CN111434887A - 一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器 - Google Patents
一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111434887A CN111434887A CN201811588716.2A CN201811588716A CN111434887A CN 111434887 A CN111434887 A CN 111434887A CN 201811588716 A CN201811588716 A CN 201811588716A CN 111434887 A CN111434887 A CN 111434887A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transmitting
- circuit
- receiving
- coil
- coils
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 2
- PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N (1s,3r,4e,6e,8e,10e,12e,14e,16e,18s,19r,20r,21s,25r,27r,30r,31r,33s,35r,37s,38r)-3-[(2r,3s,4s,5s,6r)-4-amino-3,5-dihydroxy-6-methyloxan-2-yl]oxy-19,25,27,30,31,33,35,37-octahydroxy-18,20,21-trimethyl-23-oxo-22,39-dioxabicyclo[33.3.1]nonatriaconta-4,6,8,10 Chemical compound C1C=C2C[C@@H](OS(O)(=O)=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2.O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](C)OC(=O)C[C@H](O)C[C@H](O)CC[C@@H](O)[C@H](O)C[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
Abstract
一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器，由发射系统、线圈系、接收系统三部分组成，该仪器能够产生质量良好的双极性方波这样的发射波形，还能够将采集到的数据实时自动地保存到txt文件中，方便后期数据处理使用；一发八收线圈系接收的是8路数据，实现了阵列测量，能够对不同径向深度的的地层进行多次覆盖测量，获得不同径向深度的地层的电导率，可以对同一个位置的电导率进行多次重复测量，提高了电导率测量的精度，可以进行八个径向深度下的高分辨率的界面探测，实现了不同时刻电导率分布的测量，对纵向深部地层电导率进行了有效的测量。
Description
技术领域
本发明属于瞬变电磁勘探技术领域，尤其涉及一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器。
背景技术
近年来，瞬变电磁法在电法勘探中发展迅速，其应用领域也不断扩大，涉及井下金属矿勘探、油气田、煤田、地下（热）水、海洋地带、构造填图、冻土带、水文构造地质及工程检测等方方面面。瞬变电磁法作过程分为三部分，依次是发射、电磁感应、接收，这三部分则构成了完整的瞬变电磁仪器，即发射系统、线圈系和接收系统。当发射电路电流变化时，根据电磁感应原理，发射线圈周围必将产生磁场，该磁场被称为一次场。一次场随时间在地层传播中，如遇到地层中的良导体介质，则在其内部产生感应电流（人们又称涡旋电流）。由于涡旋电流随时间变化，良导体介质也产生新的磁场，该磁场被称为二次场。二次场来源于地层介质的涡旋电流，因此它包含了地层介质有关的地质信息，通过对接收线圈的响应进行处理提取出二次场，进而计算地层电导率从而得到地层信息。为此接收线圈接收的响应数据就是瞬变电磁勘探的最终目的，接受线圈接收的数据好坏将决定井下勘探结果，而接受线圈接收的数据的质量取决于瞬变电磁探测仪器。目前出现的各种瞬变电磁仪器大多数采用的是使用一个接收线圈接收数据，无法实现阵列测量，只能测量一个源距的接收波形，同时不能对不同径向深度的的地层进行多次覆盖测量，无法获得不同径向深度地层的电导率。
发明内容
为了解决现有技术中提到的问题，本发明一种同轴一发八收的瞬变电磁勘探测井仪器，使用一个发射线圈发射，八个同轴但源距不同的接收线圈接收数据，可实现阵列测量、多次覆盖测量，分辨率高。
一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器，由发射系统、线圈系、接收系统三部分组成。
发射系统主要由电源系统、控制系统、发射电路系统三部分组成。控制系统产生驱动信号，用来驱动发射电路系统中的驱动电路，但是为了保证同步，使用采集板提供驱动控制信号；发射电路系统包括H桥开关电路以及其驱动电路，驱动电路用来控制H桥开关电路每次只有互补配对的两个三极管导通。发射电路系统的H桥路是在传统H桥路的基础上进行优化设计而成，能够产生质量良好的双极性方波，从而让发射线圈产生一次场，发射波形越好，对接收线圈接收的响应波形有很大的益处。
线圈系使用一发八收线圈系，由一个发射线圈、八个接收线圈和一根经过加工设计可调长度的绝缘塑料管组成。发射线圈和接收线圈为同一种结构的线圈，为了实现大功率发射，发射线圈由两个线圈拼接绕制而成，为了保证发射线圈和接收线圈同轴，使用设计加工的绝缘的塑料管把发射线圈和接收线圈串起来，发射线圈在最上面，接收线圈依次往下排放，每两个线圈之间的距离为相同的一个值，本线圈系选定的值为10cm,八个接收线圈与发射线圈之间的距离不同，即源距不同。
