探測裝置存在的驅動機構自動化不高和不便攜以及驅動機構和運輸裝置有機的結合在一起的問題。本探測儀在具體探測時不會產生因為在含水率較大的地區，取心器的擾動，造成取心結果並不可靠和高含水導致依靠應力差異劃分巖性的結果與真實情況相差甚遠的問題。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是近地表巖性探測儀，其結構包括驅動機構和測量裝置；所述驅動機構為置於移動載體上的液壓貫入裝置，所述測量裝置包括地下的探頭和地上的地面數據採集顯示系統和測量資料處理平臺；所述液壓貫入裝置通過探杆連接地下測量裝置的探頭。所述探頭包括通過摩阻探頭相互連接在一起的自然伽馬探頭和壓力探頭，所述自然伽馬探頭連接探杆；所述探頭通過置於探杆中的電纜連接地上的地面數據採集顯示系統和測量資料處理平臺。所述移動載體為帶有箱體的車輛並作為液壓貫入裝置向下貫入時的反力裝置，所述液壓貫入裝置置於車輛的箱體內。所述液壓貫入裝置由移動載體提供動力，通過液壓油缸連接並驅動探杆和探頭； 所述液壓貫入裝置還包括有左、右、後下錨機及地錨並由各下錨機控制手柄來控制；所述探杆還與角機相連接。[0012]所述液壓貫入裝置還包括液壓控制操作臺、用來控制液壓油缸和探杆的貫入起拔手柄，同時還包括用來存儲探杆和油的探杆存儲及副油箱，所述移動載體外部設置有多個液壓支腿，所述支腿由液壓貫入裝置的控制手柄來控制。本實用新型的一種近地表巖性探測儀和現有技術相比，具有以下有益效果本實用新型利用近地表伽馬測井技術與靜力探測技術的有機結合，相互印證，成功的避開了含水率影響，能夠更為精確的探測地層結構及巖性變化規律，最終逐點選擇激發巖性。世界範圍內首次將工程靜探技術應用到石油物探領域，從巖土力學與伽馬射線吸收衰減兩方面來判別近地表巖性，為地震勘探逐點設計最優激發巖性提供依據，最終提高單炮記錄信噪比，大幅度提高資料品質。

圖1是本實用新型的一種近地表巖性探測儀的結構流程圖；圖2是使用本實用新型的一種近地表巖性探測儀在近地表探測的實際巖性探測成果圖。
具體實施方式
接下來參照說明書附圖對本實用新型作以下詳細地說明。本實用新型的近地表巖性探測儀，其結構包括驅動機構和測量裝置；所述驅動機構為置於移動載體上的液壓貫入裝置，所述液壓貫入裝置由移動載體提供動力，所述移動載體為帶有箱體的車輛並作為液壓貫入裝置向下貫入時的反力裝置，本實用新型採用液壓裝置連續貫入方式。反力的取得可由地錨和車輛及設備自重來獲得；所述液壓貫入裝置置於車輛的箱體內。所述測量裝置包括地下的測井儀即探頭和地上的靜力探測儀即地面數據採集顯示系統和測量資料處理平臺；所述液壓貫入裝置通過探杆連接地下測量裝置的探頭。所述探頭包括通過摩阻探頭相互連接在一起的自然伽馬探頭和壓力探頭，所述自然伽馬探頭連接探杆；所述探頭通過置於探杆中的電纜連接地上的地面數據採集顯示系統和測量資料處理平臺。測量精度可以滿是淺表地層巖性的識別與劃分；機械屈服強度能夠滿足 600MPa的液壓貫入壓力下不產生彎曲。液壓貫入裝置通過液壓油缸連接並驅動探杆和探頭；所述液壓貫入裝置還包括有左、右、後下錨機及地錨並由各下錨機控制手柄來控制；所述探杆還與角機相連接。探頭直徑在40 50mm，具體尺寸受自然伽馬測量儀受晶體尺寸和電子線路尺寸限制，同時滿足貫入時抗屈服強度等要求；NaI (Tl)晶體部件它將伽馬射線在穿過介質的路徑上所消耗的部分能量轉換成光，然後通過光耦合，光電倍增管可接收晶體發出的光脈衝，從而判斷自然伽馬的變化規律；CR192光電倍增管將來自碘化鈉晶體的微弱閃爍光進行光電轉換和電流倍增放大。12芯電纜電氣連接電線，在地面為伽馬測井探頭、靜力探測探頭提供電源及信號傳輸通道；所述液壓貫入裝置還包括液壓控制操作臺、用來控制液壓油缸和探杆的貫入起拔手柄，同時還包括用來存儲探杆和油的探杆存儲及副油箱，所述移動載體外部設置有多個液壓支腿，所述支腿由液壓貫入裝置的控制手柄來控制。