CN109540812A - 一种井中高光谱测量系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高光谱测量技术领域，具体涉及一种井中高光谱测量系统及测量方法。本发明利用光纤转盘作为光谱仪井中测量的中转装置，光纤转盘中的光纤作为传输光谱测量信号的载体；具有内置光源的测量探头末端设计为与垂直方向呈90°直角转弯状，安装在光纤转盘中的光纤末端，悬挂于井口滑轮之上；利用电机驱动光纤转盘以输送测量探头下井；便携计算机控制光谱仪进行井中光谱测量。本发明弥补高光谱测量技术在测井应用中的空白，提高高光谱技术在深部地质探测应用中的时效性，充分发挥高光谱测量技术探测深部物质组分的优势。
Description
技术领域
本发明属于高光谱测量技术领域，具体涉及一种井中高光谱测量系统及测量方法。
背景技术
在钻探工程作业过程中，测井仪器发挥了十分重要的作用。测井仪器的使用可以减少施工周期，加快施工进度，确保工程质量，具有显著的经济和社会效益。目前，市场上用于测井的仪器设备主要有凿井测井仪、超声测井仪、核测井仪以及数字取心测井仪等。
当前，高光谱测量技术主要应用于航天、航空遥感对地观测、地面光谱测量和实验室测量。对于深部的探测，目前多采用对钻孔岩心的高光谱测量，进行岩心高光谱数据的处理、分析和编录。然而，钻井编录普遍追求时效性，岩心高光谱测量作业与传统物探测井相比，时效性明显不足，这使得高光谱技术在深部探测中发挥的作用受到一定的限制。并且，从深部揭露的钻孔岩心随着在地表的放置时间、气候条件等的影响易风化而改变成分，使得岩心高光谱测量信息的应用效果大打折扣。因此，若在钻探过程中进行井中高光谱测量，不仅能够及时提供更为丰富的深部地质信息，数据的准确性亦能够得到保障，从而为钻探工程的进一步实施中的设计工作提供更多的参考依据。
发明内容
本发明解决的技术问题：针对当前深部高光谱信息获取时效性方面的不足，本发明提供一种井中高光谱测量系统及测量方法，弥补高光谱测量技术在测井应用中的空白，提高高光谱技术在深部地质探测应用中的时效性，充分发挥高光谱测量技术探测深部物质组分的优势。
本发明采用的技术方案：
一种井中高光谱测量系统，包括光谱仪、光纤转盘、测量探头、电机和便携计算机：利用光纤转盘作为光谱仪井中测量的中转装置，光纤转盘中的光纤作为传输光谱测量信号的载体；具有内置光源的测量探头末端设计为与垂直方向呈90°直角转弯状，安装在光纤转盘中的光纤末端，悬挂于井口滑轮之上；利用电机驱动光纤转盘以输送测量探头下井；便携计算机控制光谱仪进行井中光谱测量。
作为优选方案，光纤转盘应具有便于度量旋转距离的刻度及单位，光纤转盘中光纤总长度应大于待测钻井的即时深度。
作为优选方案，光纤转盘旁放置一个标准白板，用于在下井之前对测量探头进行定标。
作为优选方案，所述电机采用步进或伺服电机。
上述井中高光谱测量系统的测量方法，包括以下步骤：
步骤S1：打开光谱仪5、便携计算机6，设置光谱测量的参数、数据保存路径；
步骤S2：利用标准白板对测量探头1进行定标；
步骤S3：将定标好的测量探头1放置于井口滑轮2之上，测量探头1末端位于钻孔测量起始深度位置，记录此时光纤转盘4的刻度位置；
步骤S4：根据步骤S3记录的光纤转盘4的刻度位置，和此次测井的深度间距，计算测量每个深度时需要旋转的角度以及旋转后的刻度位置；
步骤S5：打开电机3驱动光纤转盘4旋转步骤S4计算的角度，带动井口滑轮2旋转使测量探头1到达井中某一深度，步骤S4中旋转后的刻度位置用于验证光纤转盘4旋转的准确性；
步骤S6：利用便携计算机6操控光谱仪5进行光谱测量，记录并存储此深度的光谱数据；
重复步骤S5、S6进行井中光谱测量。
本发明的有益效果：
(1)使用便利，能够直接在钻探现场开展测量工作；(2)高光谱测量对光照条件较为敏感，井下是一个天然暗室，受外部光照的干扰小，有利于高光谱测量数据信噪比的稳定；(3)测量速度快，获取深部高光谱信息的时效性大幅提高。
附图说明
图1为本发明提供的一种井中高光谱测量系统组成图；
