專利名稱：鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及地球物理及地質勘探領域，尤其涉及巖性探測儀器及技術的改進與創(chuàng)新。
背景技術：
鉆孔巖性是地球物理及地質勘探不可缺少的資料，被稱為“地質的眼睛”。傳統(tǒng)的鉆孔巖性探測方法，是在鉆孔測井完成或停止后，將鉆具取出，再向鉆孔中放入帶電纜的探頭，才能進行探測，此方法存在系統(tǒng)笨重、效率低下、適用范圍窄等問題，如出現(xiàn)塌孔、井斜過大或海洋鉆探等場合下，均不能進行探測；因此有人提出鉆井實時巖性判別的方法，如藤子軍(山東煤田地質局，′2000)提出利用鉆井速度和壓力等參數(shù)分析判別巖性，盡管這種思路已有進步，但由于鉆井壓力及相關系數(shù)難以確定，因此難以在實踐中推廣應用。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術，本發(fā)明所要解決的技術問題，是要提供一種能在鉆進時、根據(jù)鉆探過程中易測的機械振動參數(shù)對巖性進行實時分析判別的鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀。
為此，本發(fā)明的技術方案是一種鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀，是由傳感器與二次儀表所組成，其特征在于所述的傳感器是振動傳感器，且振動傳感器與鉆桿的機械振動相耦合；所述的二次儀表是由高頻采樣器與計算機依次聯(lián)結組成。
所述的振動傳感器可以是光纖式、電磁式、壓電式、電感式、電渦流式、電容式、壓敏電阻式；而該振動傳感器通過與鉆桿或鉆井平臺以接觸或非接觸兩種方式采集數(shù)據(jù)。
所述的高頻采樣器是由前置放大電路、濾波電路、主放大電路、A/D轉換電路依次聯(lián)結組成。
所述計算機的存儲器中預裝有各種波形分析、處理軟件程序以及專家?guī)r性解釋系統(tǒng)，所述計算機通過接口電路與前述的A/D轉換電路的輸出端口相連接。
所述的波形分析、處理軟件程序包括快速傅立葉變換、快速離散小波變換、自功率譜分析、互功率譜分析、自相關分析、互相關分析、相干度分析、信噪比分析、FIR濾波器設計與實現(xiàn)、IIR濾波器設計與實現(xiàn)、低通濾波、帶通濾波、帶阻濾波、高通濾波、50Hz陷波、自適應濾波、自適應壓噪、卡爾曼濾波、頻譜數(shù)據(jù)庫等軟件程序。
由于采用了上述的結構改進，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點采用振動傳感器測定鉆桿的振動，利用了金屬鉆桿對聲波信號衰減小、可遠距離傳播的優(yōu)良特性，使深部地層的機械振動信號能順利地傳輸?shù)降乇恚貙有盘柨煽?、易測；采用光纖式振動傳感器，可以克服其他種類傳感器工作頻帶窄、易受外界各種(包括電磁)干擾的缺點，能夠適應所有類型地層的機械振動頻率的測定，且測定、搜集所得數(shù)據(jù)的可靠性、穩(wěn)定性大大提高；利用成熟的波形分析數(shù)學理論、結合專家解釋系統(tǒng)及計算機數(shù)字處理技術對機械振動波形、相關參數(shù)進行分析處理，能高效可靠地解讀、判別探頭所及的巖性及地質實況，提高了信號的分辨能力，實時判別準確率達到85％以上，多點結合即可反演復雜的徑向層面；采用振動傳感器與鉆桿或鉆井平臺以接觸或非接觸兩種采集數(shù)據(jù)的方式來實現(xiàn)機械振動與傳感器間的耦合，既不影響鉆進速度，也不需要對鉆具進行結構改造，簡單易行，便于推廣。
以下結合附圖對本發(fā)明作出說明

圖1為本發(fā)明實施例的總體結構示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例的電路原理框圖。
具體實施例方式如圖1所示一種鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀，是由傳感器與二次儀表所組成，其特征在于所述的傳感器是光纖式振動傳感器1，該振動傳感器1的接振工作面與鉆桿2-0的上端面2(或鉆井平臺的上端面3)緊固連接，以實現(xiàn)傳感器1與鉆桿2-0的機械振動相耦合；而鉆桿2-0深鉆入地表以下的巖土/巖石層6中。
