用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，包括自前至后依次相連的傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)。所述傳感器包括三參數(shù)孔壓傳感器、自然伽馬傳感器，所述三參數(shù)孔壓傳感器位于自然伽馬傳感器前方，所述三參數(shù)孔壓傳感器前端設(shè)計成尖錐形。還包括承壓外殼，所述依次相連的自然伽馬傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)同時設(shè)置在承壓外殼內(nèi)部，承壓外殼前端與三參數(shù)孔壓傳感器的后端密封式連接。所述承壓外殼內(nèi)部還設(shè)置有電池，所述傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)均與電池連接。本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)探測裝置存在的自動化不高和不方便操作的問題。
【專利說明】用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及地表巖性探測工具，具體地說是一種用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭。

【背景技術(shù)】
[0002]目前石油地震勘探中，近地表巖性探測方法主要有巖性取心與靜力探測兩種。而靜力探測基本方法是通過電纜連接的方法在壓入探桿的過程中測量記錄探頭所穿過的地層信息。在特定的情況下都存在一定的局限性。例如在含水率較大的地區(qū)，取心器的擾動，造成取心結(jié)果并不可靠；另一方面，高含水導(dǎo)致依靠應(yīng)力差異劃分巖性的結(jié)果與真實情況相差甚遠。
[0003]同時現(xiàn)有電纜探測方法中所應(yīng)用到的探測裝置存在運輸不方便的缺陷，施工操作復(fù)雜，效率低下，沒有實現(xiàn)自動化。
[0004]近地表伽馬測井技術(shù)就是利用不同巖性的地層所含放射性同位素類型與濃度差異，造成的伽馬光子能級和放射性強度差別來識別巖性、劃分地層、研究沉積環(huán)境及其他若干地質(zhì)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，解決了現(xiàn)有技術(shù)探測裝置存在的自動化不高和不方便操作的問題。
[0006]本實用新型的目的可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn):
[0007]該無線式探頭包括自前至后依次相連的傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)。
[0008]本實用新型的目的還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn):
[0009]所述傳感器包括三參數(shù)孔壓傳感器、自然伽馬傳感器，所述三參數(shù)孔壓傳感器位于自然伽馬傳感器前方，所述三參數(shù)孔壓傳感器前端設(shè)計成尖錐形。
[0010]還包括承壓外殼，所述依次相連的自然伽馬傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)同時設(shè)置在承壓外殼內(nèi)部，承壓外殼前端與三參數(shù)孔壓傳感器的后端密封式連接。
[0011]所述承壓外殼內(nèi)部還設(shè)置有電池，所述傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)均與電池連接。
[0012]所述電池為可充電電池，并且位于計算機控制系統(tǒng)后方，所述承壓外殼內(nèi)設(shè)置有一個與電池連接的電源開關(guān)。
[0013]所述承壓外殼后端設(shè)置有用來連接機械探桿的后接頭。
[0014]所述的承壓外殼是一個用防磁不銹鋼材料制作的管裝零件。
[0015]所述三參數(shù)孔壓傳感器在工作時將地層的阻力、壓力信號轉(zhuǎn)換成三個模擬電壓信號送給信號處理電路進行放大和數(shù)字轉(zhuǎn)換，所述三參數(shù)孔壓傳感器連續(xù)地測量以下地層參數(shù):錐尖阻力、側(cè)壁阻力、摩阻比、孔隙水壓力；所述的自然伽馬傳感器主要由一個NaI (Tl)晶體和伽馬射線裝置組合而成，其功能是將伽馬射線能量轉(zhuǎn)換成光脈沖，然后通過光電倍增管進行光電轉(zhuǎn)換和電流倍增放大，從而得到與伽馬射線強度成比例的電脈沖信號。
[0016]所述計算機控制系統(tǒng)按照一定的時間間隔對前述的模擬電壓信號和電脈沖信號進行記錄，分析，并按照一定的格式記錄在電子存儲器中。
[0017]所述無線式探頭通過標(biāo)準(zhǔn)的計算機串行接口與計算機系統(tǒng)終端進行通訊，通訊內(nèi)容是:操作人員通過專門的軟件從其它計算機系統(tǒng)終端向探頭發(fā)送命令，以便控制探頭的工作狀態(tài)；操作人員通過專門的軟件從探頭讀取探頭所存儲的全部測量數(shù)據(jù)；這些測量數(shù)據(jù)包括以下地層參數(shù)信息:自然伽馬射線強度；錐尖阻力；側(cè)壁阻力；摩阻比；孔隙水壓力。
