專(zhuān)利名稱(chēng)：全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及地球物理電磁測(cè)量?jī)x器的地球物理技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種用于測(cè)量地下巖層情況及地層結(jié)構(gòu)的全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x。
二、技術(shù)背景在現(xiàn)代勘探技術(shù)中，諸如人工地震法、重力法、大地電磁測(cè)深法、建場(chǎng)法和利用太陽(yáng)風(fēng)的巖性探測(cè)法，由于理論方法上的特點(diǎn)和缺陷，提供的勘探地質(zhì)剖面，地質(zhì)信息不能滿(mǎn)足鉆井設(shè)計(jì)的需要，效果很不盡人意，干井幾率很大。
繼著名地球物理學(xué)家傅承義、祁貴仲等，提出地球磁場(chǎng)球諧分析之后，1985年，加拿大學(xué)者G.V.Haines改進(jìn)了球諧分析，提出球冠諧和分析法(冠諧分析)，能反映區(qū)域地面磁場(chǎng)的巖石層深度分布本質(zhì)，可以揭示不同深度的巖石層磁性結(jié)構(gòu)，1971年，美國(guó)學(xué)者R GABILLLARD、PIERRE DEGAUQUE AND JAMES R.WAIT等證明地下電磁波傳播距離與上邊界頻率的相互確定關(guān)系f0=η02πμσ×1rm2=kρrm2]]>k=η02πμ]]>式中系數(shù)k=η02/πμσ.]]>三、發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用地面磁場(chǎng)頻率分布律理論研制的，適用于各種領(lǐng)域地質(zhì)勘探，高精度，自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集、通訊、資料處理的全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x，其特殊之處在于所述的掃描儀包括帶式平板電磁綜合傳感器1，地面地層巖性輻射電磁波放大、濾波處理器2，地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器3，波形變換和遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口4，兩級(jí)微型電子計(jì)算機(jī)5五大部分；所述的帶式平板電磁綜合傳感器1的輸出端與地面巖層巖性輻射電磁波放大、濾波處理器2輸入端連接，地面地層巖性輻射電磁波放大、濾波處理器2的輸出端與地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器3的輸入端連接，地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器3經(jīng)波形變換和遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口4與兩級(jí)微型電子計(jì)算機(jī)5連接。
上述的帶式平板電磁綜合傳感器1為帶式平板電容與磁敏器件組合而成一種采集電、磁參數(shù)的組合傳感器，帶式平板電容為兩塊良導(dǎo)體薄片夾高強(qiáng)度絕緣材料構(gòu)成。
上述的地面巖層巖性輻射電磁波放大由前端電荷磁參數(shù)放大器、前端放大器、可控變?cè)鲆娣糯笃鹘M成三部份組成。
上述的巖層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器3由單片機(jī)、掌上電腦實(shí)現(xiàn)二級(jí)系統(tǒng)控制的標(biāo)準(zhǔn)地層巖性網(wǎng)絡(luò)、選頻放大器組成，通帶寬為3--4600Hz，組成時(shí)、深、頻三獨(dú)立變量邊緣分布的自動(dòng)模、數(shù)結(jié)合處理功能。
上述的波形變換、遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口4由信號(hào)檢測(cè)和脈沖變換，接口線(xiàn)路、和微型電子計(jì)算機(jī)信號(hào)處理組成二級(jí)控制智能通信系統(tǒng)，借助通訊網(wǎng)可將現(xiàn)場(chǎng)資料傳出。
