一種礦山井下鉆孔探測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種礦山井下鉆孔探測(cè)儀,包括鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊,所述鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊包括金屬外殼探頭及設(shè)置于金屬外殼探頭內(nèi)的攝像單元、自然伽瑪單元、孔斜測(cè)量單元、傳輸與控制單元;所述攝像單元設(shè)置于金屬外殼探頭的頂部;所述攝像單元包括設(shè)置于金屬外殼探頭頂部的垂向攝像頭或設(shè)置于金屬外殼探頭側(cè)壁的側(cè)向攝像頭或者二者結(jié)合。本實(shí)用新型對(duì)井下各類鉆孔進(jìn)行探測(cè)包括分層巖性、厚度、巖層軟硬程度、巖石孔隙、裂隙、出水點(diǎn)、頂板離層情況。針對(duì)常見(jiàn)的沉積巖地層而言,本系統(tǒng)能夠區(qū)分沉積地層的主要巖性如粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、鋁土泥巖、碳質(zhì)泥巖、煤層、灰?guī)r、火成巖等巖性及其分層厚度。
【專利說(shuō)明】一種礦山井下鉆孔探測(cè)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鉆孔探測(cè)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及一種礦山井下鉆孔探測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,在地質(zhì)勘探中對(duì)鉆孔進(jìn)行地層巖性探測(cè)常規(guī)做法主要是利用物探測(cè)井手段,并已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。常利用多種測(cè)井手段(如自然伽瑪、自然電位、密度、視電阻率、雙收時(shí)差、井徑等)探測(cè),通常規(guī)定必須四種以上參數(shù)才能準(zhǔn)確判斷地層巖性。然而,對(duì)礦山井下環(huán)境及超小口徑鉆孔(如錨索孔一般直徑只有28_)進(jìn)行巖性探測(cè)而言,由于當(dāng)前技術(shù)條件限制,絕大多數(shù)測(cè)井儀器設(shè)計(jì)尺寸不能設(shè)計(jì)到足夠小(便于攜帶、在狹小環(huán)境使用),功耗也不能降至足夠低。上述多種參數(shù)綜合測(cè)井確定巖性的探測(cè)方法就不能實(shí)現(xiàn)。
[0003]視頻攝像技術(shù)在鉆孔探測(cè)方面是一種新型技術(shù),具有可視化、直觀特點(diǎn),能夠查明鉆孔中巖層的裂隙發(fā)育程度、含水層富水性等。隨著攝像分辨率提高和攝像設(shè)備的微型化,視頻攝像技術(shù)的已經(jīng)能夠在超小口徑孔中使用。但在巖層巖性識(shí)別方面有明顯不足之處:(I)受人眼識(shí)別能力與鉆孔施工質(zhì)量影響大(井壁光滑度、巖層軟硬等),僅憑照片或視頻不能很好地區(qū)分相近巖性,如粉砂巖、泥巖。(2)受拍攝條件限制(比如拍攝角度、光線、鉆孔介質(zhì)、鉆孔淋滴水),視頻或照片的判讀差異會(huì)很大。由于受上述限制,只根據(jù)視頻攝像技術(shù)對(duì)井下徑鉆孔進(jìn)行巖性識(shí)別與定量分層是不可靠的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種礦山井下鉆孔探測(cè)儀,通過(guò)采集包括視頻數(shù)據(jù)在內(nèi)的多種數(shù)據(jù),為綜合判斷地層巖性提供依據(jù)。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種礦山井下鉆孔探測(cè)儀,包括通過(guò)傳輸線纜連接的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊和深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊;
[0007]所述的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊,包括探頭及設(shè)置于探頭內(nèi)的攝像單元、孔斜測(cè)量單元和傳輸與控制單元;攝像單元、孔斜測(cè)量單元分別與傳輸與控制單元相連接,分別將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元,由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊;傳輸與控制單元上還設(shè)有對(duì)攝像單元、孔斜測(cè)量單元進(jìn)行操作的控制件;
[0008]所述的深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊,包括深度計(jì)量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、控制電路單元和電源單元;所述深度計(jì)量單元,計(jì)量傳輸線纜的延伸長(zhǎng)度,獲取鉆孔探測(cè)深度相關(guān)數(shù)據(jù);所述顯示單元與控制電路單元相連,采集并顯示傳輸與控制單元發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù);所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與控制電路單元相連,并設(shè)有數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口。
