[发明专利]随钻地震钻头震源侧帮地质构造探测方法

摘要

本发明公开了随钻地震钻头震源侧帮地质构造探测方法，其特征在于包括如下步骤第一步将检波器设置在钻柱尾端，用于接收钻头发射波；第二步将三分量传感器组设置在巷道侧帮，三分量传感器能同时检测直达波和反射波；第三步启动钻机；第四步检波器将钻头震源通过钻柱传送的振动信号通过无线发射模块发送给防爆地质侧帮探测仪主机；三分量传感器组将收到的直达波和/或反射波通过无线发射模块发送给防爆地质侧帮探测仪主机；第五步防爆地质侧帮探测仪主机对收到的数据进行分析处理，得出探测结论；本发明可实时预测钻头前方地层构造的细节,可广泛应用于煤矿、野外油气勘探、隧道建设以及地震探测等领域。

主权项

随钻地震钻头震源侧帮地质构造探测方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步：将检波器(B)设置在钻柱尾端，用于接收钻头发射波；第二步：将三分量传感器组(A1，A2，……,Am，Am+1，……,An)设置在巷道侧帮，三分量传感器能同时检测直达波和反射波；第三步：启动钻机；第四步：检波器(B)将钻头震源通过钻柱传送的振动信号通过无线发射模块发送给防爆地质侧帮探测仪主机；三分量传感器组(A1，A2，……,Am，……,An)将收到的直达波和/或反射波通过无线发射模块发送给防爆地质侧帮探测仪主机；第五步：防爆地质侧帮探测仪主机对收到的数据进行分析处理，得出探测结论；数据分析处理按如下方法进行：当直达波行程方向无异构体时，第一至第m三分量传感器(A1～Am)接收到钻头震源信号的直达波，第m+1至第n三分量传感器(Am+1～An)未接收到直达波；则：c1，c2，τ1，τ2，Li，可以通过方程组①求得：其中：τ1为第一三分量传感器(A1)接收到的钻头震源信号直达波旅行时间，τ2为第m三分量传感器(Am)接收到的震源信号直达波旅行时间；t1为检波器(B)接收的钻头震源信号在钻柱的传播时间；Δt1为第一三分量传感器(A1)接收的钻头震源信号直达波旅行时间与钻头震源信号在钻柱传播时间的时间差,Δt2为第m三分量传感器(Am)接收的钻头震源信号直达波旅行时间与钻头震源信号在钻柱的传播时间的时间差,i为从掌子面到侧帮布置的传感器序号，i＝1,2，…m，Li为钻头震源与第i个三分量传感器在垂直方向的距离，L1为钻头震源与第一三分量传感器(A1)在垂直方向的距离，L0为三分量传感器间距，X1为三分量传感器埋设深度，X2为开采巷道宽度；c1为钻头震源到第一三分量传感器(A1)的直线距离，c2为钻头震源到第m三分量传感器(Am)的直线距离；第一三分量传感器(A1)为三分量传感器组中与钻头距离最近的那个三分量传感器；第n三分量传感器(An)为三分量传感器组中与钻头距离最远的那个三分量传感器；第五步数据分析处理还包括：当第k1至第k2三分量传感器收到钻头震源信号反射波时，说明有效探测区域有异构体；1≤k1≤n；1≤k2≤n；k1＜k2；则：b1，b2，c3，c4，τ3，τ4，Y0可以通过方程组②求得：其中：Y0为异构体直径；τ3为第k1三分量传感器(Ak1)接收的钻头震源信号在γ1方向反射波旅行时间，τ4为第k2三分量传感器接收到的钻头震源信号在γ2方向反射波旅行时间,Δt3为第k1三分量传感器接收的钻头震源信号在γ1方向反射波旅行时间与钻头震源信号在钻柱传播时间的时间差,Δt4为第k2三分量传感器接收到的钻头震源信号在γ2方向反射波旅行时间与钻头/钻杆震源信号在钻柱传播时间的时间差；b1为γ1方向第k1三分量传感器到异构体界面距离，b2为γ2方向第k2三分量传感器到异构体界面距离；c3为钻头震源到第k1三分量传感器的直线距离，c4为钻头震源到第k2三分量传感器的直线距离；γ1为异构体上边界的反射波与水平方向夹角，γ2为异构体下边界的反射波与水平方向夹角；当无反射波信号时，说明有效探测区域无异构体，或者探测区域超出传感器探测精度。