[發明專利]一種用于氣體鉆井鉆前探測的近鉆頭震源短節

在審

• 申請號: 201810174629.6
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108375787A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 李皋;簡旭;陳一健;夏文鶴;許明;簡瑞
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01V1/143
• 分類號: G01V1/143;G01V1/155
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明涉及一種用于氣體鉆井鉆前探測的近鉆頭震源短節，包括外殼、上接頭、配氣盤、氣缸體、沖擊錘、砧板和減震裝置，氣缸體配合安裝在外殼內，氣缸體包括氣缸體內壁、氣缸體外壁和磁力基板，沖擊錘配合安裝在氣缸體外壁和氣缸體內壁之間，配氣盤配合安裝到磁力基板上部，減震裝置包括第一復位彈簧、第二復位彈簧、推桿和黏彈性阻尼器，可用來衰減砧板的振動。本發明中的震源短節可產生穩定的單次沖擊，且余震小，也可控制前后兩次的沖擊間隔，產生變間隔的連續沖擊信號，從而提高震源能量、壓制噪聲。

技術領域

本發明涉及石油、天然氣鉆井裝備技術領域，具體涉及一種用于氣體鉆井鉆前探測的近鉆頭震源短節，該震源短節可向鉆頭前方激發可控的地震波信號，獲取的反射波信號可用于預測鉆頭前方的地層信息以及鉆頭與巖性界面的距離。

背景技術

氣體鉆井在深井提速和致密砂巖儲層保護領域具有顯著優勢，但氣體鉆井對地質條件有較為苛刻的要求，地層失穩、產水、鉆具失效以及井下燃爆等均有可能導致氣體鉆井失敗，提前預測鉆頭前方的地層信息以及鉆頭到待鉆風險地層的距離對提高氣體鉆井的安全性有著極為重要的意義。基于測井方法所獲得的近井眼數據，雖然可以得到高分辨率的地層信息，但其探測范圍一般只有數米。隨鉆地震技術可以通過識別鉆前地質構造引起的反射，得到所鉆地層和待鉆地層的聲學屬性或彈性屬性，提供前探功能。如果將地震勘探上的微型可控震源用于井下近鉆頭處，其激發的頻率高、能量強，探測范圍可達數百米，極大的提高了鉆前探測的能力。

目前已有的井下隨鉆震源短節“隨鉆地震波發生器”（專利號：ZL201220125165.8），該震源短節使用泥漿驅動沖擊器產生地震波信號，不適應于氣體鉆井。井下隨鉆震源短節“一種氣體鉆井井底近鉆頭連續沖擊震源短節”（專利號：ZL201520985386.6），該震源短節可應用于氣體鉆井，但該短節結構和控制系統復雜，耗電量大，很難適應于井下特殊環境，且該短節產生的地震波信號復雜，不利于提取出有效的反射波信號。井下隨鉆震源短節“一種氣體鉆井井下可控震源短節”（專利號：CN201711065956.X），該震源短節使用電磁閥控制沖錘的往復運動，對電磁閥的性能要求高，且產生的地震波信號復雜，不利于提取出有效的反射波信號。上述氣體鉆井近鉆頭震源短節都不能產生穩定的單次沖擊信號，且存在二次沖擊現象，導致地震波信號復雜、尾波長，不利于識別出有效的界面反射波信號。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種用于氣體鉆井鉆前探測的近鉆頭震源短節。

具體的，一種用于氣體鉆井鉆前探測的近鉆頭震源短節，包括連接在一起的外殼和上接頭，外殼、上接頭分別具有空腔A和空腔B，且空腔A與空腔B相連通，上接頭內部安裝有電機；所述外殼的空腔A內設置有配氣盤、氣缸體、沖擊錘、砧板和減震裝置，所述氣缸體包括氣缸體外壁、氣缸體內壁和磁力基板，氣缸體外壁與空腔A配合并固定外殼上，磁力基板固定連接在氣缸體外壁上部，且磁力基板的方向與氣缸體外壁的方向相垂直，氣缸體內壁固定在磁力基板的一側，磁力基板的另一側設置有配氣盤，磁力基板側面與配氣盤的側面相接觸，配氣盤通過軸承與電機的輸出軸連接，氣缸體外壁和氣缸體內壁之間配合安裝有作往復運動的沖擊錘，所述沖擊錘包括錘體、錘頭和磁鐵，磁鐵嵌裝在錘體靠近磁力基板的一端，錘體的另一端固定有錘頭，錘體的外側設置有臺階，使錘體與氣缸體外壁之間形成一個間隙；

所述減震裝置包括第一復位彈簧、第二復位彈簧、推桿和黏彈性阻尼器，所述氣缸體外壁下部內側設置有突出部，黏彈性阻尼器設置在外殼下部，并通過第一復位彈簧與外殼的下部內壁連接，黏彈性阻尼器上端面固定連接有推桿，且推桿的穿過所述突出部與第二復位彈簧中部固定連接，第二復位彈簧一端與突出部的上表面相接觸，第二復位彈簧可在錘體與氣缸體外壁之間的間隙進行伸縮，黏彈性阻尼器上部設置有砧板，砧板通過彈性桿與外殼的下部內壁連接，所述彈性桿至少設置有兩個，且黏彈性阻尼器設有供彈性桿穿過的孔，所述的磁力基板設有流道進氣口A和氣缸進氣口A，配氣盤上設置有流道進氣口B和氣缸進氣口B。