[0009]所述的攝像單元包括設(shè)置于探頭頂部的垂向攝像頭和/或設(shè)置于探頭側(cè)壁的側(cè)向攝像頭,垂向攝像頭、側(cè)向攝像頭中均設(shè)有LED光源;
[0010]攝像單元將其采集的視頻數(shù)據(jù),經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0011]所述的孔斜測(cè)量單元,測(cè)量鉆孔的方位角、傾斜角,包括磁傳感器、加速度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)調(diào)理電路;
[0012]孔斜測(cè)量單元將其采集的鉆孔的方位角、傾斜角數(shù)據(jù),經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0013]所述的探頭內(nèi)還設(shè)有采集地層自然伽瑪數(shù)據(jù)的自然伽瑪單元,包括晶體、光電倍增管、高壓模塊及數(shù)據(jù)調(diào)理電路;自然伽瑪單元與傳輸與控制單元相連接,將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元,由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0014]所述的攝像單元位于探頭的最前端,傳輸與控制單元位于探頭的最后端。
[0015]所述的深度計(jì)量單元采用光電編碼器,連續(xù)計(jì)量線纜長(zhǎng)度,獲取鉆孔探測(cè)深度相關(guān)數(shù)據(jù);
[0016]深度計(jì)量單元將采集的深度相關(guān)數(shù)據(jù),發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0017]所述的顯示單元包括液晶顯示屏和/或數(shù)碼管,以及顯示驅(qū)動(dòng)電路;液晶顯示屏顯示視頻數(shù)據(jù)和/或鉆孔深度、孔斜方位、傾斜數(shù)據(jù),數(shù)碼管用于顯示深度數(shù)據(jù)。
[0018]所述電源單元與控制電路單元相連,對(duì)深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊和/或鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊供電;
[0019]所述的控制電路單元,對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊與深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸、深度計(jì)量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、控制電路單元和電源單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制。
[0020]所述還包括與深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊相連接的數(shù)據(jù)處理模塊,通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元對(duì)視頻數(shù)據(jù)、自然伽瑪、鉆孔方位角、傾斜角數(shù)據(jù)下載,并進(jìn)行處理。
[0021]所述的探頭后端還設(shè)有金屬推送桿。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0023]本實(shí)用新型提供的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,使用電子視頻攝像技術(shù)進(jìn)行孔壁視頻錄像與拍攝照片,同時(shí)采集鉆孔的孔斜數(shù)據(jù),包括鉆孔的孔段的方位角、傾斜角,并進(jìn)一步采用自然伽瑪物探測(cè)井技術(shù)采集巖層自然核放射特性,進(jìn)而利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山井下鉆孔巖性識(shí)別與巖層厚度的定量劃分、裂隙發(fā)育程度、含水層富水性,為井巷工程及其它相關(guān)鉆孔進(jìn)行地層巖性探測(cè)的應(yīng)用提供技術(shù)手段。
[0024]本實(shí)用新型提供的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,一方面本實(shí)用新型可以同步獲取鉆孔視頻、鉆孔方位角、傾斜角豐富的信息,以及進(jìn)一步的自然伽瑪采集的地層自然伽瑪數(shù)據(jù),為礦山技術(shù)工作提供決策依據(jù);另一方面單就本實(shí)用新型對(duì)礦山井下鉆孔探測(cè)巖性與分層厚度,主要是針對(duì)常見(jiàn)的沉積巖地層而言,能夠區(qū)分沉積地層的主要巖性如粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、招土泥巖、碳質(zhì)泥巖、煤層、灰?guī)r、火成巖等巖性及其分層厚度。如果能配合一個(gè)臨近區(qū)域的地質(zhì)勘查鉆孔或已揭露的地層資料作為巖性識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)參考,將可以區(qū)分更多的巖層巖性,效果也將更準(zhǔn)確。
