本發(fā)明屬于海底沉積物電阻率測量，具體涉及一種海底沉積物原位電阻率測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)：

1、電阻率是分析海底沉積物物理狀態(tài)最靈敏的參數(shù)之一，電阻率值主要依賴于沉積物孔隙流體的成分、含量以及沉積物的組成和結(jié)構(gòu)，故測量沉積物的電阻率對于了解海洋沉積和工程地質(zhì)環(huán)境、探測海底礦產(chǎn)資源等具有重要意義。原位電阻率測量方法完整的保持了海底沉積物的物理性質(zhì)和環(huán)境狀態(tài)，因而對沉積物物理性質(zhì)評價更精確。

2、海底沉積物原位電阻率測量技術(shù)一般和海底鉆機相結(jié)合，采用鉆桿將電阻率測量裝置貫入到海底沉積物中，電阻率測量裝置上設置有wenner電極系或似wenner電極系，且電極一般沿鉆桿的軸向排列，以獲得貫入剖面的電阻率。

3、目前，電阻率原位測量裝置大多采用獨立設計，但實際上，電阻率原位測量裝置的頂部或底部通常會外接其他類別的傳感器。這些外接傳感器的外殼與電阻率原位測量裝置的電極之間存在一定程度的物理場耦合，即外接傳感器的金屬外殼會吸引地層中的電流，而這種影響因素無法通過測量裝置刻度校正。因此，當電阻率原位測量裝置集成于靜力觸探系統(tǒng)中應用時，測量精度降低，有待改進。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述全部或部分問題，本發(fā)明的目的在于提供一種海底沉積物原位電阻率測量裝置及測量方法，可以降低外接傳感器對地層內(nèi)電流的影響，提高測量精度。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種海底沉積物原位電阻率測量裝置，包括：

3、支撐主體，呈豎直狀設置；

4、電極系，套設于所述支撐主體上；

5、上部屏蔽絕緣體，套設于所述支撐主體上，并位于所述電極系的上方；

6、下部屏蔽絕緣體，套設于所述支撐主體上，并位于所述電極系的下方；

7、通訊接頭，連接于所述支撐主體的頂部和/或底部，并用于連接外部傳感器；

8、穿刺錐，用于連接在所述支撐主體的底部，或者連接在位于所述支撐主體下方的外部傳感器的底部。

9、可選地，所述上部屏蔽絕緣體和下部屏蔽絕緣體分別活動套設于所述支撐主體上，位于上端位置的所述通訊接頭螺紋連接于所述支撐主體的頂部，并將所述上部屏蔽絕緣體壓緊固定于所述電極系的頂部，位于下端位置的所述通訊接頭以及所述穿刺錐的螺紋連接端尺寸一致、且分別能夠螺紋連接于所述支撐主體的底部，并將所述下部屏蔽絕緣體壓緊固定于所述電極系的底部。

10、可選地，所述電極系包括由上到下依次套設于所述支撐主體上的電流電極、第一電極、第二電極以及回流電極，所述電流電極與所述第一電極之間、所述第一電極與第二電極之間、所述第二電極與所述回流電極之間分別設置有中間絕緣體，且三個所述中間絕緣體分別套設于所述支撐主體上。

11、可選地，所述電極系還包括分別套設于所述支撐主體上的上部絕緣體和下部絕緣體，所述上部絕緣體位于所述電流電極與所述上部屏蔽絕緣體之間，所述下部絕緣體位于所述回流電極與所述下部屏蔽絕緣體之間。

12、可選地，所述支撐主體包括支撐殼體和數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，所述支撐殼體呈圓筒狀，所述數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)設置于所述支撐殼體內(nèi)，并與所述通訊接頭連接。

13、可選地，所述支撐殼體采用金屬材料制成，且所述支撐殼體的外表面設置有絕緣層。

14、可選地，所述通訊接頭和所述穿刺錐分別采用高強度不銹鋼材料制成。

15、第二方面，本發(fā)明提供了一種海底沉積物原位電阻率測量方法，使用上述測量裝置，包括如下步驟：

16、s1，將測量裝置和外部傳感器連接，并將測量裝置或外部傳感器連接在探桿的底端；

17、s2，待鉆頭以及鉆鋌鉆至原狀地層后，利用鉆鋌內(nèi)的液壓裝置將探桿推出，并使測量裝置貫入地層中，此時，通過測量裝置測量地層電阻率；

18、s3，利用鉆鋌內(nèi)的液壓裝置將探桿收回，并使測量裝置進入鉆鋌內(nèi)；

19、s4，循環(huán)重復s2-s3，以連續(xù)開展下一深度段的地層電阻率測量。

20、可選地，在s2中，當測量裝置貫入地層后，通過電流電極向地層發(fā)射低頻電流i，低頻電流i通過地層返回至回流電極，此時，測量第一電極和第二電極之間的電壓差v，并通過公式ρ＝g·v/t計算地層電阻率，其中，g為儀器常數(shù)。

