用于近地表多参数岩性探测的无线式探头的制作方法

用于近地表多参数岩性探测的无线式探头的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，包括自前至后依次相连的传感器、信号处理电路、计算机控制系统。所述传感器包括三参数孔压传感器、自然伽马传感器，所述三参数孔压传感器位于自然伽马传感器前方，所述三参数孔压传感器前端设计成尖锥形。还包括承压外壳，所述依次相连的自然伽马传感器、信号处理电路、计算机控制系统同时设置在承压外壳内部，承压外壳前端与三参数孔压传感器的后端密封式连接。所述承压外壳内部还设置有电池，所述传感器、信号处理电路、计算机控制系统均与电池连接。本实用新型解决了现有技术探测装置存在的自动化不高和不方便操作的问题。
【专利说明】用于近地表多参数岩性探测的无线式探头

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地表岩性探测工具，具体地说是一种用于近地表多参数岩性探测的无线式探头。

【背景技术】
[0002]目前石油地震勘探中，近地表岩性探测方法主要有岩性取心与静力探测两种。而静力探测基本方法是通过电缆连接的方法在压入探杆的过程中测量记录探头所穿过的地层信息。在特定的情况下都存在一定的局限性。例如在含水率较大的地区，取心器的扰动，造成取心结果并不可靠；另一方面，高含水导致依靠应力差异划分岩性的结果与真实情况相差甚远。
[0003]同时现有电缆探测方法中所应用到的探测装置存在运输不方便的缺陷，施工操作复杂，效率低下，没有实现自动化。
[0004]近地表伽马测井技术就是利用不同岩性的地层所含放射性同位素类型与浓度差异，造成的伽马光子能级和放射性强度差别来识别岩性、划分地层、研究沉积环境及其他若干地质问题。


【发明内容】

[0005]本实用新型的目的在于提供一种用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，解决了现有技术探测装置存在的自动化不高和不方便操作的问题。
[0006]本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现:
[0007]该无线式探头包括自前至后依次相连的传感器、信号处理电路、计算机控制系统。
[0008]本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现:
[0009]所述传感器包括三参数孔压传感器、自然伽马传感器，所述三参数孔压传感器位于自然伽马传感器前方，所述三参数孔压传感器前端设计成尖锥形。
[0010]还包括承压外壳，所述依次相连的自然伽马传感器、信号处理电路、计算机控制系统同时设置在承压外壳内部，承压外壳前端与三参数孔压传感器的后端密封式连接。
[0011]所述承压外壳内部还设置有电池，所述传感器、信号处理电路、计算机控制系统均与电池连接。
[0012]所述电池为可充电电池，并且位于计算机控制系统后方，所述承压外壳内设置有一个与电池连接的电源开关。
[0013]所述承压外壳后端设置有用来连接机械探杆的后接头。
[0014]所述的承压外壳是一个用防磁不锈钢材料制作的管装零件。
[0015]所述三参数孔压传感器在工作时将地层的阻力、压力信号转换成三个模拟电压信号送给信号处理电路进行放大和数字转换，所述三参数孔压传感器连续地测量以下地层参数:锥尖阻力、侧壁阻力、摩阻比、孔隙水压力；所述的自然伽马传感器主要由一个NaI (Tl)晶体和伽马射线装置组合而成，其功能是将伽马射线能量转换成光脉冲，然后通过光电倍增管进行光电转换和电流倍增放大，从而得到与伽马射线强度成比例的电脉冲信号。
[0016]所述计算机控制系统按照一定的时间间隔对前述的模拟电压信号和电脉冲信号进行记录，分析，并按照一定的格式记录在电子存储器中。
[0017]所述无线式探头通过标准的计算机串行接口与计算机系统终端进行通讯，通讯内容是:操作人员通过专门的软件从其它计算机系统终端向探头发送命令，以便控制探头的工作状态；操作人员通过专门的软件从探头读取探头所存储的全部测量数据；这些测量数据包括以下地层参数信息:自然伽马射线强度；锥尖阻力；侧壁阻力；摩阻比；孔隙水压力。
[0018]相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:
[0019]本实用新型利用近地表静力探测技术与计算机自动控制技术的有机结合，利用先进的计算机自动控制技术对测量过程进行自动测量、并存储实际测量数据。成功的避开了静力触探的电缆连接方式传输数据带来的操作不利因素之影响，大大提高了静力触探的自动化水平，降低了劳动强度，明显提高了静力触探的作业效率，具有极大的现场应用前景。
[0020]本实用新型的意义在于将电缆式静力探测技术进行全面的技术升级，一方面提高了探测作业的自动化水平；另一方面简化了作业操作流程，提高了探测作业时效。
[0021]施工时，上述探头以机械方式连接在静探系统的探杆的最下端，依靠液压装置的力量将探头压入待测量地层自动实现地层信息的测量、记录和存储。探测完毕并取出探杆后，利用探头的数据端口可以把已经存储在探头内部的存储器中测量数据快速读出。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的结构示意图；
[0023]图2为近地表多参数岩性探测成果图。
[0024]图中:1、三参数孔压传感器；2、自然伽马传感器；3、信号处理电路；4、计算机控制系统；5、可充电电池。

