钻孔内的定向瞬变电磁装置

摘要

本发明公开了一种钻孔内的定向瞬变电磁装置及测量方法，通过结合瞬变电磁法和全方位测井技术，形成钻孔孔内专用的瞬变电磁探测装置的新型测井系统。为钻孔提供任意深度上不同方位的瞬变电磁场信息，包括钻孔孔壁与孔壁内部一定范围内的感应电位和视电阻率参数。使用此装置可以对任意充填介质的钻孔进行测井，特别适应于矿山瓦斯抽排孔、巷道超前探测钻孔等干孔的测井，对钻孔范围内地质赋存状态进行成像测井，可用于钻孔周围的瓦斯地质特征、岩层含水性、地质岩性和构造的探测。

主权项

钻孔内的定向瞬变电磁装置，包括有DSP处理单元，与所述DSP处理单元连接的嵌入式CPU，通过RS232接口与所述嵌入式CPU通讯的电子罗盘，其特征在于：还包括有激发接收单元、向所述激发接收单元供电的激励电源和多频发射器、采集激发接收单元输出信号并将所述信号传送至DSP处理单元的多通道A/D采集装置，所述激发接收单元包括正多棱柱，所述正多棱柱的表面分别设置有多匝线圈，且正多棱柱各个表面的多匝线圈匝数相同，所述激励电源通过多频发射器分别与正多棱柱各个表面的多匝线圈电连接以供电，所述多频发射器根据多频信号控制激励电源供电的频率，所述电子罗盘实时记录正多棱柱的姿态信息，所述多通道A/D采集装置包括数目与正多棱柱多匝线圈个数相同的多个采集通道，所述正多棱柱上各个多匝线圈的输出信号分别一一对应输出至多通道A/D采集装置的采集通道；所述嵌入式CPU通过RS232接口与电子罗盘通讯连接，所述嵌入式CPU还接有USB存储器；所述的钻孔内的定向瞬变电磁装置的测量方法，包括以下步骤：（1）将激发接收单元送入待测钻孔中；（2）当激发接收单元到达钻孔中指定深度时，利用耦合装置将激发接收单元固定在钻孔中；（3）打开电子罗盘，进行航向信息测量，并记录到USB存储器；（4）按顺序选择激发接收单元的正多棱柱中其中一个表面上的多匝线圈作为激励线圈，其他表面的多匝线圈作为接收线圈，通过激励电源和多频发射器向所述激励线圈供电，关断供电电流在线圈周围产生瞬态一次场，一次场向周围传播过程中，遇到钻孔周边地质体，将在地质体内部激发产生感应电流，感应电流产生二次场，二次场的时间特性与地质体的电阻率值大小和厚度分布有关，记录二次场的场强衰减过程，就可以反映孔壁地质体电阻率特征与厚度分布信息，二次场通过接收线圈观测；（5）所述正多棱柱中，除激励线圈所在的表面外的其他表面上的多匝线圈分别接收指定方向处钻孔孔壁产生的二次场信号，并分别将各自接收到的二次场信号输出至各自对应的多通道A/D采集装置的采集通道，由多通道A/D采集装置采集并送入DSP处理单元；（6）所述DSP处理单元将步骤（5）的数据进行处理后分别传送至嵌入式CPU，所述嵌入式CPU将所述数据传送至USB存储器进行存储；（7）将所有面的线圈激发完毕，并按步骤(4)‑(6)进行测量；（8）将激发接收单元送入钻孔中不同深度位置，并按步骤（2）—（7）进行测量，得到钻孔不同深度处的测量数据；（9）单孔数据采集完毕，将嵌入式CPU将所采集数据通过USB2.0传送至PC机，所述PC机上使用处理软件对钻孔不同深度下的测量数据进行处理与分析，得到钻孔周围不同方向的视电阻率与厚度分布信息，反映了钻孔周围的地质情况，形成单孔测井报告；（10）对多个相邻上述单孔资料输入，按照孔口坐标及孔内测斜坐标，将多个钻孔信息综合形成空间信息，形成多孔成果报告。