[发明专利]一种原位测量探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位测量探头。

背景技术

天然气水合物作为一种潜在的未来能源，对它的调查和研究成为近年来地球科学领域的热点。人们研究发现，不同分布广度和不同饱和度天然气水合物的声学特征不同，不同厚度天然气水合物的导热率、分解热和比热均不相同。

目前，对深海或浅海的一般地层的原位物性和力学性质的测试中，较成熟的测试技术是带孔压测量的原位静力圆锥触探实验(CPTU)。在原位静力圆锥触探实验中，利用深入到地层的探头上的测力应变片可获知海洋土层的土层剖面、土层强度、相对密度等土性参数和信息，从而可对海洋的开采提供有效的信息参数。

CPTU虽然可以对深海或浅海的一般地层的原位物性和力学性质进行有效的测试，却不能应用于海洋天然气水合物的资源评估和勘探。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是在CPTU技术的基础上，提供一种可对海洋天然气水合物进行有效的资源评估和勘探、对天然气水合物的开发提供有效数据的一种原位测量探头。

为实现上述目的，本发明一种原位测量探头，包括探头本体，探头本上设置有测力应变片和孔压探头，孔压探头设置在所述探头本体的头部，其中，所述探头本体上还设置有超声发生器、超声接收器、热发生器和热接收器。

进一步，所述超声发生器和超声接收器间隔设置，其中超声接收器设置在靠近所述探头本体的头部位置上，超声发生器设置在靠近所述探头本体的尾部位置上。

进一步，所述热发生器和热接收器间隔设置，其中，热接收器设置在靠近所探头本体的头部位置上，热发生器设置在靠近所述探头本体的尾部位置上。

进一步，所述超声发生器和超声接收器设置在所述探头本体的同一侧边上，所述热发生器和热接收器设置在所述探头本体的另一相同的侧边上。

测力应变片可测试海洋岩层的岩层剖面、土层强度、相对密度等土性参数和信息；可根据超声发生器和超声接收器所测量的沉积物岩心的声波速度、频率变化和幅值衰减特性来确定所测量的岩层中是否含有天然水合物，并且根据天然气水合物声学特性模型，可预测天然气水合物的分布和饱和度，以及弹性模量等参数；可根据热发生器和热接收器所测量数据，计算出所测岩层的导热率、分解热、比热等数据，根据导热率来确定水合物的分布和沉积厚度，根据分解热和比热等热物理特性来确定水合物的开采、利用等信息。从而整体上，原位测量探头可有效的对天然气水合物进行资源评估和勘探。

附图说明

附图为本发明一种原位测量探头的结构示意图。

具体实施方式

附图为本发明一种原位测量探头的结构示意图。

如图所示，探头本体1的前端为圆锥形，孔压探头7设置在前端的圆锥形腔内，探头本体1的内部设置有测力应变片5、超声发生器4、超声接收器6、热发生器3和热接收器2。其中，超声接收器6设置在靠近探头本体1圆锥形的头部位置上，超声发生器4设置在靠近探头本体1的尾部位置上；同样，热接收器2设置在靠近探头本体1圆锥形的头部位置上，热发生器3设置在靠近探头本体1的尾部位置上。并且，超声发生器4和超声接收器6位于探头本体1尾部圆柱形的一条母线，热发生器3和热接收器2位于探头本体1尾部圆柱形的另一条母线。

工作时，探头本体1钻到海洋岩层后，孔压探头7接触岩层，测力应变片5可测试海洋土层的强度、相对密度等土性参数和信息；超声发生器4发出超声波，超声接收器6接收声波，根据所测量的沉积物岩心的声波速度、频率变化和幅值衰减特性来确定所测量的岩层中是否含有天然水合物，并且根据天然气水合物声学特性模型，可预测天然气水合物的分布和饱和度；热发生器3产生热量，在热接收器2测量热量后，根据所测量数据，计算出所测岩层的导热率、分解热、比热等数据，根据导热率来确定水合物的分布和沉积厚度，根据分解热和比热等热物理特性来确定水合物的开采、利用等信息。