21、可選地，在s2中，當測量裝置貫入地層的過程中，可以控制電流電極連續(xù)向地層發(fā)射低頻電流i，以使測量裝置能夠連續(xù)測量不同深度段的地層電阻率。

22、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的海底沉積物原位電阻率測量裝置及測量方法，具有以下優(yōu)點：

23、該裝置通過設置上部屏蔽絕緣體和下部屏蔽絕緣體，實現(xiàn)電極系與外接傳感器之間的絕緣隔離，有效降低外接傳感器對地層內(nèi)電流的影響，從而提高測量精度。同時，該裝置可以更換不同長度的上部屏蔽絕緣體和下部屏蔽絕緣體，使得工作人員能夠根據(jù)外接傳感器的長度和圖版選擇相應長度的上部屏蔽絕緣體和下部屏蔽絕緣體，以保證地層電流不會被外接傳感器的金屬外殼吸引，從而保證測量裝置的測量精度。

24、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述。

技術(shù)特征：

1.一種海底沉積物原位電阻率測量裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述上部屏蔽絕緣體(2)和下部屏蔽絕緣體(4)分別活動套設于所述支撐主體(1)上，位于上端位置的所述通訊接頭(5)螺紋連接于所述支撐主體(1)的頂部，并將所述上部屏蔽絕緣體(2)壓緊固定于所述電極系(3)的頂部，位于下端位置的所述通訊接頭(5)以及所述穿刺錐(6)的螺紋連接端尺寸一致、且分別能夠螺紋連接于所述支撐主體(1)的底部，并將所述下部屏蔽絕緣體(4)壓緊固定于所述電極系(3)的底部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述電極系(3)包括由上到下依次套設于所述支撐主體(1)上的電流電極(32)、第一電極(33)、第二電極(34)以及回流電極(35)，所述電流電極(32)與所述第一電極(33)之間、所述第一電極(33)與第二電極(34)之間、所述第二電極(34)與所述回流電極(35)之間分別設置有中間絕緣體(37)，且三個所述中間絕緣體(37)分別套設于所述支撐主體(1)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量裝置，其特征在于，所述電極系(3)還包括分別套設于所述支撐主體(1)上的上部絕緣體(31)和下部絕緣體(36)，所述上部絕緣體(31)位于所述電流電極(32)與所述上部屏蔽絕緣體(2)之間，所述下部絕緣體(36)位于所述回流電極(35)與所述下部屏蔽絕緣體(4)之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述支撐主體(1)包括支撐殼體(11)和數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)(12)，所述支撐殼體(11)呈圓筒狀，所述數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)(12)設置于所述支撐殼體(11)內(nèi)，并與所述通訊接頭(5)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量裝置，其特征在于，所述支撐殼體(11)采用金屬材料制成，且所述支撐殼體(11)的外表面設置有絕緣層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述通訊接頭(5)和所述穿刺錐(6)分別采用高強度不銹鋼材料制成。

8.一種海底沉積物原位電阻率測量方法，使用權(quán)利要求1-7任一項述的測量裝置，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測量方法，其特征在于，在s2中，當測量裝置貫入地層后，通過電流電極(32)向地層發(fā)射低頻電流i，低頻電流i通過地層返回至回流電極(35)，此時，測量第一電極(33)和第二電極(34)之間的電壓差v，并通過公式ρ＝g·v/t計算地層電阻率，其中，g為儀器常數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量方法，其特征在于，在s2中，當測量裝置貫入地層的過程中，可以控制電流電極(32)連續(xù)向地層發(fā)射低頻電流i，以使測量裝置能夠連續(xù)測量不同深度段的地層電阻率。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種海底沉積物原位電阻率測量裝置及測量方法，解決了測量精度低的技術(shù)問題。該裝置包括支撐主體，呈豎直狀設置；電極系，套設于所述支撐主體上；上部屏蔽絕緣體，套設于所述支撐主體上，并位于所述電極系的上方；下部屏蔽絕緣體，套設于所述支撐主體上，并位于所述電極系的下方；通訊接頭，連接于所述支撐主體的頂部和/或底部，并用于連接外部傳感器；穿刺錐，用于連接在所述支撐主體的底部，或者連接在位于所述支撐主體下方的外部傳感器的底部。本發(fā)明可以降低外接傳感器對地層內(nèi)電流的影響，從而提高測量裝置的測量精度。

技術(shù)研發(fā)人員：朱友生,王健,龍黎,張秀梅,王艷秋,劉雙雙,周松望,劉劍濤,邵帥,陳冠軍
受保護的技術(shù)使用者：中國海洋石油集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2