[發明專利]一種風化殼的識別裝置

無效

• 申請號: 201410134982.3
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103867199A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 楊文飛;史鴻祥;雷軍;楊靖;謝平;肖雅樓;王振飛
• 申請（專利權）人: 上海神開石油化工裝備股份有限公司;上海神開石油科技有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/14
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 徐雯瓊;張靜潔

技術領域

本發明涉及石油探測領域，特別涉及一種風化殼的識別裝置。

背景技術

1960年，法國Elf公司首次利用安裝在鉆柱頂部的短節，測量鉆柱振動規律。該無線傳輸方式只能通過信號的模擬調頻FM(frequency?modulation)和調幅AM(amplitude?modulation)方式完成，由于那個時代還沒有數字通訊方式，信號很容易受到現場作業信號的干擾，產品缺乏可信度，不能有效解決實際問題而放棄了這項技術的開發。

1984年，美國Arco公司利用安裝在鉆柱頂部的短節，采集0-300Hz信號，研究鉆柱振動規律。1986年，法國Elf公司利用安裝在鉆柱頂部的短節，采集0-500Hz信號，研究鉆柱振動規律。于這些分析工具都是通過一個“測量短節”嵌入鉆柱頂部系統中，使用上很不方便，而且信號的測量范圍一般在300?Hz以內，主要是進行鉆柱的動態行為測量和故障分析，像鉆頭泥包、粘卡等，限制了它們廣泛應用。

以上研究主要對鉆柱的工作狀態做出分析，并未用于巖性的識別。

2000年，加拿大Datalog首次提出鉆柱振動聲波的概念，分析1000Hz以上的高頻信號，用于研究巖性變化。2004年，加拿大Chinada?International?Inc.公司研制出測量鉆柱振動聲波的產品（VWD），并應用于現場，獲取了大量資料，證明振動聲波變化與巖性有直接關系。

發明內容

本發明的目的是提供一種風化殼的識別裝置，該裝置能有效將風化殼上下地層巖性振動聲波頻率特征提取出來。

為了實現以上目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種風化殼的識別裝置，其特點是，包含：

信號采集器，其安裝在鉆柱頂部，采集鉆頭破碎巖石所產生的振動聲波；

濾波器，其與信號采集器相連；

無線發射器，其與濾波器相連，將濾波器過濾后的振動聲波發射出去；

無線接收器，其與無線發射器通過電磁波實現無線通訊，接收鉆頭破碎巖石所產生的振動聲波；

所述的無線接收器與外部的計算機相連；

所述的計算機生成振動聲波頻譜，根據生成的振動聲波頻譜識別該地質分層是否為風化殼。

所述的信號采集器為聲波傳感器。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

本發明利用安裝在鉆柱頂部的隨鉆測量工具，通過鉆柱做為振動聲波的傳輸載體，直接接收鉆頭破碎地層時產生的振動聲波，給出實時的地質分層，巖性界面預判和油藏特征。

附圖說明

圖1為本發明一種風化殼的識別裝置的模塊圖；

圖2為本發明信號采集器的安裝示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發明做進一步闡述。

如圖1所示，一種風化殼的識別裝置，包含：信號采集器1，其安裝在鉆柱頂部，采集鉆頭破碎巖石所產生的振動聲波（參見圖2）；濾波器2，其與信號采集器1相連；無線發射器3，其與濾波器2相連，將濾波器2過濾后的振動聲波發射出去；無線接收器4，其與無線發射器3通過電磁波實現無線通訊；無線接收器4與外部的計算機5相連；計算機5生成振動聲波頻譜，根據生成的振動聲波頻譜識別該地質分層風化殼。所述的信號采集器1為聲波傳感器，該傳感器型號為Chinada-xyz。

按照聲波理論，聲波在剛體中的傳播距離主要取決兩個因素，一個是聲波的頻率，另一個是聲波的強度，見以下公式。式中：D-聲波沿剛體的傳輸距離；f-聲波信號的頻率；I-聲波的強度。Function()?代表函數，表明D是f和I的函數。

D=?Function(1/f,I)--------------------(1)

按照公式(1)，聲波頻率越高，傳輸距離越近，但聲波強度越大，傳輸距離越遠，事實上，鉆頭在切削地層的鉆進過程中必須具有巨大的機械能，這種能量產生巨大的聲波能量，足以使聲波沿鉆柱傳輸到鉆柱頂部，其中信號的高頻部分也隨之傳輸至地面。

物理聲波原理中，兩種不同硬度的物體相撞，產生的聲波頻率取決于硬度較低的物體，所以鉆柱和鉆頭本身的剛性介質遠大于所鉆地層巖石的硬度，在確保鉆進的同時，也保證了通過鉆柱收集到的信號反映的是鉆頭所鉆遇地層的巖石特性信號。