基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法技术

本发明专利技术提供基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法，包括以下步骤：利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底的工程参数，并发送至地面；孔底测量发射模块监测所述孔底工程参数发射过程中的输出电流和电压幅值，输出电流和电压幅值与所述孔底工程参数构成发射信号；孔口信号接收处理模块采集所述发射信号，并进行提取得到随钻电势差信号幅值，通过对电势差信号解码获得输出电流和电压幅值；根据所述随钻电势差信号幅值，识别煤层与围岩界面；根据输出电流和电压幅值计算地层电阻率。本发明专利技术的有益效果是：采用电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率，相比伽马和电阻率仪，节省了成本并提高了煤层钻遇率和工作效率。

【技术实现步骤摘要】
基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法
本专利技术涉及石油及地矿定向钻探领域，尤其涉及基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法。
技术介绍
在煤矿开采前，通常需要采用地面或井下钻孔将煤层中赋存的煤层气抽采出来，一方面可以提供清洁能源，另一方面可以预防井下瓦斯爆炸。为了最大限度地提高煤层气抽采效率，降低生产风险，电磁随钻测量技术在煤矿领域得到了广泛的应用，特别是在松软煤层空气钻探中发挥着不可替代的作用。随钻识别煤层与围岩界面及电阻率是保证钻头在煤层中长距离延伸、提高抽采效率的关键。目前，煤矿定向钻探领域通常采用伽马和电阻率仪识别煤层与围岩界面及电阻率，但这些仪器安装在距离钻头数米甚至数十米位置，测量位置相对于钻头位置存在延迟，容易导致钻头钻入围岩，影响钻探效率；另外，伽马和电阻率仪成本较高，增加了生产成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法。本专利技术提供基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法，包括以下步骤：S101：利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底的工程参数，并发送至地面；S102：所述孔底测量发射模块监测所述孔底工程参数发射过程中的输出电流幅值和输出电压幅值，并将所述输出电流幅值和输出电压幅值以正弦波的形式发送至地面；S103：利用电磁随钻测量系统的孔口信号接收处理模块对所述正弦波进行滤波，得到电势差信号幅值，并对电势差信号解码获得输出电流幅值和输出电压幅值；S104：根据所述随钻电势差信号幅值，识别煤层与围岩界面；根据所述输出电流幅值和所述输出电压幅值，计算煤层与围岩电阻率。进一步地，步骤S101具体为：步骤S101中，利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底的工程参数，并发送至地面；具体为：S201：利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底工程参数；S202：所述孔底测量发射模块将测量得到的所述孔底工程参数进行编码调制和D/A转换处理，并以正弦波形式将处理后的孔底工程参数发射至地面。进一步地，步骤S102中，所述孔底测量发射模块监测所述孔底工程参数发射过程中的输出电流幅值和输出电压幅值，并将所述输出电流幅值和输出电压幅值以正弦波的形式发送至地面；具体为：所述孔底测量发射模块监测所述孔底工程参数发射过程中的输出电流幅值，将所述输出电流幅值和输出电压幅值进行编码调制和D/A转换处理，并将处理后的输出电流幅值和输出电压幅值以正弦波形式发射至地面。进一步地，步骤S103中，利用电磁随钻测量系统的孔口信号接收处理模块对所述正弦波进行滤波，得到电势差信号幅值，并对电势差信号解码获得输出电流幅值和输出电压幅值；具体为：所述孔口信号接收处理模块接收所述正弦波，并采用滤波电路获取上部钻杆和电极之间的正弦形式的电势差信号，提取电势差信号幅值，并对电势差信号解码获得输出电流幅值和输出电压幅值。进一步地，步骤S104中，根据所述随钻电势差信号幅值，识别煤层与围岩界面，分两种情况，具体为：对于地面钻孔，在钻进过程中，当所述电势差信号幅值发生突变超过50％，说明钻头钻穿了地层界面，从当前地层i进入下一层地层i+1；对于井下钻孔过程，当钻头在煤层中延伸时，当所述电势差信号幅值突变超过50％，说明钻头从煤层进入围岩。进一步地，所述孔底测量发射模块还设置了电流检测单元和电压检测单元；所述电流检测单元和所述电压检测单元随钻检测所述输出电流幅值和发射电压幅值。进一步地，所述孔底测量发射模块包括恒压发射模式和恒功率发射模式。进一步地，所述恒压发射模式，具体指，保持所述输出电压不变；所述恒功率发射模式，具体指，对输出电压进行归一化处理，并将所述输出电流幅值乘以输出电压的归一化系数。进一步地，步骤S104中，根据所述输出电流幅值和所述输出电压幅值，计算煤层与围岩电阻率，计算地层电阻率，具体如下：对于钻头已经钻过的地层i，通过直接采集得到地层i所对应的地层电阻率ρi，此时根据步骤S102，所述孔底测量发射模块在地层i所对应的输出电流幅值和输出电压幅值分别为Ii和Ui，进而求得输出电压为Us＝Ii×ρi；其中i＝1,2,3..k，k为钻头已经钻过的地层总层数；当所述孔底测量模块处于恒压发射模式时：对于钻头正在进行钻进的地层n，由于输出电压Us不变性，所述孔底测量发射模块获取在当前钻进地层n所对应的输出电流幅值为In；则通过公式ρn＝Us÷In得到当前钻进地层n对应的地层电阻率ρn；其中，n表示钻头当前钻进地层；当所述孔底测量模块处于恒功率发射模式时：对于钻头正在进行钻进的地层n，所述输出电压的归一化系数α＝1÷Ui；所述输出电压Us＝α×Ii×ρi；所述孔底测量发射模块获取在当前钻进地层n所对应的输出电流幅值为In和输出电压幅值分别为In和Un，则通过公式ρn＝Un×Us÷In得到当前钻进地层n对应的地层电阻率ρn。步骤S103中，得到所述电势差信号幅值后，所述孔口信号接收处理模块还通过对所述电势差信号幅值进行解码，得到所述随钻测量孔底的工程参数。本专利技术的有益效果是：采用电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率，相比伽马和电阻率仪，节省了成本并提高了煤层钻遇率和工作效率。附图说明图1是本专利技术基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法的流程图；图2是本专利技术实施例1在地面钻孔垂直井段识别地层电阻率的示意图；图3是本专利技术实施例2在地面钻孔识别煤层和围岩界面的示意图；图4是本专利技术实施例3在井下钻孔识别煤层和围岩界面的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参考图1，本专利技术的实施例提供了基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法的流程图，具体包括：S101：利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底的工程参数，并发送至地面；S102：所述孔底测量发射模块监测所述孔底工程参数发射过程中的输出电流幅值和输出电压幅值，并将所述输出电流幅值和输出电压幅值以正弦波的形式发送至地面；S103：利用电磁随钻测量系统的孔口信号接收处理模块对所述正弦波进行滤波，得到电势差信号幅值，并对电势差信号解码获得输出电流幅值和输出电压幅值；S104：根据所述随钻电势差信号幅值，识别煤层与围岩界面；根据所述输出电流幅值和所述输出电压幅值，计算煤层与围岩电阻率。步骤S101具体为：步骤S101中，利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底的工程参数，并发送至地面；具体为：S201：利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底工程参数；S202：所述孔底测量发射模块将测量得到的所述孔底工程参数进行编码调制和D/A转换处理，并以正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法，其特征在于：具体包括以下步骤：/nS101：利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底的工程参数，并发送至地面；/nS102：所述孔底测量发射模块监测所述孔底工程参数发射过程中的输出电流幅值和输出电压幅值，并将所述输出电流幅值和输出电压幅值以正弦波的形式发送至地面；/nS103：利用电磁随钻测量系统的孔口信号接收处理模块对所述正弦波进行滤波，得到电势差信号幅值，并对电势差信号解码获得输出电流幅值和输出电压幅值；/nS104：根据所述随钻电势差信号幅值，识别煤层与围岩界面；根据所述输出电流幅值和所述输出电压幅值，计算煤层与围岩电阻率。/n

