煤礦井下聲波測井儀及其測井方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦井下聲波測井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦井下聲波測井儀及其測井方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于煤炭開采而言，提前查明煤炭資源賦存狀態(tài)與精細地質(zhì)結(jié)構(gòu)，是實現(xiàn)煤礦高效安全開采的前提。針對煤礦開采之前的巷道掘進，開采過程中的工作面探測等階段，都需要預(yù)先查明小斷層、陷落柱、煤層沖刷變薄帶等地質(zhì)條件。針對煤層氣地面抽采，井下抽采與井上下聯(lián)合抽采等方式，同樣需要預(yù)先查明其抽采地質(zhì)條件，從而指導煤層氣抽采鉆孔的設(shè)計與施工。測井技術(shù)為井下地質(zhì)條件的探查提供了技術(shù)上的支持，本發(fā)明所涉及的聲波測井主要用來測量縱波在地層中的傳播速度，用于劃分巖性和確定巖層孔隙度及裂隙檢測，如配合其它測井資料，可以確定巖層的含水飽和度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種煤礦井下聲波測井儀及其測井方法。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
本發(fā)明實施例提高一種煤礦井下聲波測井儀，該測井儀包括:依次連接的井下聲波測井探管、同步顯示器、深度記錄器，所述井下聲波測井探管包括隔聲槽外殼和電路部分。
[0005]上述方案中，所述井下聲波測井探管的電路部分包括電源電路模塊、聲波發(fā)射與接收模塊、信號采集處理模塊，所述電源電路模塊包括鋰電池組、逆變升壓電路，所述聲波發(fā)射與接收模塊包括激發(fā)電路、聲波發(fā)射電路、兩路聲波接收電路，所述信號采集處理模塊包括采集放大電路、小信號處理電路、微控制器、串口通信電路、存儲器，所述鋰電池組的四路分別與采集放大電路、小信號處理電路、微控制器、串口通信電路連接，所述鋰電池組的一路經(jīng)逆變升壓電路與激發(fā)電路連接，所述激發(fā)電路將產(chǎn)生的高壓脈沖發(fā)送到聲波發(fā)射電路，所述聲波發(fā)射電路，將轉(zhuǎn)換后的超聲波發(fā)送給到兩路聲波接收電路，所述兩路聲波接收電路將轉(zhuǎn)換后的電脈沖發(fā)送到采集放大電路，再經(jīng)過小信號處理電路、微控制器處理后的數(shù)據(jù)存儲在存儲器內(nèi)，同時通過串口通信電路發(fā)送到同步顯示器。
[0006]上述方案中，所述同步顯示器包括同步電路、主控制器、第一 USB通訊電路、顯示和輸入模塊、存儲器，所述井下聲波測井探管的串口通信電路將數(shù)據(jù)發(fā)送到第一 USB通訊電路，所述第一 USB通訊電路經(jīng)主控制器存儲數(shù)據(jù)在存儲器，所述為顯示器和鼠標鍵盤，所述顯示器和鼠標鍵盤分別與主控制器連接，所述主控制器連接有同步電路，所述井下聲波測井探管的鋰電池組分別與同步電路、主控制器、第一 USB通訊電路、顯示器連接。
[0007]上述方案中，所述深度記錄器包括光電碼盤、第二 USB通訊電路、滑動滾輪，所述第二 USB通訊電路與所述同步顯示器的第一 USB通訊電路連接，所述第二 USB通訊電路與光電碼盤連接，所述光電碼盤與滑動滾輪連接。
[0008]本發(fā)明實施例還提供一種煤礦井下聲波測井儀的測井方法，該方法為聲波測井管中聲波發(fā)射電路發(fā)射特定頻率的超聲波，而兩個固定間距的聲波接收電路接收此特定頻率的超聲波，發(fā)射波經(jīng)過鉆井液到達井壁，在井壁上產(chǎn)生滑行縱波，滑行縱波再經(jīng)過鉆井液被兩個接收器接收，通過聲波測井探管的信號采集處理模塊，微控制器記錄發(fā)射聲波與接收到的縱波首波的聲波時差及縱波首波到達第一個接收器的旅行時。
[0009]上述方案中，該方法之后還包括:測井完成后聲波測井探管從孔中取出，通過同步數(shù)據(jù)線將同步顯示器與測井探管連接起來，通過操作同步顯示器可將測井探管存儲器中的數(shù)據(jù)導出到同步顯示器中，在同步顯示器中完成數(shù)據(jù)的顯示與處理。