接收系统由两部分组成，一个是八路数据采集板，一个是八路信号采集上位机系统。八路数据采集板是为了配合一发八收线圈系设计而成，由数字电路和模拟电路两部分组成。数字电路以STM32F103ZET6单片机和发射控制电路为主（采集板左半部分），通过单片机实现与上位机的通信，控制ADS1278的采集传输以及控制发射控制电路输出信号；模拟电路以一片ADS1278和信号调整跟随电路为主（采集板右半部分），8路外部信号通过差分运放搭建的前端跟随调整电路进入ADS1278进行同步模拟信号的采集转换，转换得到的数据传输给单片机，通过单片机传输给上位机。八路数据采集板能够接收8路接收线圈的数据，同时能够为发射系统提供控制信号，控制发射电路系统中H桥路的四个开关管的关断，从而产生正向导通、正向关断、反向导通、反向关断的双极性方波；八路信号采集上位机系统也是配合一发八收线圈系计而成，由数据接收和波形显示和启动三部分组成，启动又分为连采启动和单次启动。能够将采集板采集的八路数据实时自动保存到txt文件中，同时能够将八个接收线圈的响应波形画出来，还提供同步信号，控制采集板控制信号的产生。
一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器，能够产生质量良好的双极性方波这样的发射波形，还能够将采集到的数据实时自动地保存到txt文件中，方便后期数据处理使用；一发八收线圈系接收的是8路数据，实现了阵列测量，收到8个源距的接收波形，能够对不同径向深度的的地层进行多次覆盖测量，获得不同径向深度的地层的电导率，可以对同一个位置的电导率进行多次重复测量，提高了电导率测量的精度，可以进行八个径向深度下的高分辨率的界面探测，实现了不同时刻电导率分布的测量，对纵向深部地层电导率进行了有效的测量。
附图说明
图1是本发明瞬变电磁仪器一发八收线圈系结构图；
图2是本发明瞬变电磁仪器发射电路原理图；
图3是本发明瞬变电磁仪器采集板信号调整跟随电路原理图；
图4是本发明瞬变电磁仪器上位机软件界面；
图5是本发明瞬变电磁仪器的发射波形；
图6是本发明瞬变电磁仪器测得的接收线圈的响应波形；
图7是本发明瞬变电磁仪器整体结构。
图中：1、发射线圈；2、发射线圈引脚正极；3、发射线圈引脚负极；4、接收线圈；5、接收线圈引脚正极；6、接收线圈引脚负极；7、塑料管可调高度节点； J4、发射电路主电源接入端；J5、发射线圈负载接入端；J15、电源系统电源接入端；P18是发射线圈负载接入端。
具体实施方式
下面结合附图和具体数据处理实例、最佳实施方式对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。
将采集板用USB串口与计算机相连接，使采集板与图4所示的上位机相连，同时采集板输出控制信号的两个引脚与图2中发射线圈负载接入端P18的两个引脚相连，采集板的VCC5、 GND 的两个引脚与图2中电源系统电源接入端J15的VCC、GND这两个引脚相连，为发射电路电源系统提供5V电压，图2中发射电路主电源接入端J4接外界的电源，图2中发射线圈负载接入端J5与图1中发射线圈引脚正极2、发射线圈引脚负极3相连，图1中接收线圈引脚正极5、接收线圈引脚负极6与采集板的八路接收引脚其中的一路相连，其余的接收线圈各自的引脚和一路接收引脚相连，瞬变电磁仪器的连线基本完成，由于要在井下探测，所以以上工作需要进行一些适当的处理，保证可在井下工作，放入井下各个连线需要足够长，要额外加入几百米长的电线并进行适当处理。测量时，将线圈系放入50米左右的井中，可根据实际深度调整图1中塑料管可调高度节点7，然后直接启动图4所示的上位机，点击打开串口（选择合适的串口），然后点击连采启动，这样一发八收瞬变电磁勘探测井仪器就正式工作了，采集到数据会实时保存的txt文件中，并可将八个接收线圈的响应波形实时显示在上位机软件的界面中。从图6中ABCD四段波形上看，A为正向导通时刻接收线圈的响应波形，B为正向关断时刻接收线圈的响应波形，C为反向导通时刻接收线圈的响应波形，D为反向关断时刻接收线圈的响应波形，可以看到关断时刻的幅值较大，所以后期处理数据时选择关断时刻的数据。
Claims (1)
1.一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器，其特征在于：由发射系统、线圈系、接收系统三部分组成；
发射系统主要由电源系统、控制系统、发射电路系统三部分组成；控制系统产生驱动信号，用来驱动发射电路系统中的驱动电路，为了保证同步，使用采集板提供驱动控制信号；发射电路系统包括H桥开关电路以及其驱动电路，驱动电路用来控制H桥开关电路每次只有互补配对的两个三极管导通；发射电路系统的H桥路是在传统H桥路的基础上进行优化设计而成，能够产生质量良好的双极性方波，从而让发射线圈产生一次场，发射波形越好，对接收线圈接收的响应波形有很大的益处；
线圈系使用一发八收线圈系，由一个发射线圈、八个接收线圈和一根经过加工设计可调长度的绝缘塑料管组成；发射线圈和接收线圈为同一种结构的线圈，为了实现大功率发射，发射线圈由两个线圈拼接绕制而成，为了保证发射线圈和接收线圈同轴，使用设计加工的绝缘的塑料管把发射线圈和接收线圈串起来，发射线圈在最上面，接收线圈依次往下排放，每两个线圈之间的距离为相同的一个值，本线圈系选定的值为10cm,八个接收线圈与发射线圈之间的距离不同，即源距不同；
接收系统由两部分组成，一个是八路数据采集板，一个是八路信号采集上位机系统；八路数据采集板是为了配合一发八收线圈系设计而成，由数字电路和模拟电路两部分组成；数字电路以STM32F103ZET6单片机和发射控制电路为主，采集板左半部分，通过单片机实现与上位机的通信，控制ADS1278的采集传输以及控制发射控制电路输出信号；模拟电路以一片ADS1278和信号调整跟随电路为主，采集板右半部分，8路外部信号通过差分运放搭建的前端跟随调整电路进入ADS1278进行同步模拟信号的采集转换，转换得到的数据传输给单片机，通过单片机传输给上位机；八路数据采集板能够接收8路接收线圈的数据，同时能够为发射系统提供控制信号，控制发射电路系统中H桥路的四个开关管的关断，从而产生正向导通、正向关断、反向导通、反向关断的双极性方波；八路信号采集上位机系统也是配合一发八收线圈系计而成，由数据接收和波形显示和启动三部分组成，启动又分为连采启动和单次启动；能够将采集板采集的八路数据实时自动保存到txt文件中，同时能够将八个接收线圈的响应波形画出来，还提供同步信号，控制采集板控制信号的产生。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811588716.2A CN111434887A (zh) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811588716.2A CN111434887A (zh) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111434887A true CN111434887A (zh) | 2020-07-21 |