[0025]本實(shí)用新型提供的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其所涉及的微型攝像、自然伽瑪、孔斜測(cè)量元器件,已經(jīng)能夠滿足礦山井下小尺寸、低功耗的需要。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027]圖2為本實(shí)用新型探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)方法的具體實(shí)施步驟示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述,所述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定。
[0029]參見(jiàn)圖1,本實(shí)用新型提供的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,包括通過(guò)傳輸線纜連接的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊和深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊;
[0030]所述的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊,包括探頭及設(shè)置于探頭內(nèi)的攝像單元、孔斜測(cè)量單元和傳輸與控制單元;攝像單元、孔斜測(cè)量單元分別與傳輸與控制單元相連接,分別將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元,由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊;傳輸與控制單元上還設(shè)有對(duì)攝像單元、孔斜測(cè)量單元進(jìn)行操作的控制件;
[0031]所述的深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊,包括深度計(jì)量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、控制電路單元和電源單元;所述深度計(jì)量單元,計(jì)量傳輸線纜的延伸長(zhǎng)度,獲取鉆孔探測(cè)深度相關(guān)數(shù)據(jù);所述顯示單元與控制電路單元相連,采集并顯示傳輸與控制單元發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù);所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與控制電路單元相連,并設(shè)有數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口。
[0032]所述的攝像單元包括設(shè)置于探頭頂部的垂向攝像頭和/或設(shè)置于探頭側(cè)壁的側(cè)向攝像頭,垂向攝像頭、側(cè)向攝像頭中均設(shè)有LED光源;
[0033]攝像單元將其采集的視頻數(shù)據(jù),經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0034]所述的孔斜測(cè)量單元,測(cè)量鉆孔的方位角、傾斜角,包括磁傳感器、加速度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)調(diào)理電路;
[0035]孔斜測(cè)量單元將其采集的鉆孔的方位角、傾斜角數(shù)據(jù),經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0036]所述的攝像單元位于探頭的最前端,傳輸與控制單元位于探頭的最后端。
[0037]進(jìn)一步的,所述的探頭內(nèi)還設(shè)有采集地層自然伽瑪數(shù)據(jù)的自然伽瑪單元,包括晶體、光電倍增管、高壓模塊及數(shù)據(jù)調(diào)理電路;自然伽瑪單元與傳輸與控制單元相連接,將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元,由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0038]所述的深度計(jì)量單元采用光電編碼器,連續(xù)計(jì)量線纜長(zhǎng)度,獲取鉆孔探測(cè)深度相關(guān)數(shù)據(jù);
[0039]深度計(jì)量單元將采集的深度數(shù)據(jù),發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0040]所述的顯示單元包括液晶顯示屏、數(shù)碼管和顯示驅(qū)動(dòng)電路,液晶顯示屏顯示視頻數(shù)據(jù)、鉆孔深度、孔斜方位、傾斜數(shù)據(jù),數(shù)碼管用于顯示深度數(shù)據(jù)。
[0041]所述電源單元與控制電路單元相連,對(duì)深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊和/或鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊供電(鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊也可設(shè)立單獨(dú)的電源,或者在其單獨(dú)電源不能工作時(shí)由電源單元再進(jìn)行供電);
[0042]所述的控制電路單元,對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊與深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸、深度計(jì)量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、控制電路單元和電源單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制。