本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)如下1、本發(fā)明有效勘探深度大，可達(dá)6000米以深；最大步長(zhǎng)為2.0米；最大分辨能力為0.5米；深度誤差可控制在兩個(gè)采集步長(zhǎng)內(nèi)，提供的鉆前巖性柱狀剖面圖，與鉆井資料對(duì)比符合率在75％以上。
2、本發(fā)明適用于地質(zhì)勘探各種領(lǐng)域，可以識(shí)別出粘土、沙層、卵石、結(jié)核、泥巖、泥夾卵石、砂巖、灰?guī)r、變質(zhì)巖、火成巖等巖性層分界面，溶洞、裂隙、破碎發(fā)育層內(nèi)部狀況。區(qū)分油、氣、水層界面及煤層、金屬、礦物成分和品位估計(jì)。
3、本發(fā)明體積特小、重量特輕，施工特別方便，不布線(xiàn)，不放炮，不受地理環(huán)境條件限制，系統(tǒng)輕便，無(wú)破壞、無(wú)污染施工簡(jiǎn)易，是一種適用于地質(zhì)勘探，對(duì)各種勘探條件，都能快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)鉆孔目標(biāo)的最有效勘探方法。
四

圖1為本實(shí)用新型的總體框圖；圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)布局；圖3為本實(shí)用新型的電磁量前端放大器電路圖；圖4為本實(shí)用新型的增益控制放大器電路圖；圖5為本實(shí)用新型的高、低通濾波器電路圖；圖6為本實(shí)用新型的單片機(jī)外圍電路與控制電路圖；圖7為本實(shí)用新型的選頻放大器電路與地層巖性標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)電路圖。
五具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是全自動(dòng)化高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x，集地面物探和鉆井技術(shù)所長(zhǎng)為一體，根據(jù)不同巖層有不同的電磁學(xué)特征，對(duì)地下巖層對(duì)地球內(nèi)部輻射到地面的輻射電磁波，在時(shí)間、空間和頻率域中的能量轉(zhuǎn)換和傳播規(guī)律，按深度研究巖層埋深和巖層巖性，直接提供與鉆井巖性剖面等效的鉆前巖性剖面的無(wú)論有無(wú)參照井資料，總可利用排列外推法、內(nèi)插法，或利用多勘探點(diǎn)法采集資料、通過(guò)等值地層分析，準(zhǔn)確確定新鉆井點(diǎn)地下目的礦層的埋深、厚度和礦層內(nèi)部構(gòu)造及區(qū)域構(gòu)造特征，達(dá)成優(yōu)選最佳鉆井點(diǎn)、圈閉礦區(qū)和準(zhǔn)確評(píng)定儲(chǔ)量的目的。經(jīng)勘探實(shí)踐證明巖性?huà)呙璺ㄔ跀嗔迅浇蛴写髢A角構(gòu)造的地區(qū)，也能得到高質(zhì)量的地質(zhì)剖面資料。
本實(shí)用新型在各相異性介質(zhì)層中，巖層輻射電磁波穿過(guò)不同電阻率的各巖層分界面，曲線(xiàn)上有不同幅度的異常變化，當(dāng)巖層有裂隙、破碎發(fā)育，巖層輻射電磁波在裂隙、破碎層的頻率發(fā)生激烈的突跳，曲線(xiàn)上產(chǎn)生跳躍式的突變，埋深在5000米以深，也能有清晰的顯示，本實(shí)用新型無(wú)論在沉積地區(qū)或在火成巖、變質(zhì)巖的裂隙、破碎帶中找水特別靈敏。
參見(jiàn)圖1、圖2，圖1為本實(shí)用新型的總體框圖；本實(shí)用新型為一種采集電磁參數(shù)和時(shí)、頻、深三獨(dú)立變量邊緣分布的自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)，它由帶式平板電磁綜合傳感器1，地面地層巖性輻射電磁波放大、濾波處理器2，地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器3，波形變換和遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口4，兩級(jí)微型電子計(jì)算機(jī)5五大部分組成；所述的帶式平板電磁綜合傳感器1的輸出端與地面地層巖性輻射電磁波放大、濾波處理器2輸入端連接，地面地層巖性輻射電磁波放大、濾波處理器2的輸出端與地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器3的輸入端連接，地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器3經(jīng)波形變換和遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口4與兩級(jí)微型電子計(jì)算機(jī)5連接。