【具体实施方式】
[0025]有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合【专利附图】

【附图说明】如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。
[0026]如图1所示，一种用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，包括自前至后依次相连的传感器、信号处理电路3、计算机控制系统4。所述传感器包括三参数孔压传感器1、自然伽马传感器2，所述三参数孔压传感器位于自然伽马传感器前方，所述三参数孔压传感器前端设计成尖锥形。还包括承压外壳，所述依次相连的自然伽马传感器、信号处理电路、计算机控制系统同时设置在承压外壳内部，承压外壳前端与三参数孔压传感器的后端密封式连接。
[0027]所述承压外壳内部还设置有电池，所述传感器、信号处理电路、计算机控制系统均与电池连接。所述电池为可充电电池5，并且位于计算机控制系统后方，所述承压外壳内设置有一个与电池连接的电源开关。所述承压外壳后端设置有用来连接机械探杆的后接头。
[0028]所述的承压外壳是一个专门设计的用防磁不锈钢材料制作的管装零件。所述的自然伽马传感器、信号处理电路、计算机控制系统、可充电电池等都安装在此承压外壳内。所述的三参数孔压传感器与前述的承压外壳密封连接后构成一个可以独立工作的无线式探头。探头最大外径为38mm。
[0029]所述的可充电电池为整个探头的提供工作电源。所述的三参数孔压传感器在工作时将地层的阻力、压力信号转换成三个模拟电压信号送给信号处理电路进行放大和数字转换。所述的自然伽马传感器主要由一个NaI (Tl)晶体(传感器的组成部分，它的作用是将核辐射转化为荧光)和伽马射线装置以及相关配件组合而成，其功能是将伽马射线能量转换成光脉冲，然后通过光电倍增管进行光电转换和电流倍增放大，从而得到与伽马射线强度成比例的电脉冲信号。所述的计算机控制系统按照一定的时间间隔对前述的模拟电压信号和电脉冲信号进行记录，分析，并按照一定的格式记录在电子存储器中。
[0030]所述的无线式探头，可以通过专门的数据通讯线连接到地面车载计算机的串行通讯接口。启动相关的应用软件即可将存储在探头存储器中的全部测量数据快速读出，形成规定格式的近地表多参数岩性探测数据文件。
[0031]所述无线式探头内部设置有一个电源开关。实际作业时只需要将此开关拨到“0N”位置即可启动探头，进入正常工作状态。将探头开始工作后，应与第一根探杆机械连接，利用常规的静力触探液压贯入装置即可实现对目标地层的勘察测量。
[0032]将探杆串液压贯入到地层预定深度后，即完成静力触探数据采集，此时可以利用液压系统将探头及探杆一起拔出地面。
[0033]拆开探头与探杆的连接，利用专门的数据通讯线将探头连接到地面、车载计算机的串行通讯接口，启动相关的应用软件即可将存储在探头存储器中的全部测量数据快速读出，形成规定格式的近地表多参数岩性探测数据文件。
[0034]前述的近地表多参数岩性探测数据文件可以传输到一个专门设计的综合的数据管理平台。利用该数据管理平台，用户可以对多参数岩性探测数据文件进行后续处理。这些处理包括:(1)计算地层的泥质含量、摩阻比等地质参数，准确划分地层；(2)对曲线深度和数值校正、曲线漂移的校正、曲线滤波等操作；(3)显示或打印探测成果图。如图2所示，利用本探头测试的成果图，由图可知，大大提高了静力触探的自动化水平，降低了劳动强度，明显提高了静力触探的作业效率，具有极大的现场应用前景。
[0035]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。
【权利要求】
1.用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，包括自前至后依次相连的传感器、信号处理电路、计算机控制系统。
2.根据权利要求1所述的用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，所述传感器包括三参数孔压传感器、自然伽马传感器，所述三参数孔压传感器位于自然伽马传感器前方，所述三参数孔压传感器前端设计成尖锥形。
3.根据权利要求2所述的用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，还包括承压外壳，所述依次相连的自然伽马传感器、信号处理电路、计算机控制系统同时设置在承压外壳内部，承压外壳前端与三参数孔压传感器的后端密封式连接。
4.根据权利要求3所述的用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，所述承压外壳内部还设置有电池，所述传感器、信号处理电路、计算机控制系统均与电池连接。
5.根据权利要求4所述的用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，所述电池为可充电电池，并且位于计算机控制系统后方，所述承压外壳内设置有一个与电池连接的电源开关。
6.根据权利要求3所述的用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，所述承压外壳后端设置有用来连接机械探杆的后接头。
7.根据权利要求3所述的用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，所述的承压外壳是一个用防磁不锈钢材料制作的管装零件。
8.根据权利要求3所述的用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，所述三参数孔压传感器在工作时将地层的阻力、压力信号转换成三个模拟电压信号送给信号处理电路进行放大和数字转换，所述三参数孔压传感器连续地测量以下地层参数:锥尖阻力、侧壁阻力、摩阻比、孔隙水压力；所述的自然伽马传感器主要由一个NaI (Tl)晶体和伽马射线装置组合而成，其功能是将伽马射线能量转换成光脉冲，然后通过光电倍增管进行光电转换和电流倍增放大，从而得到与伽马射线强度成比例的电脉冲信号。
9.根据权利要求3所述的用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，所述计算机控制系统按照一定的时间间隔对模拟电压信号和电脉冲信号进行记录，分析，并按照一定的格式记录在电子存储器中。
10.根据权利要求3所述的用于近地表多参数岩性探测的无线式探头，其特征在于，所述无线式探头通过标准的计算机串行接口与计算机系统终端进行通讯，通讯内容是:操作人员通过专门的软件从其它计算机系统终端向探头发送命令，以便控制探头的工作状态；操作人员通过专门的软件从探头读取探头所存储的全部测量数据；这些测量数据包括以下地层参数信息:自然伽马射线强度；锥尖阻力；侧壁阻力；摩阻比；孔隙水压力。
【文档编号】G01V5/00GK204086571SQ201420368381
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】韩文功, 王伟华, 张光德, 于富文, 任宏沁, 刘斌, 王鑫, 穆林杰, 姜子强, 成功 申请人:中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司