[0043]就當(dāng)前技術(shù)條件而言,本實(shí)用新型涉及的微型攝像、自然伽瑪、孔斜測(cè)量元器件,已經(jīng)能夠滿足礦山井下小尺寸、低功耗的需要。本實(shí)用新型方法的基本原理如下:
[0044]首先,利用鉆孔孔斜測(cè)量技術(shù)、自然伽瑪測(cè)井技術(shù)對(duì)鉆孔所揭露巖層的大多數(shù)層位進(jìn)行巖性確定,同時(shí)定量確定分層厚度。鉆孔孔斜測(cè)量獲取鉆孔真實(shí)的方位角、傾斜角,進(jìn)而結(jié)合巖層的產(chǎn)狀(地層走向、傾向、傾角)進(jìn)行計(jì)算能夠?qū)ι鲜鲎匀毁が斍€確定的巖層厚度進(jìn)行校正,得到真正的巖層厚度。
[0045]自然伽瑪在地質(zhì)勘探中是一種重要的測(cè)井方法,屬于放射性測(cè)井方法之一。放射性測(cè)井是唯一能夠確定巖石及其孔隙流體化學(xué)元素含量的測(cè)井方法。它根據(jù)巖石及其孔隙流體和井內(nèi)介質(zhì)的核物理性質(zhì),來(lái)確定巖石類型,研究鉆井地質(zhì)剖面。自然伽瑪既可在裸眼井又可在套管井內(nèi)進(jìn)行測(cè)量;測(cè)量結(jié)果不受井內(nèi)介質(zhì)的限制。對(duì)于沉積巖尤其是煤系地層來(lái)講,自然伽瑪可以很好地用于區(qū)分巖性、地層分層厚度的定量劃分、計(jì)算地層的泥質(zhì)含量(計(jì)算出“砂泥比”)。
[0046]定量計(jì)算巖層厚度的理論依據(jù)是自然伽瑪曲線具有如下特性:1.上下圍巖的放射性含量相同時(shí),曲線關(guān)于地層重點(diǎn)對(duì)稱;2.高放射性地層,對(duì)著地層中心曲線有一極大值,并隨地層厚度的增加而增大。厚度大于三倍的井徑時(shí),極大值為常數(shù),此時(shí)只與巖石的自然放射性強(qiáng)度成正比,且由曲線的半幅點(diǎn)確定的地層厚度為地層厚度。
[0047]其次,結(jié)合電子攝像技術(shù),確定自然伽瑪不能區(qū)分的其余巖層巖性,并且二者相互配合來(lái)彌補(bǔ)單一參數(shù)測(cè)井技術(shù)的不足。如前所述,依靠單一自然伽瑪測(cè)井參數(shù)尚且不能區(qū)分一些物性相近的巖層巖性(但可以準(zhǔn)確分層、確定層厚),這些巖層主要是砂巖、煤層、石灰?guī)r它們?cè)谇€特征上都具有低自然伽瑪和低“砂泥比”特征,憑借自然伽瑪三者不能區(qū)分,需要配合其他手段進(jìn)一步確定。本實(shí)用新型利用電子攝像技術(shù)與自然伽瑪測(cè)井配合,可以區(qū)分三者之間的物性差別,從而分辨巖性。
[0048]電子攝像技術(shù)的具體應(yīng)用為:
[0049]I)利用具備微距效果的高分辨率微型攝像頭(或攝像機(jī)),在鉆孔內(nèi)拍攝沿鉆孔方向(稱之為“垂向視頻”)和垂直鉆孔方向(稱之為“側(cè)向視頻”或“側(cè)向照片”)的孔壁視頻和照片。
[0050]2)利用“深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊”采集的深度數(shù)據(jù),對(duì)視頻和照片進(jìn)行深度數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)處理,如在視頻、照片上標(biāo)識(shí)出當(dāng)前鉆孔深度。
[0051]3)將視頻/照片與自然伽瑪曲線同深度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比:對(duì)于自然伽瑪確定的層位巖性可以在視頻或照片上進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)和驗(yàn)證;對(duì)上述三種不易區(qū)分的巖性的區(qū)分可以在測(cè)井曲線上可能的煤層、石灰?guī)r、砂巖層位觀察同深度的視頻或照片,三者有著明顯的視覺(jué)差異:煤層呈黑色且井壁不完整,石灰?guī)r呈灰色且井壁完整,砂巖呈淺灰色或灰色且井壁出現(xiàn)明顯顆粒狀。從而可以分辨出自然伽瑪不能識(shí)別的部分巖性。在確定巖性的基礎(chǔ)上,利用自然伽瑪準(zhǔn)確劃分出巖層厚度。
[0052]4)垂向視頻能夠反映鉆孔“井徑”變化。當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)到硬質(zhì)巖層(如砂巖、石灰?guī)r、火成巖)時(shí),孔徑會(huì)縮小;而當(dāng)鉆頭遇到軟巖層(如泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、煤層)時(shí),孔徑就會(huì)變大;在巖性變化處往往井徑會(huì)發(fā)生變化。
[0053]5)判斷“井徑”變化,視頻中若顯示孔壁較為整齊、大顆粒突出不多或很少、有鉆頭鉆進(jìn)時(shí)留下的黑色螺旋狀條帶、巖層細(xì)層很明顯,此時(shí)可以判斷為孔徑擴(kuò)大(視覺(jué)也可感受到孔徑在擴(kuò)大),由此可以初步判斷為粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖或泥巖;而當(dāng)視頻出現(xiàn)明顯的凸凹不平、大顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn)較多時(shí),可以判斷為孔徑在縮小(視覺(jué)也可感受到孔徑在縮小),由此可以初步判斷為砂巖、石灰?guī)r巖性。這樣,與自然伽瑪曲線配合相互驗(yàn)證和彌補(bǔ)技術(shù)手段上的不足,可以基本解決鉆孔巖性探測(cè)問(wèn)題。
