[發明專利]井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測方法及裝置

有效

• 申請號: 201710391037.5
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107420094B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 毛立峰
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 王記明

1.井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測裝置，其特征在于，包括一端連接有鉆頭（3）的金屬桿（1），金屬桿（1）另一端連接有井中雷達儀（2）并導接獲得井中雷達儀的雷達波；

探測裝置通過吊裝架（4）放置在垂直于水平地面掘進的礦井中，鉆頭（3）向下進行掘進；

鉆頭（3）向下進行掘進時，井中雷達儀（2）按自激方式工作，其所發射的雷達波，與金屬桿（1）相互作用，會生成雷達導波，在金屬桿兩個端點間來回傳播；當雷達導波到達金屬桿（1）下端點時，雷達導波以球面向地下傳播，其中，一部分導波遇到鉆頭前方的地層界面6，生成的反射回波被接收天線記錄到，即雷達剖面上的一次金屬導波C同相軸，界面位置B時雷達剖面上對應的直線Z=0m，即一次金屬導波C同相軸預報的鉆頭前方界面位置B；另一部分雷達導波則受到金屬桿（1）的導波作用，沿著金屬桿（1）的端面向上移動，當到達上端點時，再次以球面波形式輻射導波，該導波中的一部分又沿著金屬向下傳播，在金屬桿（1）下端點處再次以球面波向外輻射導波，遇到地層界面6后，生成的反射回波向雷達接收天線傳播，接收天線則會收到二次金屬導波E，從而會在雷達剖面上看到一次金屬導波C同相軸和二次金屬導波E同相軸；在金屬桿（1）上的往返導波D作用下，雷達能夠接收到很多次界面反射導波F信號，只是隨著導波傳播的時間增加，高次導波信號幅度會變得越來越弱，而在雷達剖面上越不明顯；當往返導波D 發生轉折時，金屬桿（1）下端點接觸到界面位置B，隨著井中雷達儀（2）向下移動，金屬桿（1）跨越地層界面6，往返導波D傳播路徑上發現兩種介質，往返波導D會出現轉折，當金屬桿（1）穿過介質后，往返波導D返回垂直狀態；

在雷達剖面上拾取傾斜的反射導波F同相軸和往返導波D的走時數據，能夠推測反射導波F對應的前方界面的位置，通過往返導波D和反射導波F的走時曲線，結合金屬桿（1）的長度通過算式進行處理，能夠實時預測鉆頭下方地層界面（6），快速識別鉆頭下方的危險介質邊界面。

2.根據權利要求1所述的井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測裝置，其特征在于，所述金屬桿（2）選用實心結構或者空心結構。

3.根據權利要求2所述的井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測裝置，其特征在于，所述金屬桿（1）空心結構壁厚大于1cm。

4.根據權利要求1所述的井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測裝置，其特征在于，所述金屬桿（1）長度為2~3米，形狀為圓柱型。

5.根據權利要求1所述的井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測裝置，其特征在于，所述金屬桿（1）通過螺栓連接方式與井中雷達儀（2）連接。

6.根據權利要求1所述的井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測裝置，其特征在于，所述雷達井中儀外部包裝有PVC材料。