[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

本發明公開了一種井中隨鉆雷達實時預報前方地層界面的金屬導波探測方法。由于井中雷達使用的是沿鉆井方向的電偶源，故一般的井中雷達只能探測井旁與井不正交方向的界面，對垂直于井的界面是不能探測的。所以普通的井中雷達技術是無法探測與鉆井正交的地層界面的，需要新的方法或技術來實現實時預報前方界面。本發明提出在雷達發射源和鉆頭之間增加一個金屬波導，它是一個圓柱狀金屬桿，在雷達鉆進過程中，金屬桿或金屬鉆頭會導致雷達剖面上產生大量的傾斜的反射導波。一般的處理人員主要把它們當作噪聲去除掉，而本發明則利用它實現對前方界面的預報，思路新穎，效果明顯。

技術領域

本發明涉及一種雷達金屬導播探測方法，具體涉及井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測方法及裝置。

背景技術

井中雷達能夠在礦井或油井中對井旁介質進行探測，隨鉆雷達則在鉆井過程中對井外圍巖進行成像，以獲得實時探測效果，因而在具有鉆進安全問題的施工生產有廣泛的應用價值。我們希望在掘進過程中，隨鉆雷達能夠實時獲得前方圍巖的界面，根據簡單的界面成像過程，可以實時快速識別前方的危險介質邊界面(如含水、稀泥或瓦斯等)。但井中雷達使用與鉆井同方向的電偶源，它只能探測到井旁與井不正交的界面，而不能識別與井正交的界面，無疑從根本上限制了它的實時成像的功能。另外，鉆頭、電纜等金屬的作用，使得雷達剖面上產生很多傾斜的同相軸，這些同相軸非常強，掩蓋了地層界面的有效同相軸，目前的學者都將其視為噪聲而濾掉，或改進儀器材料補償這種異常同相軸的影響，這也使得井中雷達的實時成像功能受到嚴重的限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是通過金屬雷達導波及時識別鉆頭下方危險介質邊界面，目的在于提供井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測方法及裝置，解決上述的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

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的金屬桿，金屬桿另一端連接有井中雷達儀。

所述金屬桿選用實心結構或者空心結構；選用實心結構時，整個裝置的穩定性增強；讓整個裝置在鉆井時更為平穩，更難偏離預設軌跡；選用空心結構時，能夠減少裝置重量，在更加復雜的地形上使用時，能夠方便運輸。

所述金屬桿長度為2～3米，形狀為圓柱型。選擇為圓柱型是為了配合鉆頭使用，能夠與鉆頭相匹配，長度設置在2～3米是依據一般的地下介質電性和雷達儀器所能接收信號信噪比情況，通過計算機仿真計算后分析得到的，如果金屬桿過短，金屬桿輻射的導波信號會較弱，無法進行遠距離的界面預報；如果界面過長，導波信號需要傳播相對較長的距離才能到達到接收天線處，接收天線采集的反射導波信號也會較弱，同樣也不能進行遠距離界面預報。

所述金屬桿空心結構壁厚大于1cm。選擇壁厚在1cm以上，在最大限度的減輕整個裝置的重量情況下，壁厚適當的加厚，可以讓整個裝置更加穩定。

所述金屬桿通過螺栓連接方式與井中雷達儀連接。使用螺栓連接能夠讓井中雷達儀與金屬桿方便拆卸，在工作完成后，進行運輸時，可以將裝置的部件分開裝運，節約空間。

所述雷達井中儀外部包裝有PVC材料，所述雷達井中儀外部包裝有PVC材料，具有良好的化學穩定性，材料軟化點在75～80℃，在工作過程中，因工作不會發熱，所以采用PVC材料來進行防水、防塵工作。

井中隨鉆雷達實時預報地層界面位置的探測方法，所述方法包括如下步驟：

S1：探測裝置通過吊裝架放置在垂直于水平地面掘進的礦井中，鉆頭向下進行掘進；