[0054]利用視頻攝像技術(shù)與自然伽瑪探測(cè)技術(shù)相結(jié)合的方式可以基本解決井下鉆孔探測(cè)問(wèn)題。它是在利用自然伽瑪、鉆孔孔斜數(shù)據(jù)來(lái)定量劃分巖層厚度、區(qū)分主要巖性(砂巖類、泥巖類)結(jié)合視頻攝像技術(shù)的可視化、直觀性來(lái)共同實(shí)現(xiàn)巖層巖性的定量識(shí)別。
[0055]進(jìn)一步的,所提供的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,可以采用“存儲(chǔ)式”(在采集數(shù)據(jù)時(shí)儀器不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示,數(shù)據(jù)在采集完成后另有專門(mén)程序處理)、“直讀式”(儀器同時(shí)具備采集和處理原始數(shù)據(jù)功能,在現(xiàn)場(chǎng)能看到結(jié)果)或二者混合模式。
[0056]圖1所示給出的系統(tǒng)圖是“存儲(chǔ)式”的,所以礦山井下鉆孔探測(cè)儀還包括有與深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊相連接的數(shù)據(jù)處理模塊,通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元對(duì)視頻數(shù)據(jù)、自然伽瑪、鉆孔方位角、傾斜角數(shù)據(jù)下載,并進(jìn)行處理。
[0057]具體的,鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊:集成電子攝像單元、自然伽瑪單元、孔斜測(cè)量單元、傳輸與控制單元、電源單元(可選,可以與深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊共用電源),將其放置在一個(gè)直徑足以進(jìn)入礦山井下鉆孔的金屬外殼探頭(探測(cè)錨索孔的探頭直徑一般小于26_)中,用于完成對(duì)鉆孔井壁視頻、數(shù)字照片、孔斜數(shù)據(jù)及地層自然伽瑪數(shù)據(jù)的采集。此模塊進(jìn)一步說(shuō)明如下:
[0058]I)探頭直徑一般小于25mm,以便可以順利進(jìn)出;
[0059]2)攝像單元可以采用垂向、側(cè)向兩路設(shè)計(jì)(至少一路垂向視頻)。垂向視頻可以全方位觀測(cè)井壁巖性情況,反映“井徑”變化。采集數(shù)據(jù)可以集中存儲(chǔ)到一個(gè)存儲(chǔ)器或分別存儲(chǔ)。如果采用“直讀式”或復(fù)合設(shè)計(jì),在探頭中可以只安裝攝像頭,攝像與顯示控制電路可以放置到深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊中。
[0060]3)自然伽瑪單元用于采集地層自然伽瑪放射性數(shù)據(jù)。與傳輸與控制單元相連接,采集數(shù)據(jù)可以單獨(dú)存儲(chǔ)也可與上述視頻數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)。
[0061]4)孔斜測(cè)量單元用于連續(xù)或分段采集鉆孔的方位角、傾斜角。
[0062]5)傳輸與控制單元讀取攝像單元的影像數(shù)據(jù)、自然伽瑪單元調(diào)理數(shù)據(jù)及孔斜測(cè)量單元所測(cè)量到的方位角與傾角調(diào)理數(shù)據(jù),獲得視頻、自然伽瑪數(shù)據(jù)、方位角、仰俯角和側(cè)滾角,并發(fā)送至深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制單元,在需要時(shí)保存;用于對(duì)整個(gè)探頭操作的電路控制,如總電源開(kāi)關(guān)、數(shù)據(jù)采集、調(diào)理、傳輸?shù)取?br>
[0063]6)電源模塊負(fù)責(zé)給探頭部分的電路供電,電源也可以深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊中共享,通過(guò)連接線纜為探頭供電。
[0064]深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊:使用成熟的深度數(shù)據(jù)采集技術(shù)(如光電旋轉(zhuǎn)編碼器)完成時(shí)間與深度同步數(shù)據(jù)的采集;完成對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ);完成視頻數(shù)據(jù)的顯示;儀器的工作狀態(tài)控制;儀器的供電等;包括深度計(jì)量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、控制電路單元、電源單元;
[0065]所述深度計(jì)量單元,采用光電編碼器,連續(xù)計(jì)量線纜長(zhǎng)度,獲取鉆孔探測(cè)深度數(shù)據(jù);所述顯示單元與控制電路單元相連,包括液晶顯示屏、數(shù)碼管(可選)、顯示驅(qū)動(dòng)電路,用于顯示鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊攝像單元的視頻數(shù)據(jù),還可以同時(shí)顯示鉆孔深度、孔斜方位、傾斜數(shù)據(jù),數(shù)碼管用于顯示深度數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)視頻、自然伽瑪、方位角、傾斜角的數(shù)據(jù);控制電路單元,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)啟、工作、停止、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的控制;所述電源單元完成對(duì)所述深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊、鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊的供電。