參見(jiàn)圖3、圖3為本實(shí)用新型的電磁量前端放大器電路圖；電磁量放大器用以放大地層巖性輻射電磁波，其采用典型的電荷放大器，該電荷放大器為電荷/電壓轉(zhuǎn)換電路，由于傳感器上形成的電荷量非常小，故采用高靈敏度放大器結(jié)構(gòu)BG1采用N鉤道場(chǎng)效應(yīng)管做低噪聲源跟隨器，LT1028運(yùn)算放大器做信號(hào)放大，D1，D2，D3是三個(gè)恒流二極管，電源做簡(jiǎn)單去耦，組成一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)用電路。帶式平板電磁綜合傳感器1，帶式平板電容為兩塊良導(dǎo)體薄片夾高強(qiáng)度絕緣材料構(gòu)成，與磁敏器件組合而成一種采集電、磁參數(shù)的組合傳感器。
參見(jiàn)圖4、圖4為本實(shí)用新型的增益控制放大器電路圖；增益控制放大器電路圖，可對(duì)小信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)可變?cè)鲆娣糯蟆?br> 參見(jiàn)圖5、圖5為本實(shí)用新型的高、低通濾波器電路圖；其前端和變?cè)鲆婵刂品糯笃骺傇O(shè)計(jì)增益為120db，固定增益90db。
參見(jiàn)圖6、圖6為本實(shí)用新型的單片機(jī)外圍電路與控制電路圖；地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器3，它是由單片機(jī)、掌上電腦實(shí)現(xiàn)二級(jí)系統(tǒng)控制的標(biāo)準(zhǔn)地層巖性網(wǎng)絡(luò)、選頻放大器組成，通帶寬為3--4600Hz，構(gòu)成本發(fā)明的核心部件，組成時(shí)深頻三獨(dú)立變量邊緣分布的自動(dòng)模、數(shù)轉(zhuǎn)換處理功能，全部在儀器主板上，安裝在傳感器的上方。
參見(jiàn)圖7、圖7為本實(shí)用新型的選頻放大器電路與地層巖性標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)電路圖。
參見(jiàn)圖8、圖8為本實(shí)用新型的波形變換與遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口電路圖。
波形變換、遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口4，它是由信號(hào)檢測(cè)和脈沖變換，接口線(xiàn)路、和微型電子計(jì)算機(jī)信號(hào)處理組成二級(jí)控制智能通信系統(tǒng)，核心部件是由掌上電腦、筆記本電腦，借助通訊網(wǎng)可將現(xiàn)場(chǎng)資料發(fā)送到任何地方的指揮中心。在線(xiàn)通訊距離依儀器接口型號(hào)而異。
本實(shí)用新型體積特小、重量特輕，施工特別方便不布線(xiàn)，不放炮，不受地理環(huán)境條件限制；有效勘探深度大，可達(dá)5000米以深；分辨能力為0.5米一個(gè)步長(zhǎng)，深度誤差可控制在兩個(gè)采集步長(zhǎng)內(nèi)，它突破了只能找異常、找構(gòu)造的勘探模式，直接提供巖性柱狀剖面圖，準(zhǔn)確率大大超過(guò)常規(guī)勘探方法，與鉆井資料對(duì)比符合率在75％。
本實(shí)用新型有效勘探深度大，可達(dá)6000米以深；最大步長(zhǎng)為2.0米；最大分辨能力為0.5米；深度誤差可控制在兩個(gè)采集步長(zhǎng)內(nèi)，提供的鉆前巖性柱狀剖面圖，與鉆井資料對(duì)比符合率在75％以上。
適用于地質(zhì)勘探各種領(lǐng)域，可以識(shí)別出粘土、沙層、卵石、結(jié)核、泥巖、泥夾卵石、砂巖、灰?guī)r、變質(zhì)巖、火成巖等巖性層分界面，溶洞、裂隙、破碎發(fā)育層內(nèi)部狀況。區(qū)分油、氣、水層界面及煤層、金屬、礦物成分和品位估計(jì)。
不受地理環(huán)境條件限制，系統(tǒng)輕便，無(wú)破壞、無(wú)污染施工簡(jiǎn)易，是一種滿(mǎn)足綠色環(huán)保要求，對(duì)各種勘探條件，都能快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)鉆孔目標(biāo)的最有效勘探方法。
