[发明专利]井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测方法及装置

权利要求书

1.井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测装置，其特征在于，包括一端连接有钻头（3）的金属杆（1），金属杆（1）另一端连接有井中雷达仪（2）并导接获得井中雷达仪的雷达波；

探测装置通过吊装架（4）放置在垂直于水平地面掘进的矿井中，钻头（3）向下进行掘进；

钻头（3）向下进行掘进时，井中雷达仪（2）按自激方式工作，其所发射的雷达波，与金属杆（1）相互作用，会生成雷达导波，在金属杆两个端点间来回传播；当雷达导波到达金属杆（1）下端点时，雷达导波以球面向地下传播，其中，一部分导波遇到钻头前方的地层界面6，生成的反射回波被接收天线记录到，即雷达剖面上的一次金属导波C同相轴，界面位置B时雷达剖面上对应的直线Z=0m，即一次金属导波C同相轴预报的钻头前方界面位置B；另一部分雷达导波则受到金属杆（1）的导波作用，沿着金属杆（1）的端面向上移动，当到达上端点时，再次以球面波形式辐射导波，该导波中的一部分又沿着金属向下传播，在金属杆（1）下端点处再次以球面波向外辐射导波，遇到地层界面6后，生成的反射回波向雷达接收天线传播，接收天线则会收到二次金属导波E，从而会在雷达剖面上看到一次金属导波C同相轴和二次金属导波E同相轴；在金属杆（1）上的往返导波D作用下，雷达能够接收到很多次界面反射导波F信号，只是随着导波传播的时间增加，高次导波信号幅度会变得越来越弱，而在雷达剖面上越不明显；当往返导波D 发生转折时，金属杆（1）下端点接触到界面位置B，随着井中雷达仪（2）向下移动，金属杆（1）跨越地层界面6，往返导波D传播路径上发现两种介质，往返波导D会出现转折，当金属杆（1）穿过介质后，往返波导D返回垂直状态；

在雷达剖面上拾取倾斜的反射导波F同相轴和往返导波D的走时数据，能够推测反射导波F对应的前方界面的位置，通过往返导波D和反射导波F的走时曲线，结合金属杆（1）的长度通过算式进行处理，能够实时预测钻头下方地层界面（6），快速识别钻头下方的危险介质边界面。

2.根据权利要求1所述的井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测装置，其特征在于，所述金属杆（2）选用实心结构或者空心结构。

3.根据权利要求2所述的井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测装置，其特征在于，所述金属杆（1）空心结构壁厚大于1cm。

4.根据权利要求1所述的井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测装置，其特征在于，所述金属杆（1）长度为2~3米，形状为圆柱型。

5.根据权利要求1所述的井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测装置，其特征在于，所述金属杆（1）通过螺栓连接方式与井中雷达仪（2）连接。

6.根据权利要求1所述的井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测装置，其特征在于，所述雷达井中仪外部包装有PVC材料。