本實用新型的一種近地表巖性探測儀在具體使用時，其使用方法為調平移動載體當移動載體在選好的位置停止不動後，將四塊原木墊塊分別置於四個液壓支腿下方，利用液壓貫入裝置中的支腿控制手柄調整車輛下部四個調平支腿，上升或下降，使貫入油缸與地面處於垂直狀態，確保靜力探測設備將探頭和探杆垂直壓入地層，避免探杆彎曲或損壞，同時減輕工作時對移動載體的輪胎的壓力；液壓下錨考慮到移動載體箱體的空間和操作，設計了三個液壓下錨機，前端的左、右下錨機位置固定，後端的後下錨機能進行左右滑動；前端左、右下錨機各下一個地錨， 後端下錨機下一至三個地錨；拉動後下錨機手柄，進行下錨工作，直至下錨機下行至導向套處後，拔去銷軸；將下錨機再回升至下錨機構頂部，放置下錨連接杆再進行下錨工作，直至錨杆頂部低於移動載體地面15CM左右，停止下錨。使用同樣的方法將後面其它兩個地錨下入土中固定；拉動右下錨機手柄，右下錨機開始工作，到下錨機向下70CM左右，停止下錨；液壓貫入首先將預先穿好電纜的探杆與探頭相連接；連接時須將探頭固定，順時針轉動探杆，直至與探頭連接牢固；貫入工作按以下步驟進行a、將連接好探頭的探杆， 從貫入液壓油缸的橫梁中間穿過；在貫入液壓油缸的連接板中部和上橫梁中間的孔中分別插入兩隻半圓的導向套；使其探杆穩固在兩隻油缸中間，再連接一根探杆，插入卡塊；b、操縱液壓貫入起拔手柄使其油缸抬升，當橫梁將帶有卡塊的探杆抬升後，探頭離開地面5CM 後，即停止；C、根據探頭的接線方式，將探頭的電纜線與地面數據採集顯示系統的接線盒相連接，根據儀表使用手冊將地面數據採集顯示系統開機，在視窗中輸入各種指令相關參數； d、將角機固定在即將貫入的探杆上，並進行深度調零；e、將貫入液壓油缸的橫梁下降，拔出卡塊，上升橫梁至探杆接頭中的凹槽在其橫梁的下部，插入卡塊，下降橫梁進行測量；f、油缸設計行程為45cm，將標準的每一根探杆分兩次壓入；因此，當上橫梁升至油缸頂部時，須用下部副梁在進行壓入；g、隨著探頭及探管在土層的下行，地面必須隨時再進行連接探管工作；貫入的過程中同時進行測量工作a、將探頭勻速壓入地層的過程中，靜力探頭的錐尖阻力、側壁摩擦力將通過電纜傳輸到地面實時監控面板；b、伽馬射線被NaI (Tl)晶體吸收時，在晶體內部就產生微弱閃光；閃光通過光耦合劑進入光電倍增管的陰極時打出一個自由電子；此自由電子在光電倍增管內經過10級倍增後從高壓陽極上激發一個負電流脈衝。每產生一個負電流脈衝就探測到一個伽馬射線；地面數據採集系統主要將採集的三個參數探頭的錐尖壓力和側壁摩阻力及地層的自然伽馬值(IOcm/個)進行採樣並記錄。測量資料處理a、數據加載，把LDO組件、LDO屬性頁組件和測井數據解編組件組裝在一起，形成一個綜合的數據管理平臺，主要完成將多種存儲格式的數據加載到資料庫， 同時提供數據導出功能；b、數據處理，把LDO組件和處理方法組件組裝在一起，形成一個交互處理平臺，主要通過對自然伽馬及摩阻數據等資料的處理，計算地層的泥質含量等地質參數，準確劃分地層；c、繪圖，對曲線進行曲線拼接、曲線深度和數值的平移、曲線線性校正、曲線漂移的校正、曲線濾波、曲線重採樣以及曲線數值的滑鼠在位編輯和數值的直接編輯等操作，並顯示或列印各類圖件；流程管理器將定義好的工作任務裝配成工作流程，並以流程圖的形式顯示在屏幕上，地質工程師根據流程圖按部就班地工作。流程管理器還可以與其控制的應用程式通信， 自動初始化應用程式的執行。定義好的工作流程可以存儲在資料庫中，以便下次使用，同時實現網絡信息共享；數據交換程序將LDO組件、LDO屬性頁組件和測井數據解編組件組裝在一起，形成一個綜合的數據管理平臺，完成將多種存儲格式的數據加載到資料庫，同時提供數據導出功能；數據處理程序將LDO組件和處理方法組件組裝在一起，形成一個交互處理平臺， 通過對自然伽馬及摩阻數據等資料的處理，計算地層的泥質含量等地質參數，準確劃分地層巖性；繪圖程序用於對圖件進行曲線拼接、曲線深度和數值的平移、曲線線性校正、曲線漂移的校正、曲線濾波、曲線重採樣以及曲線數值的滑鼠在位編輯和數值的直接編輯等操作，並將繪圖模板和井的繪圖信息存儲在LogDB中，實現網絡共享；地層巖性評價a、錐尖阻力較小、側壁摩阻力比較大的層段所代表的土層多為粘土層；b、錐尖阻力大、側壁摩阻力比較小的層段所代表的土層則為砂土層；C、側壁摩阻力與錐尖阻力的比值，即摩阻比FR = fs/qc X 100%，也是劃分土層極好的參數，粘性土的FR 常大於2%，而砂類土的FR常小於或等於I^5CUIeiiC 15%為砂巖，15% < IeK < 50%為泥質砂巖，50% < Ige 85%為泥巖。