[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

说明书

本发明公开了一种井中随钻雷达实时预报前方地层界面的金属导波探测方法。由于井中雷达使用的是沿钻井方向的电偶源，故一般的井中雷达只能探测井旁与井不正交方向的界面，对垂直于井的界面是不能探测的。所以普通的井中雷达技术是无法探测与钻井正交的地层界面的，需要新的方法或技术来实现实时预报前方界面。本发明提出在雷达发射源和钻头之间增加一个金属波导，它是一个圆柱状金属杆，在雷达钻进过程中，金属杆或金属钻头会导致雷达剖面上产生大量的倾斜的反射导波。一般的处理人员主要把它们当作噪声去除掉，而本发明则利用它实现对前方界面的预报，思路新颖，效果明显。

技术领域

本发明涉及一种雷达金属导播探测方法，具体涉及井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测方法及装置。

背景技术

井中雷达能够在矿井或油井中对井旁介质进行探测，随钻雷达则在钻井过程中对井外围岩进行成像，以获得实时探测效果，因而在具有钻进安全问题的施工生产有广泛的应用价值。我们希望在掘进过程中，随钻雷达能够实时获得前方围岩的界面，根据简单的界面成像过程，可以实时快速识别前方的危险介质边界面(如含水、稀泥或瓦斯等)。但井中雷达使用与钻井同方向的电偶源，它只能探测到井旁与井不正交的界面，而不能识别与井正交的界面，无疑从根本上限制了它的实时成像的功能。另外，钻头、电缆等金属的作用，使得雷达剖面上产生很多倾斜的同相轴，这些同相轴非常强，掩盖了地层界面的有效同相轴，目前的学者都将其视为噪声而滤掉，或改进仪器材料补偿这种异常同相轴的影响，这也使得井中雷达的实时成像功能受到严重的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过金属雷达导波及时识别钻头下方危险介质边界面，目的在于提供井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测方法及装置，解决上述的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

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的金属杆，金属杆另一端连接有井中雷达仪。

所述金属杆选用实心结构或者空心结构；选用实心结构时，整个装置的稳定性增强；让整个装置在钻井时更为平稳，更难偏离预设轨迹；选用空心结构时，能够减少装置重量，在更加复杂的地形上使用时，能够方便运输。

所述金属杆长度为2～3米，形状为圆柱型。选择为圆柱型是为了配合钻头使用，能够与钻头相匹配，长度设置在2～3米是依据一般的地下介质电性和雷达仪器所能接收信号信噪比情况，通过计算机仿真计算后分析得到的，如果金属杆过短，金属杆辐射的导波信号会较弱，无法进行远距离的界面预报；如果界面过长，导波信号需要传播相对较长的距离才能到达到接收天线处，接收天线采集的反射导波信号也会较弱，同样也不能进行远距离界面预报。

所述金属杆空心结构壁厚大于1cm。选择壁厚在1cm以上，在最大限度的减轻整个装置的重量情况下，壁厚适当的加厚，可以让整个装置更加稳定。

所述金属杆通过螺栓连接方式与井中雷达仪连接。使用螺栓连接能够让井中雷达仪与金属杆方便拆卸，在工作完成后，进行运输时，可以将装置的部件分开装运，节约空间。

所述雷达井中仪外部包装有PVC材料，所述雷达井中仪外部包装有PVC材料，具有良好的化学稳定性，材料软化点在75～80℃，在工作过程中，因工作不会发热，所以采用PVC材料来进行防水、防尘工作。

井中随钻雷达实时预报地层界面位置的探测方法，所述方法包括如下步骤：

S1：探测装置通过吊装架放置在垂直于水平地面掘进的矿井中，钻头向下进行掘进；