所述的二次儀表是由高頻采樣器4與計算機5依次聯(lián)結組成。
如圖2所示所述的高頻采樣器4是由前置放大電路4-1、濾波電路4-2、主放大電路4-3、A/D轉換電路4-4依次聯(lián)結組成。
所述計算機5的存儲器中預裝有各種波形分析、處理軟件程序以及專家?guī)r性解釋系統(tǒng)，所述計算機5通過接口電路與前述的A/D轉換電路4-4的輸出端口相連接。
所述的波形分析、處理軟件程序包括快速傅立葉變換、快速離散小波變換、自功率譜分析、互功率譜分析、自相關分析、互相關分析、相干度分析、信噪比分析、FIR濾波器設計與實現(xiàn)、IIR濾波器設計與實現(xiàn)、低通濾波、帶通濾波、帶阻濾波、高通濾波、50Hz陷波、自適應濾波、自適應壓噪、卡爾曼濾波、頻譜數(shù)據(jù)庫等軟件程序。
現(xiàn)結合上述附圖對本發(fā)明的工作原理進一步說明如下
當鉆頭鉆遇不同地層6時，因巖性的硬度、破碎度、含水程度等的不同，在鉆桿2-0上所產(chǎn)生的機械振動頻率、速度、振幅等參數(shù)亦會相應發(fā)生變化，該變化即會通過金屬鉆桿2-0傳輸?shù)狡渥钌隙嗣?(或鉆井平臺的上端面3)，該機械振動參數(shù)又被光纖式振動傳感器1所感測，既而傳輸給高頻采樣器4與計算機5，計算機5中預裝的波形分析處理程序軟件即對數(shù)字化的振動信號進行去粗取精、去偽存真的分析處理，并結合專家?guī)r性解釋系統(tǒng)軟件，即可給出較準確的巖性判別。
權利要求
1.一種鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀，是由傳感器與二次儀表所組成，其特征在于所述的傳感器是振動傳感器，且振動傳感器與鉆桿的機械振動相耦合；所述的二次儀表是由高頻采樣器與計算機依次聯(lián)結組成。
2.如權利要求1所述的鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀，其特征在于所述的振動傳感器可以是光纖式、電磁式、壓電式、電感式、電渦流式、電容式、壓敏電阻式；而該振動傳感器通過與鉆桿或鉆井平臺以接觸或非接觸兩種方式采集數(shù)據(jù)。
3.如權利要求1或2所述的鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀，其特征在于所述的高頻采樣器是由前置放大電路、濾波電路、主放大電路、A/D轉換電路依次聯(lián)結組成。
4.如權利要求3所述的鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀，其特征在于所述計算機的存儲器中預裝有各種波形分析、處理軟件程序以及專家?guī)r性解釋系統(tǒng)，所述計算機通過接口電路與前述的A/D轉換電路的輸出端口相連接。
5.如權利要求4所述的鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀，其特征在于所述的波形分析、處理軟件程序包括快速傅立葉變換、快速離散小波變換、自功率譜分析、互功率譜分析、自相關分析、互相關分析、相干度分析、信噪比分析、FIR濾波器設計與實現(xiàn)、IIR濾波器設計與實現(xiàn)、低通濾波、帶通濾波、帶阻濾波、高通濾波、50Hz陷波、自適應濾波、自適應壓噪、卡爾曼濾波、頻譜數(shù)據(jù)庫等軟件程序。
全文摘要
一種鉆孔巖性參數(shù)實時探測儀,是由傳感器與二次儀表所組成,其特征為:所述傳感器是振動傳感器,其通過與鉆桿或鉆井平臺以接觸或非接觸兩種方式采集數(shù)據(jù);所述的二次儀表是前置放大電路、濾波電路、主放大電路、A/D轉換電路與計算機依次聯(lián)結組成;計算機存儲器中預裝有各種波形分析、處理軟件程序以及專家?guī)r性解釋系統(tǒng);本發(fā)明能在鉆孔過程中根據(jù)鉆探過程中的機械振動參數(shù)對巖性進行實時分析判別,實時判別準確率達到85%以上,且既不影響鉆進速度,也不需要對鉆具進行任何結構改造,簡單易行,便于推廣。
文檔編號E21B44/00GK1361347SQ0211391
公開日2002年7月31日 申請日期2002年1月16日 優(yōu)先權日2002年1月16日
發(fā)明者譚成忠, 柳建新, 喻春光, 蔣建業(yè) 申請人:湖南先光英博光纖傳感技術有限公司