[0066]數(shù)據(jù)處理模塊:完成視頻、數(shù)字照片、自然伽瑪原始數(shù)據(jù)的收集、孔斜測(cè)量數(shù)據(jù)的收集并與深度數(shù)據(jù)同步,計(jì)算砂泥比,在此基礎(chǔ)上根據(jù)完成巖層巖性識(shí)別與厚度定量劃分,輸出鉆孔巖性柱狀圖、孔斜剖面圖、孔斜平面圖等功能。
[0067]所述鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊與深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊間采用傳輸線纜連接、探頭設(shè)有用于人工推送鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊的金屬推送桿。推送桿直徑一般不超過(guò)20_,每節(jié)長(zhǎng)度以10mm為適宜,采用兩端采用絲扣或其他方式相連。
[0068]如圖2所示,本實(shí)用新型對(duì)鉆孔探測(cè),包括如下步驟:
[0069]I)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集:連接與推送模塊4將鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊I (即儀器探頭)按照基本均勻的速度送入鉆孔中,按照設(shè)定的同步采集時(shí)間設(shè)置,同步開(kāi)啟深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊2,完成從孔口到孔底全部鉆孔深度的垂向視頻、側(cè)向視頻/照片、自然伽瑪及深度數(shù)據(jù)采集;采集數(shù)據(jù)可以集中存儲(chǔ)到一個(gè)存儲(chǔ)單元,或分別進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0070]2)數(shù)據(jù)初步處理:對(duì)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊3進(jìn)行數(shù)據(jù)收集,需要處理的數(shù)據(jù)包括深度同步數(shù)據(jù)、側(cè)向/垂向視頻、側(cè)向數(shù)字照片、自然伽瑪、孔斜方位角、傾角等。處理內(nèi)容包括:利用深度數(shù)據(jù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深度時(shí)間同步(在測(cè)井技術(shù)中常稱之為“數(shù)據(jù)刻度”),使視頻、照片、自然伽瑪、孔斜數(shù)據(jù)與深度時(shí)間有精確的對(duì)應(yīng)關(guān)系,視頻、照片必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)剪輯。
[0071]3)巖性與分層厚度確定:對(duì)上述處理完畢的數(shù)據(jù)首先利用自然伽瑪結(jié)合孔斜數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,繪制自然伽瑪、“砂泥比”曲線,利用自然伽瑪、“砂泥比”曲線并結(jié)合視頻進(jìn)行綜合判別,繪制出巖性柱狀剖面。巖性與分層厚度判讀過(guò)程如下:(I)利用自然伽瑪、“砂泥比”曲線,劃分出地層分層并初步判斷其巖性,對(duì)每一個(gè)分層同步播放等深度的垂向、側(cè)向視頻(照片),同時(shí)利用垂向視頻“井徑”變化,結(jié)合曲線特征,驗(yàn)證分層巖性正確性,在確定巖性正確判斷后,確定其厚度。(2)對(duì)上述判斷完成的分層厚度,按照比例尺(如1:200/1:500)繪制鉆孔巖性柱狀。(3)如有需要將巖性柱狀輸出成圖片(位圖、jpg)保存或輸出CAD格式。(4)根據(jù)孔斜數(shù)據(jù),繪制生成孔斜剖面圖、孔斜平面圖,如有需要可以輸出成圖片(位圖、jpg、PNG)保存或輸出CAD格式。
[0072]以上所述僅為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式,不是全部或唯一的實(shí)施方式,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)而對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換,均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其特征在于,包括通過(guò)傳輸線纜連接的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊和深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊; 