[0010]上述方案中，所述同步顯示器與聲波探管通過數(shù)據(jù)線連接后，在同步顯示器上設(shè)置同步延遲時間與數(shù)據(jù)采樣間隔及選取上提或下放模式，設(shè)置完成后同步顯示器發(fā)送相關(guān)信息給聲波測井探管的微控制器，此時聲波探管上電進入工作狀態(tài)，然后斷開同步顯示器與聲波探管的連接，將深度記錄器與同步顯示器連接，使聲波探管穿過深度記錄系統(tǒng)的光電碼盤并通過鉆桿將聲波探管送入井內(nèi)，當延遲時間結(jié)束后，上述聲波測井探管開始聲波測量，聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波，聲波接收電路接收聲波信號，微控制器記錄同步時間旅行時及聲波時差，同時利用鉆桿上提或下放聲波探管，位于井口的同步顯示器記錄同步時間及當前深度。
[0011]上述方案中，如果需要記錄某一深度的聲波時差，在同步顯示器將所需深度記錄下來，當測量結(jié)束測井探管取出后，通過同步時間將所需深度上的測量值旅行時及聲波時差從測量數(shù)據(jù)中導出，通過所需深度與對應(yīng)聲波時差經(jīng)數(shù)據(jù)校正與處理獲得聲波波速曲線。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過聲波測井中的聲速測井自動測量井下鉆孔內(nèi)的地層信息，并可以與井下其它測井方法配合，用于劃分地層巖性和確定巖層孔隙度及裂隙檢測等目的，為煤礦井下的測井技術(shù)提供了一種新的途徑。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的井下聲波測量儀的系統(tǒng)原理圖；
圖2是本發(fā)明的同步顯示器原理圖；
圖3是本發(fā)明的深度記錄器原理圖；
圖4是本發(fā)明的井下聲波測量方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0015]本發(fā)明實施例提供一種煤礦井下聲波測井儀，該測井儀包括:依次連接的井下聲波測井探管、同步顯示器、深度記錄器，所述井下聲波測井探管包括隔聲槽外殼和電路部分。
[0016]如圖1所示，所述井下聲波測井探管的電路部分包括電源電路模塊1、聲波發(fā)射與接收模塊2、信號采集處理模塊3，所述電源電路模塊I包括鋰電池組101、逆變升壓電路102，所述聲波發(fā)射與接收模塊2包括激發(fā)電路201、聲波發(fā)射電路202、兩路聲波接收電路203，所述信號采集處理模塊3包括采集放大電路301、小信號處理電路302、微控制器303、串口通信電路304、存儲器305，所述鋰電池組101輸出的直流電壓經(jīng)過隔離升壓或降壓，產(chǎn)生的電壓經(jīng)穩(wěn)壓和限流后供給聲波發(fā)射與接收模塊2及信號采集處理模塊3 ;所述鋰電池組101的四路分別與采集放大電路301、小信號處理電路302、微控制器303、串口通信電路304連接，所述鋰電池組101的一路經(jīng)逆變升壓電路102與激發(fā)電路201連接，所述激發(fā)電路201將產(chǎn)生特定寬度及特定幅度的高壓脈沖發(fā)送到聲波發(fā)射電路202，所述聲波發(fā)射電路202，將轉(zhuǎn)換后的特定頻率的超聲波發(fā)送給到兩路聲波接收電路203，所述兩路聲波接收電路203將轉(zhuǎn)換后的電脈沖發(fā)送到采集放大電路301，再經(jīng)過小信號處理電路302、微控制器303處理后的數(shù)據(jù)存儲在存儲器305內(nèi)，同時通過串口通信電路304發(fā)送到同步顯示器。聲波發(fā)射信號與接收信號經(jīng)采集放大及處理電路送入微控制器303進行旅行時與時差計算，并將時間與計算結(jié)果存儲在存儲器305中，測量完成后可通過串口通訊電路304可將存儲結(jié)果導出到同步顯示器中。
[0017]如圖2所示，所述同步顯示器包括同步電路401、主控制器402、第一 USB通訊電路403、顯示和輸入模塊、存儲器404，所述井下聲波測井探管的串口通信電路304將數(shù)據(jù)發(fā)送到第一 USB通訊電路403，所述第一 USB通訊電路403經(jīng)主控制器402存儲數(shù)據(jù)在存儲器404，所述為顯示器405和鼠標鍵盤406，所述顯示器405和鼠標鍵盤406分別與主控制器402連接，所述主控制器402連接有同步電路，所述井下聲波測井探管的鋰電池組101分別與同步電路401、主控制器402、第一 USB通訊電路403、顯示器405連接。聲波測井探管測量完成后，將測量結(jié)果導入到同步顯示器的存儲器404中，并在同步顯示器中完成數(shù)據(jù)校正與處理以及聲波測井曲線的成圖。
[0018]如圖3所示，所述深度記錄器包括光電碼盤