[0018]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果:
[0019]本實用新型利用近地表靜力探測技術(shù)與計算機自動控制技術(shù)的有機結(jié)合，利用先進的計算機自動控制技術(shù)對測量過程進行自動測量、并存儲實際測量數(shù)據(jù)。成功的避開了靜力觸探的電纜連接方式傳輸數(shù)據(jù)帶來的操作不利因素之影響，大大提高了靜力觸探的自動化水平，降低了勞動強度，明顯提高了靜力觸探的作業(yè)效率，具有極大的現(xiàn)場應(yīng)用前景。
[0020]本實用新型的意義在于將電纜式靜力探測技術(shù)進行全面的技術(shù)升級，一方面提高了探測作業(yè)的自動化水平；另一方面簡化了作業(yè)操作流程，提高了探測作業(yè)時效。
[0021]施工時，上述探頭以機械方式連接在靜探系統(tǒng)的探桿的最下端，依靠液壓裝置的力量將探頭壓入待測量地層自動實現(xiàn)地層信息的測量、記錄和存儲。探測完畢并取出探桿后，利用探頭的數(shù)據(jù)端口可以把已經(jīng)存儲在探頭內(nèi)部的存儲器中測量數(shù)據(jù)快速讀出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為近地表多參數(shù)巖性探測成果圖。
[0024]圖中:1、三參數(shù)孔壓傳感器；2、自然伽馬傳感器；3、信號處理電路；4、計算機控制系統(tǒng)；5、可充電電池。

【具體實施方式】
[0025]有關(guān)本實用新型的詳細說明及技術(shù)內(nèi)容，配合【專利附圖】

【附圖說明】如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本實用新型加以限制。
[0026]如圖1所示，一種用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，包括自前至后依次相連的傳感器、信號處理電路3、計算機控制系統(tǒng)4。所述傳感器包括三參數(shù)孔壓傳感器1、自然伽馬傳感器2，所述三參數(shù)孔壓傳感器位于自然伽馬傳感器前方，所述三參數(shù)孔壓傳感器前端設(shè)計成尖錐形。還包括承壓外殼，所述依次相連的自然伽馬傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)同時設(shè)置在承壓外殼內(nèi)部，承壓外殼前端與三參數(shù)孔壓傳感器的后端密封式連接。
[0027]所述承壓外殼內(nèi)部還設(shè)置有電池，所述傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)均與電池連接。所述電池為可充電電池5，并且位于計算機控制系統(tǒng)后方，所述承壓外殼內(nèi)設(shè)置有一個與電池連接的電源開關(guān)。所述承壓外殼后端設(shè)置有用來連接機械探桿的后接頭。
[0028]所述的承壓外殼是一個專門設(shè)計的用防磁不銹鋼材料制作的管裝零件。所述的自然伽馬傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)、可充電電池等都安裝在此承壓外殼內(nèi)。所述的三參數(shù)孔壓傳感器與前述的承壓外殼密封連接后構(gòu)成一個可以獨立工作的無線式探頭。探頭最大外徑為38mm。
[0029]所述的可充電電池為整個探頭的提供工作電源。所述的三參數(shù)孔壓傳感器在工作時將地層的阻力、壓力信號轉(zhuǎn)換成三個模擬電壓信號送給信號處理電路進行放大和數(shù)字轉(zhuǎn)換。所述的自然伽馬傳感器主要由一個NaI (Tl)晶體(傳感器的組成部分，它的作用是將核輻射轉(zhuǎn)化為熒光)和伽馬射線裝置以及相關(guān)配件組合而成，其功能是將伽馬射線能量轉(zhuǎn)換成光脈沖，然后通過光電倍增管進行光電轉(zhuǎn)換和電流倍增放大，從而得到與伽馬射線強度成比例的電脈沖信號。所述的計算機控制系統(tǒng)按照一定的時間間隔對前述的模擬電壓信號和電脈沖信號進行記錄，分析，并按照一定的格式記錄在電子存儲器中。
[0030]所述的無線式探頭，可以通過專門的數(shù)據(jù)通訊線連接到地面車載計算機的串行通訊接口。啟動相關(guān)的應(yīng)用軟件即可將存儲在探頭存儲器中的全部測量數(shù)據(jù)快速讀出，形成規(guī)定格式的近地表多參數(shù)巖性探測數(shù)據(jù)文件。
[0031]所述無線式探頭內(nèi)部設(shè)置有一個電源開關(guān)。實際作業(yè)時只需要將此開關(guān)撥到“0N”位置即可啟動探頭，進入正常工作狀態(tài)。將探頭開始工作后，應(yīng)與第一根探桿機械連接，利用常規(guī)的靜力觸探液壓貫入裝置即可實現(xiàn)對目標(biāo)地層的勘察測量。
[0032]將探桿串液壓貫入到地層預(yù)定深度后，即完成靜力觸探數(shù)據(jù)采集，此時可以利用液壓系統(tǒng)將探頭及探桿一起拔出地面。