【技术特征摘要】
1.基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S101：利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底的工程参数，并发送至地面；
S102：所述孔底测量发射模块监测所述孔底工程参数发射过程中的输出电流幅值和输出电压幅值，并将所述输出电流幅值和输出电压幅值以正弦波的形式发送至地面；
S103：利用电磁随钻测量系统的孔口信号接收处理模块对所述正弦波进行滤波，得到电势差信号幅值，并对电势差信号解码获得输出电流幅值和输出电压幅值；
S104：根据所述随钻电势差信号幅值，识别煤层与围岩界面；根据所述输出电流幅值和所述输出电压幅值，计算煤层与围岩电阻率。


2.如权利要求1所述的基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法，其特征在于：步骤S101中，利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底的工程参数，并发送至地面；具体为：
S201：利用电磁随钻测量系统的孔底测量发射模块随钻测量孔底工程参数；
S202：所述孔底测量发射模块将测量得到的所述孔底工程参数进行编码调制和D/A转换处理，并以正弦波形式将处理后的孔底工程参数发射至地面。


3.如权利要求1所述的基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法，其特征在于：步骤S102中，所述孔底测量发射模块监测所述孔底工程参数发射过程中的输出电流幅值和输出电压幅值，并将所述输出电流幅值和输出电压幅值以正弦波的形式发送至地面；具体为：
所述孔底测量发射模块监测所述孔底工程参数发射过程中的输出电流幅值，将所述输出电流幅值和输出电压幅值进行编码调制和D/A转换处理，并将处理后的输出电流幅值和输出电压幅值以正弦波形式发射至地面。


4.如权利要求1所述的基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法，其特征在于：步骤S103中，利用电磁随钻测量系统的孔口信号接收处理模块对所述正弦波进行滤波，得到电势差信号幅值，并对电势差信号解码获得输出电流幅值和输出电压幅值；具体为：
所述孔口信号接收处理模块接收所述正弦波，并采用滤波电路获取上部钻杆和电极之间的正弦形式的电势差信号，提取电势差信号幅值，并对电势差信号解码获得所述输出电流幅值和所述输出电压幅值。


5.如权利要求1所述的基于电磁随钻测量信号识别煤层与围岩界面及电阻率方法，其特征在于：步骤S104中，根据所述随钻电势差信号幅值，识别煤层与围岩界面，分两种情况，具体为：
对于地面钻孔，在钻进过程中，当所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐林，邵春，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42