權(quán)利要求1.一種全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x，其特征在于所述的掃描儀包括帶式平板電磁綜合傳感器(1)，地面地層巖性輻射電磁波放大、濾波處理器(2)，地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器(3)，波形變換和遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口(4)，兩級(jí)微型電子計(jì)算機(jī)(5)五大部分；所述的帶式平板電磁綜合傳感器(1)的輸出端與地面地層巖性輻射電磁波放大、濾波處理器(2)輸入端連接，地面地層巖性輻射電磁波放大、濾波處理器(2)的輸出端與地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器(3)的輸入端連接，地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器(3)經(jīng)波形變換和遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口(4)與兩級(jí)微型電子計(jì)算機(jī)(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x，其特征在于所述的帶式平板電磁綜合傳感器(1)為帶式平板電容與磁敏器件組合而成一種采集電、磁參數(shù)的組合傳感器，帶式平板電容為兩塊良導(dǎo)體薄片夾高強(qiáng)度絕緣材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x，其特征在于所述的地面地層巖性輻射電磁波放大、濾波信號(hào)預(yù)處理器(2)由前端電荷磁參數(shù)放大器、前端放大器、可控變?cè)鲆娣糯笃鹘M成三部份組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x，其特征在于所述的地層巖性信號(hào)自動(dòng)反褶積器(3)由單片機(jī)、掌上電腦實(shí)現(xiàn)二級(jí)系統(tǒng)控制的標(biāo)準(zhǔn)地層巖性網(wǎng)絡(luò)、選頻放大器組成，通帶寬為3--4600Hz，組成時(shí)、深、頻三獨(dú)立變量邊緣分布的自動(dòng)模、數(shù)結(jié)合處理功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x，其特征在于所述的波形變換、遙測(cè)數(shù)據(jù)通訊接口(4)由信號(hào)檢測(cè)和脈沖變換，接口線(xiàn)路、和微型電子計(jì)算機(jī)信號(hào)處理組成二級(jí)控制智能通信系統(tǒng)，借助通訊網(wǎng)可將現(xiàn)場(chǎng)資料傳出。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于測(cè)量地下巖層情況及地層結(jié)構(gòu)的全自動(dòng)高分辨率地層巖性?huà)呙鑳x。在現(xiàn)代勘探技術(shù)中，諸如人工地震法、重力法、大地電磁測(cè)深法、建場(chǎng)法和利用太陽(yáng)風(fēng)的巖性探測(cè)法，其提供的勘探地質(zhì)剖面，地質(zhì)信息不能滿(mǎn)足鉆井設(shè)計(jì)的需要，鉆干井概率很大，效果很不盡人意。本實(shí)用新型帶是一種采集電磁參數(shù)和時(shí)、頻、深三獨(dú)立變量邊緣分布的自動(dòng)處理設(shè)備，它由電磁量放大器、前端放大器和增益控制放大器、單片機(jī)控制自動(dòng)反褶積器、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理，掌上電腦五大部分組成二級(jí)分散控制系統(tǒng)。因而其具有有效勘探深度大，準(zhǔn)確率高，不受地理環(huán)境條件限制，系統(tǒng)輕便，無(wú)破壞，無(wú)污染，施工簡(jiǎn)易，運(yùn)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01V3/08GK2702325SQ20032010967
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者黃世矩, 黃代潔, 黃代誠(chéng) 申請(qǐng)人:黃世矩, 黃代潔, 黃代誠(chéng)