[发明专利]揭示未钻探的地质地层中孔隙压力的异常不连续性界面的方法以及实现其的系统

权利要求书

1.一种用于揭示未钻探的地质地层中孔隙压力的异常不连续性界面的系统，所述系统包括用于钻探地层的钻头(10)、由集成在所述钻头(10)中的发送器(21)和接收器(22)组成的电声换能器(20)，所述电声换能器(20)连接到电子处理单元(30)，电子处理单元(30)适于给所述电声换能器(20)馈电，生成所述电声换能器(20)的导频信号，并且处理由所述电声换能器(20)揭示的数据，所述发送器(21)包括连接到导频装置(34)的用于生成声波的压电发送换能器(35)，所述系统特征在于所述压电发送换能器(35)包括陶瓷层(23c)的堆叠(23)，每个陶瓷层具有电极(23d)，陶瓷层(23c)的所述堆叠(23)在第一端(23a)受限于固定的支撑件(26)并且在第二端(23b)以块体(24)终止，所述块体(24)适合用于减小发送换能器(35)的本征共振频率并部分地修改岩石地层的机械阻抗以使其适应陶瓷堆叠(23)的机械阻抗从而最大化辐射功率，所述块体(24)以用于与地层阻抗匹配的材料的层终止，

其中所述系统被配置为：

-通过所述电声换能器(20)，沿所述电声换能器(20)的轴A的方向生成第一压力声波，并且接收由于从第一地质地层(51)到不同的第二地质地层(52)的通行而由至少一个不连续性界面(50)生成的所述第一压力声波的反射信号，其中第一地质地层和第二地质地层沿所述电声换能器(20)的发射方向接连定位；

-通过所述电子处理单元(30)基于接收到的所述反射信号，计算生成的所述第一压力声波的速度v₁以及所述电声换能器(20)与所述至少一个不连续性界面(50)之间的距离d；

-通过所述电声换能器(20)，沿所述电声换能器(20)的所述轴A的方向生成第二压力声波，并且通过所述电子处理单元(30)揭示在所述电声换能器(20)的端子处引起的电阻抗Z_E；

-通过所述电子处理单元(30)基于揭示出的所述电阻抗Z_E，估计特征化所述第一地质地层(51)和所述第二地质地层(52)的多个参数；

-通过所述电子处理单元(30)基于计算出的所述第一压力声波的速度v₁和所述距离d以及估计出的所述多个参数，评估所述第二地质地层(52)的压力。

2.如权利要求1所述的用于揭示未钻探的地质地层中孔隙压力的异常不连续性界面的系统，其特征在于，所述钻头(10)包括至少一个钻探侧(12)，所述电声换能器(20)从该侧延伸，所述电声换能器(20)具有与所述钻探侧(12)基本上正交的轴A。

3.如权利要求1或2所述的用于揭示未钻探的地质地层中孔隙压力的异常不连续性界面的系统，其特征在于，所述接收器(22)包括用于接收声波的压电接收换能器(29)，所述压电接收换能器(29)连接到所接收信号的类比调节装置(27)。

4.如权利要求3所述的用于揭示未钻探的地质地层中孔隙压力的异常不连续性界面的系统，其特征在于，所接收信号的所述类比调节装置(27)包括级联连接的第一自动增益控制电路(27a)、减法电路(27b)、第二自动增益控制电路(27c)、乘法电路(27d)以及低通滤波器(27e)。

5.如权利要求3所述的用于揭示未钻探的地质地层中孔隙压力的异常不连续性界面的系统，其特征在于，所述压电接收换能器(29)是包含浸在油中的两个陶瓷半球(25)的水中检波器。

6.如权利要求5所述的用于揭示未钻探的地质地层中孔隙压力的异常不连续性界面的系统，其特征在于，所述压电接收换能器(29)包括用于所接收信号的预放大的电子处理装置(28)。