地質探測方法及裝置製造方法
2023-06-13 19:04:11 1
地質探測方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種地質探測方法及裝置，該方法包括：發射換能器組合發射聲波信號，通過地層到達被探測物，並且所述發射換能器組合為相控陣換能器組合，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權的方式加載激勵信號；換能器組合接收所述被探測物反射回的通過所述地層的回波信號；控制系統對所述回波信號進行處理，從而獲取所述被探測物的信息。該裝置包括：發射換能器組合、接收換能器組合和控制系統。本發明可以實時探測鑽頭前方地質情況，利用定向聲波技術提供的聲源信號向鑽頭前方發射能量較強的信號，從而達到準確探測的目的。
【專利說明】地質探測方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油工業領域，特別是涉及一種地質探測方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在地質導向鑽井中，對鑽頭前方地質情況進行實時精確的預測，在保障鑽井安全、提高探井成功率和保護儲集層等方面發揮著不可替代的作用。基於電法和核物理的井孔測量技術，可以以較高的解析度對井孔周圍的地層情況進行探測，但不適合對鑽頭前方較大距離範圍內的地層結構及其參數情況進行探測。相比之下，聲波可以在遠距離的地層中進行傳播，基於聲波在物質中傳播的原理發展起來的工程技術，在鑽頭前方地質情況的探測中具有一定的優勢。
[0003]目前，可用於對鑽頭前方地質情況進行實時探測的兩種聲波技術分別是:鑽頭地震技術和隨鑽測量技術。其中，鑽頭地震技術採用鑽頭振動作為聲源向地層中發射聲波信號，放置到地面上的若干個檢波器接收來自地下的直達波和反射波信號，通過對接收信號進行處理，得到鑽頭前方地質結構情況。隨鑽測量地震技術則是應用地表常規震源作為聲源，接收部分集成到井下鑽頭附近的鑽具組合中，通過將採集到的信號進行處理，得到鑽頭前方地層的結構情況。這兩種技術在鑽前地層情況的預測中起到了一定的作用，但存在一些問題。一方面，這兩種技術都存在聲源和接收器的長距離分離造成的信號衰減大，聲源頻率低造成的解析度低等問題；另一方面，鑽頭地震技術在疏鬆地層、大斜度井等情況下的使用效果較差，而隨鑽地震測量方法容易受到數據傳輸速度低等方面的制約。
[0004]另外，一種近鑽頭聲波信號發射和接收裝置可以對鑽頭前方的地質體的位置等情況進行預測。其中前者以聲波測井儀器在鑽孔中形成的導波信號為聲源，利用該信號與鑽頭前方地層之間的相互作用而達到探測的目的；後者未給出聲學裝置具體的信號發射和測量方式。`
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決目前鑽頭前方地質探測中存在的長距離傳播引起的信號裳減和卩栄聲混置的問題。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了一種地質探測方法，其特徵在於，所述方法包括:
[0007]發射換能器組合發射聲波信號，通過地層到達被探測物，並且所述發射換能器組合為相控陣換能器組合，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權的方式加載激勵信號；
[0008]接收換能器組合接收所述被探測物反射回的通過所述地層的回波信號；
[0009]控制系統對所述回波信號進行處理，從而獲取所述被探測物的信息。
[0010]進一步地，所述方法還包括，所述換能器陣元的相位加權方式是通過控制陣元加
載激勵信號的延遲時間來實現的，根據公式
【權利要求】
1.一種地質探測方法，其特徵在於，所述方法包括: 發射換能器組合發射聲波信號，通過地層到達被探測物，並且所述發射換能器組合為相控陣換能器組合，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權的方式加載激勵信號； 接收換能器組合接收所述被探測物反射回的通過所述地層的回波信號； 控制系統對所述回波信號進行處理，從而獲取所述被探測物的信息。
2.根據權利要求1所述的地質探測方法，其特徵在於，所述方法還包括，所述換能器陣元的相位加權方式是通過控制陣元加載激勵信號的延遲時間來實現的，根據公式
3.根據權利要求1所述的地質探測方法，其特徵在於，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權的方式加載激勵信號包括:對所述換能器陣元加載具有相同時域和頻域特徵的低頻信號。
4.根據權利要求1所述的地質探測方法，其特徵在於，所述方法還包括:將所述被探測物信息傳送給地面控制系統。
5.根據權利要求4所述的地質探測方法，其特徵在於，所述方法還包括:將所述鑽頭信息傳送給地面控制系統。
6.根據權利要求1所述的地質探測方法，其特徵在於，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權的方式加載激勵信號還包括:對所述換能器陣元加載具有相同時域和頻域特徵的低頻調製高頻信號。
7.根據權利要求1所述的地質探測方法，其特徵在於，所述被探測物信息包括被探測物的結構信息、位置信息和聲阻抗變化信息。
8.根據權利要求1所述的地質探測方法，其特徵在於，所述回波信號包括:直達波信號、地層交界面處的反射波信號和來自地層反射體的反射波信號。
9.一種地質探測裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 發射換能器組合，用於發射聲波信號，通過地層到達被探測物，並且所述發射換能器組合為相控陣換能器組合，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權的方式加載激勵信號； 接收換能器組合，用於接收所述被探測物反射回的通過所述地層的回波信號； 控制系統，用於對所述回波信號進行處理，從而獲取所述被探測物的信息。
10.根據權利要求9所述的地質探測裝置，其特徵在於，所述裝置還包括隔聲體，用於阻隔鑽鋌波信號。
【文檔編號】G01V1/40GK103760607SQ201410037709
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月26日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】張秀梅, 林偉軍, 王秀明, 蘇暢 申請人:中國科學院聲學研究所