地質(zhì)探測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地質(zhì)探測方法及裝置，該方法包括：發(fā)射換能器組合發(fā)射聲波信號，通過地層到達(dá)被探測物，并且所述發(fā)射換能器組合為相控陣換能器組合，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權(quán)的方式加載激勵信號；換能器組合接收所述被探測物反射回的通過所述地層的回波信號；控制系統(tǒng)對所述回波信號進(jìn)行處理，從而獲取所述被探測物的信息。該裝置包括：發(fā)射換能器組合、接收換能器組合和控制系統(tǒng)。本發(fā)明可以實時探測鉆頭前方地質(zhì)情況，利用定向聲波技術(shù)提供的聲源信號向鉆頭前方發(fā)射能量較強(qiáng)的信號，從而達(dá)到準(zhǔn)確探測的目的。
【專利說明】地質(zhì)探測方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油工業(yè)領(lǐng)域，特別是涉及一種地質(zhì)探測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在地質(zhì)導(dǎo)向鉆井中，對鉆頭前方地質(zhì)情況進(jìn)行實時精確的預(yù)測，在保障鉆井安全、提高探井成功率和保護(hù)儲集層等方面發(fā)揮著不可替代的作用?；陔姺ê秃宋锢淼木诇y量技術(shù)，可以以較高的分辨率對井孔周圍的地層情況進(jìn)行探測，但不適合對鉆頭前方較大距離范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)及其參數(shù)情況進(jìn)行探測。相比之下，聲波可以在遠(yuǎn)距離的地層中進(jìn)行傳播，基于聲波在物質(zhì)中傳播的原理發(fā)展起來的工程技術(shù)，在鉆頭前方地質(zhì)情況的探測中具有一定的優(yōu)勢。
[0003]目前，可用于對鉆頭前方地質(zhì)情況進(jìn)行實時探測的兩種聲波技術(shù)分別是:鉆頭地震技術(shù)和隨鉆測量技術(shù)。其中，鉆頭地震技術(shù)采用鉆頭振動作為聲源向地層中發(fā)射聲波信號，放置到地面上的若干個檢波器接收來自地下的直達(dá)波和反射波信號，通過對接收信號進(jìn)行處理，得到鉆頭前方地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況。隨鉆測量地震技術(shù)則是應(yīng)用地表常規(guī)震源作為聲源，接收部分集成到井下鉆頭附近的鉆具組合中，通過將采集到的信號進(jìn)行處理，得到鉆頭前方地層的結(jié)構(gòu)情況。這兩種技術(shù)在鉆前地層情況的預(yù)測中起到了一定的作用，但存在一些問題。一方面，這兩種技術(shù)都存在聲源和接收器的長距離分離造成的信號衰減大，聲源頻率低造成的分辨率低等問題；另一方面，鉆頭地震技術(shù)在疏松地層、大斜度井等情況下的使用效果較差，而隨鉆地震測量方法容易受到數(shù)據(jù)傳輸速度低等方面的制約。
[0004]另外，一種近鉆頭聲波信號發(fā)射和接收裝置可以對鉆頭前方的地質(zhì)體的位置等情況進(jìn)行預(yù)測。其中前者以聲波測井儀器在鉆孔中形成的導(dǎo)波信號為聲源，利用該信號與鉆頭前方地層之間的相互作用而達(dá)到探測的目的；后者未給出聲學(xué)裝置具體的信號發(fā)射和測量方式。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決目前鉆頭前方地質(zhì)探測中存在的長距離傳播引起的信號裳減和卩栄聲混置的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種地質(zhì)探測方法，其特征在于，所述方法包括:
[0007]發(fā)射換能器組合發(fā)射聲波信號，通過地層到達(dá)被探測物，并且所述發(fā)射換能器組合為相控陣換能器組合，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權(quán)的方式加載激勵信號；
[0008]接收換能器組合接收所述被探測物反射回的通過所述地層的回波信號；
[0009]控制系統(tǒng)對所述回波信號進(jìn)行處理，從而獲取所述被探測物的信息。
[0010]進(jìn)一步地，所述方法還包括，所述換能器陣元的相位加權(quán)方式是通過控制陣元加
載激勵信號的延遲時間來實現(xiàn)的，根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種地質(zhì)探測方法，其特征在于，所述方法包括: 發(fā)射換能器組合發(fā)射聲波信號，通過地層到達(dá)被探測物，并且所述發(fā)射換能器組合為相控陣換能器組合，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權(quán)的方式加載激勵信號； 接收換能器組合接收所述被探測物反射回的通過所述地層的回波信號； 控制系統(tǒng)對所述回波信號進(jìn)行處理，從而獲取所述被探測物的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)探測方法，其特征在于，所述方法還包括，所述換能器陣元的相位加權(quán)方式是通過控制陣元加載激勵信號的延遲時間來實現(xiàn)的，根據(jù)公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)探測方法，其特征在于，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權(quán)的方式加載激勵信號包括:對所述換能器陣元加載具有相同時域和頻域特征的低頻信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)探測方法，其特征在于，所述方法還包括:將所述被探測物信息傳送給地面控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地質(zhì)探測方法，其特征在于，所述方法還包括:將所述鉆頭信息傳送給地面控制系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)探測方法，其特征在于，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權(quán)的方式加載激勵信號還包括:對所述換能器陣元加載具有相同時域和頻域特征的低頻調(diào)制高頻信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)探測方法，其特征在于，所述被探測物信息包括被探測物的結(jié)構(gòu)信息、位置信息和聲阻抗變化信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)探測方法，其特征在于，所述回波信號包括:直達(dá)波信號、地層交界面處的反射波信號和來自地層反射體的反射波信號。
9.一種地質(zhì)探測裝置，其特征在于，所述裝置包括: 發(fā)射換能器組合，用于發(fā)射聲波信號，通過地層到達(dá)被探測物，并且所述發(fā)射換能器組合為相控陣換能器組合，所述相控陣換能器組合中的換能器陣元按照幅度和相位加權(quán)的方式加載激勵信號； 接收換能器組合，用于接收所述被探測物反射回的通過所述地層的回波信號； 控制系統(tǒng)，用于對所述回波信號進(jìn)行處理，從而獲取所述被探測物的信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地質(zhì)探測裝置，其特征在于，所述裝置還包括隔聲體，用于阻隔鉆鋌波信號。
【文檔編號】G01V1/40GK103760607SQ201410037709
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】張秀梅, 林偉軍, 王秀明, 蘇暢 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所