[0033]拆開探頭與探桿的連接，利用專門的數(shù)據(jù)通訊線將探頭連接到地面、車載計算機的串行通訊接口，啟動相關(guān)的應(yīng)用軟件即可將存儲在探頭存儲器中的全部測量數(shù)據(jù)快速讀出，形成規(guī)定格式的近地表多參數(shù)巖性探測數(shù)據(jù)文件。
[0034]前述的近地表多參數(shù)巖性探測數(shù)據(jù)文件可以傳輸?shù)揭粋€專門設(shè)計的綜合的數(shù)據(jù)管理平臺。利用該數(shù)據(jù)管理平臺，用戶可以對多參數(shù)巖性探測數(shù)據(jù)文件進行后續(xù)處理。這些處理包括:(1)計算地層的泥質(zhì)含量、摩阻比等地質(zhì)參數(shù)，準(zhǔn)確劃分地層；(2)對曲線深度和數(shù)值校正、曲線漂移的校正、曲線濾波等操作；(3)顯示或打印探測成果圖。如圖2所示，利用本探頭測試的成果圖，由圖可知，大大提高了靜力觸探的自動化水平，降低了勞動強度，明顯提高了靜力觸探的作業(yè)效率，具有極大的現(xiàn)場應(yīng)用前景。
[0035]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，非用以限定本實用新型的專利范圍，其他運用本實用新型的專利精神的等效變化，均應(yīng)俱屬本實用新型的專利范圍。
【權(quán)利要求】
1.用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，包括自前至后依次相連的傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，所述傳感器包括三參數(shù)孔壓傳感器、自然伽馬傳感器，所述三參數(shù)孔壓傳感器位于自然伽馬傳感器前方，所述三參數(shù)孔壓傳感器前端設(shè)計成尖錐形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，還包括承壓外殼，所述依次相連的自然伽馬傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)同時設(shè)置在承壓外殼內(nèi)部，承壓外殼前端與三參數(shù)孔壓傳感器的后端密封式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，所述承壓外殼內(nèi)部還設(shè)置有電池，所述傳感器、信號處理電路、計算機控制系統(tǒng)均與電池連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，所述電池為可充電電池，并且位于計算機控制系統(tǒng)后方，所述承壓外殼內(nèi)設(shè)置有一個與電池連接的電源開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，所述承壓外殼后端設(shè)置有用來連接機械探桿的后接頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，所述的承壓外殼是一個用防磁不銹鋼材料制作的管裝零件。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，所述三參數(shù)孔壓傳感器在工作時將地層的阻力、壓力信號轉(zhuǎn)換成三個模擬電壓信號送給信號處理電路進行放大和數(shù)字轉(zhuǎn)換，所述三參數(shù)孔壓傳感器連續(xù)地測量以下地層參數(shù):錐尖阻力、側(cè)壁阻力、摩阻比、孔隙水壓力；所述的自然伽馬傳感器主要由一個NaI (Tl)晶體和伽馬射線裝置組合而成，其功能是將伽馬射線能量轉(zhuǎn)換成光脈沖，然后通過光電倍增管進行光電轉(zhuǎn)換和電流倍增放大，從而得到與伽馬射線強度成比例的電脈沖信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，所述計算機控制系統(tǒng)按照一定的時間間隔對模擬電壓信號和電脈沖信號進行記錄，分析，并按照一定的格式記錄在電子存儲器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于近地表多參數(shù)巖性探測的無線式探頭，其特征在于，所述無線式探頭通過標(biāo)準(zhǔn)的計算機串行接口與計算機系統(tǒng)終端進行通訊，通訊內(nèi)容是:操作人員通過專門的軟件從其它計算機系統(tǒng)終端向探頭發(fā)送命令，以便控制探頭的工作狀態(tài)；操作人員通過專門的軟件從探頭讀取探頭所存儲的全部測量數(shù)據(jù)；這些測量數(shù)據(jù)包括以下地層參數(shù)信息:自然伽馬射線強度；錐尖阻力；側(cè)壁阻力；摩阻比；孔隙水壓力。
【文檔編號】G01V5/00GK204086571SQ201420368381
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】韓文功, 王偉華, 張光德, 于富文, 任宏沁, 劉斌, 王鑫, 穆林杰, 姜子強, 成功 申請人:中石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司