图中：1-测量探头、2-井口滑轮、3-电机、4-光纤转盘、5-光谱仪、6-便携计算机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例的井中高光谱测量系统，包括测量探头1、井口滑轮2、电机3、光纤转盘4、光谱仪5、便携计算机6：利用光纤转盘4作为光谱仪5井中测量的中转装置，光纤转盘4中的光纤作为传输光谱测量信号的载体；具有内置光源的测量探头1末端设计为与垂直方向呈90°直角转弯状，安装在光纤转盘4中的光纤末端，悬挂于井口滑轮2之上；利用电机3驱动光纤转盘4以输送测量探头1下井；便携计算机6控制光谱仪5进行井中光谱测量。
光谱仪5与便携计算机6连接，光谱仪5与光纤转盘4连接，光纤转盘4中的光纤末端与测量探头1连接，电机3与光纤转盘4连接，测量时探头1悬于井口滑轮2之上。
本实施例中，便携计算机6用于设置测量参数、控制光谱仪5进行光谱测量并同步存储井中高光谱测量数据。所述光谱仪5可以为ASD、SVC等常用的光谱仪。
本实施例中，光纤转盘4中的所有光纤都能够传输光谱仪5信号。光纤转盘4中光纤总长度应大于待测钻井的即时深度，以保障一次性完成整孔测量作业的基本条件。所述光纤转盘4具有便于度量旋转距离的刻度及单位，用于计算井中测量的深度。
本实施例中，测量探头1作为井中测量的感应装置，内置稳定光源，以保障对测量对象的光照稳定和均一性。测量探头1末端设计为与垂直方向呈90°直角转弯状，以保障根据探头1末端的深度进行测量。
本实施例中，电机3用于驱动和控制光纤转盘4旋转，使得测量探头1通过井口滑轮2进入井中。所述电机3为步进电机或伺服电机，便于操控测量探头1到达井中预计深度。
本实施例的井中光谱测量系统测量方法，包括以下步骤：
步骤S1：打开光谱仪5、便携计算机6，设置光谱测量的参数、数据保存路径；
步骤S2：利用标准白板对测量探头1进行定标；
步骤S3：将定标好的测量探头1放置于井口滑轮2之上，测量探头1末端位于钻孔测量起始深度位置，记录此时光纤转盘4的刻度位置；
步骤S4：根据步骤S3记录的光纤转盘4的刻度位置，和此次测井的深度间距，计算测量每个深度时需要旋转的角度以及旋转后的刻度位置；
步骤S5：打开电机3驱动光纤转盘4旋转步骤S4计算的角度，带动井口滑轮2旋转使测量探头1到达井中某一深度，步骤S4中旋转后的刻度位置用于验证光纤转盘4旋转的准确性；
步骤S6：利用便携计算机6操控光谱仪5进行光谱测量，记录并存储此深度的光谱数据；
重复步骤S5、S6进行井中光谱测量。
Claims (5)
1.一种井中高光谱测量系统，其特征在于：包括光谱仪、光纤转盘、测量探头、电机和便携计算机：利用光纤转盘作为光谱仪井中测量的中转装置，光纤转盘中的光纤作为传输光谱测量信号的载体；具有内置光源的测量探头末端设计为与垂直方向呈90°直角转弯状，安装在光纤转盘中的光纤末端，悬挂于井口滑轮之上；利用电机驱动光纤转盘以输送测量探头下井；便携计算机控制光谱仪进行井中光谱测量。
2.根据权利要求1所述的一种井中高光谱测量系统，其特征在于：所述光纤转盘应具有便于度量旋转距离的刻度及单位，光纤转盘中光纤总长度应大于待测钻井的即时深度。
3.根据权利要求1所述的一种井中高光谱测量系统，其特征在于：所述光纤转盘旁放置一个标准白板，用于在下井之前对测量探头进行定标。
4.根据权利要求1所述的一种井中高光谱测量系统，其特征在于：所述电机采用步进或伺服电机。
5.一种井中高光谱测量系统的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：打开光谱仪、便携计算机，设置光谱测量的参数、数据保存路径；
步骤S2：利用标准白板对测量探头进行定标；
步骤S3：将定标好的测量探头放置于井口滑轮之上，测量探头末端位于钻孔测量起始深度位置，记录此时光纤转盘的刻度位置；
步骤S4：根据步骤S3记录的光纤转盘的刻度位置，和此次测井的深度间距，计算测量每个深度时需要旋转的角度以及旋转后的刻度位置；
步骤S5：打开电机驱动光纤转盘旋转步骤S4计算的角度，带动井口滑轮旋转使测量探头到达井中某一深度，步骤S4中旋转后的刻度位置用于验证光纤转盘旋转的准确性；
步骤S6：利用便携计算机操控光谱仪进行光谱测量，记录并存储此深度的光谱数据；
重复步骤S5、S6进行井中光谱测量。
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