根據圖2所示，在高青城東南大約10公裡的位置某鑽探點001孔進行的淺表地層測量成果圖，孔深20米，從圖上可以看出，自然伽馬曲線與靜力探測的資料對應性很好， 對巖性的變化有明顯的響應。例如4. 4 9. 7m層段，自然伽馬數值比上部層段明顯偏低， 這是地層含砂量增加的顯示，根據含泥質指數值判斷，該層為泥質砂土層，層內中部6. 7 7. :3m層段自然伽馬數值增大，說明泥質增加；而錐尖阻力和側壁摩阻力比上部層段的數值明顯增高，摩阻比大於1但小於2，這是泥質砂土層的特徵，而且層內中部的錐尖阻力和側壁摩阻力減小、摩阻比增大，說明該處粘土含量增加。因此該層段綜合評價分析結果為泥質砂層，中間6. 7 7. 3m層段為砂質泥土層。這與鑽探取樣資料非常吻合。以上所述實施例，只是本實用新型較優選的具體的實施方式的一種，本領域的技術人員在本實用新型技術方案範圍內進行的通常變化和替換都應包含在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種近地表巖性探測儀，其結構包括驅動機構和測量裝置；其特徵在於所述驅動機構為置於移動載體上的液壓貫入裝置，所述測量裝置包括地下的探頭和地上的地面數據採集顯示系統和測量資料處理平臺；所述液壓貫入裝置通過探杆連接地下測量裝置的探頭。
2.根據權利要求1所述的一種近地表巖性探測儀，其特徵在於所述探頭包括通過摩阻探頭相互連接在一起的自然伽馬探頭和壓力探頭，所述自然伽馬探頭連接探杆；所述探頭通過置於探杆中的電纜連接地上的地面數據採集顯示系統和測量資料處理平臺。
3.根據權利要求1或2所述的一種近地表巖性探測儀，其特徵在於所述移動載體為帶有箱體的車輛並作為液壓貫入裝置向下貫入時的反力裝置，所述液壓貫入裝置置於車輛的箱體內。
4.根據權利要求1或2所述的一種近地表巖性探測儀，其特徵在於所述液壓貫入裝置由移動載體提供動力，通過液壓油缸連接並驅動探杆和探頭；所述液壓貫入裝置還包括有左、右、後下錨機及地錨並由各下錨機控制手柄來控制；所述探杆還與角機相連接。
5.根據權利要求4所述的一種近地表巖性探測儀，其特徵在於所述液壓貫入裝置還包括液壓控制操作臺、用來控制液壓油缸和探杆的貫入起拔手柄，同時還包括用來存儲探杆和油的探杆存儲及副油箱，所述移動載體外部設置有多個液壓支腿，所述支腿由液壓貫入裝置的控制手柄來控制。
專利摘要本實用新型公開了一種近地表巖性探測儀，其結構包括驅動機構和測量裝置；所述驅動機構為置於移動載體上的液壓貫入裝置，所述測量裝置包括地下的探頭和地上的地面數據採集顯示系統和測量資料處理平臺；所述液壓貫入裝置通過探杆連接地下測量裝置的探頭。利用近地表伽馬測井技術與靜力探測技術的有機結合，相互印證，成功的避開了含水率影響，能夠更為精確的探測地層結構及巖性變化規律，最終逐點選擇激發巖性。世界範圍內首次將工程靜探技術應用到石油物探領域，從巖土力學與伽馬射線吸收衰減兩方面來判別近地表巖性，為地震勘探逐點設計最優激發巖性提供依據，最終提高單炮記錄信噪比，大幅度提高資料品質。
文檔編號G01V5/12GK202057809SQ20112010335
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者任宏沁, 姜子強, 尚應軍, 張光德, 張加海, 時興文, 邵在平, 陳吳金, 韓文功, 魏福吉 申請人:中國石化集團勝利石油管理局地球物理勘探開發公司, 中國石油化工集團公司