所述的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊,包括探頭及設(shè)置于探頭內(nèi)的攝像單元、孔斜測(cè)量單元和傳輸與控制單元;攝像單元、孔斜測(cè)量單元分別與傳輸與控制單元相連接,分別將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元,由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊;傳輸與控制單元上還設(shè)有對(duì)攝像單元、孔斜測(cè)量單元進(jìn)行操作的控制件; 所述的深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊,包括深度計(jì)量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、控制電路單元和電源單元;所述深度計(jì)量單元,計(jì)量傳輸線纜的延伸長(zhǎng)度,獲取鉆孔探測(cè)深度相關(guān)數(shù)據(jù);所述顯示單元與控制電路單元相連,采集并顯示傳輸與控制單元發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù);所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與控制電路單元相連,并設(shè)有數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口。
2.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其特征在于,所述的攝像單元包括設(shè)置于探頭頂部的垂向攝像頭和/或設(shè)置于探頭側(cè)壁的側(cè)向攝像頭,垂向攝像頭、側(cè)向攝像頭中均設(shè)有LED光源; 攝像單元將其采集的視頻數(shù)據(jù),經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
3.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其特征在于,所述的孔斜測(cè)量單元,測(cè)量鉆孔的方位角、傾斜角,包括磁傳感器、加速度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)調(diào)理電路; 孔斜測(cè)量單元將其采集的鉆孔的方位角、傾斜角數(shù)據(jù),經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
4.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其特征在于,所述的探頭內(nèi)還設(shè)有采集地層自然伽瑪數(shù)據(jù)的自然伽瑪單元,包括晶體、光電倍增管、高壓模塊及數(shù)據(jù)調(diào)理電路;自然伽瑪單元與傳輸與控制單元相連接,將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元,由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
5.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其特征在于,所述的攝像單元位于探頭的最前端,傳輸與控制單元位于探頭的最后端。
6.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其特征在于,所述的深度計(jì)量單元采用光電編碼器,連續(xù)計(jì)量線纜長(zhǎng)度,獲取鉆孔探測(cè)深度相關(guān)數(shù)據(jù); 深度計(jì)量單元將采集的深度相關(guān)數(shù)據(jù),發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,分別進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
7.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其特征在于,所述的顯示單元包括液晶顯示屏和/或數(shù)碼管,以及顯示驅(qū)動(dòng)電路;液晶顯示屏顯示視頻數(shù)據(jù)和/或鉆孔深度、孔斜方位、傾斜數(shù)據(jù),數(shù)碼管用于顯示深度數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其特征在于,所述電源單元與控制電路單元相連,對(duì)深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊和/或鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊供電; 所述的控制電路單元,對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊與深度計(jì)量與存儲(chǔ)控制模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸、深度計(jì)量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、控制電路單元和電源單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制。
9.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測(cè)儀,其特征在于,所述的探頭后端還設(shè)有金屬推送桿。
【文檔編號(hào)】E21B47/12GK204041056SQ201320674663
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】馬慶勛 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)