Family
ID=71579714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811588716.2A Pending CN111434887A (zh) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111434887A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112112624A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-22 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤矿井下多参数钻孔物探精细远探测装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1702297A (zh) * | 2005-06-17 | 2005-11-30 | 中国石化集团胜利石油管理局测井公司 | 阵列感应测井仪器 |
| CN103454692A (zh) * | 2013-09-05 | 2013-12-18 | 中煤科工集团西安研究院 | 矿用本安型瞬变电磁仪主机 |
| CN204371322U (zh) * | 2014-11-28 | 2015-06-03 | 中国石油天然气集团公司 | 一种快测阵列感应测井系统 |
| CN106877852A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | 魏莹 | 一种矿井瞬变电磁仪发射电路 |
| US20170235012A1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-08-17 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for estimating formation properties using transient electromagnetic measurements while drilling |
-
2018
- 2018-12-25 CN CN201811588716.2A patent/CN111434887A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1702297A (zh) * | 2005-06-17 | 2005-11-30 | 中国石化集团胜利石油管理局测井公司 | 阵列感应测井仪器 |
| CN103454692A (zh) * | 2013-09-05 | 2013-12-18 | 中煤科工集团西安研究院 | 矿用本安型瞬变电磁仪主机 |
| CN204371322U (zh) * | 2014-11-28 | 2015-06-03 | 中国石油天然气集团公司 | 一种快测阵列感应测井系统 |
| CN106877852A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | 魏莹 | 一种矿井瞬变电磁仪发射电路 |
| US20170235012A1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-08-17 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for estimating formation properties using transient electromagnetic measurements while drilling |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112112624A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-22 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤矿井下多参数钻孔物探精细远探测装置及方法 |
| CN112112624B (zh) * | 2020-08-21 | 2023-08-25 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤矿井下多参数钻孔物探精细远探测装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107748395B (zh) | 一种多频电阻率勘探方法 | |
| CN105626059B (zh) | 一种利用瞬变电磁模拟信号进行测井的系统及其方法 | |
| CN109358367B (zh) | 一种横向移动式浅层瞬变电磁精细勘探方法 | |
| CN103499841B (zh) | 巷孔瞬变电磁装置及测量方法 | |
| CN104280781A (zh) | 拖缆式海洋可控源电磁和地震数据采集系统 | |
| CN103018781B (zh) | 2d/3d核磁共振与瞬变电磁联用仪及野外工作方法 | |
| CN104375191A (zh) | 一种大地电磁数据采集系统及其采集方法 | |
| CN102183792A (zh) | 人工源频率域电磁测深装置及测量方法 | |
| CN104481519A (zh) | 一种井间电磁测井信号发射电子系统 | |
| CN110879418B (zh) | 一种频率域电性源电磁场视电导率计算方法 | |
| CN110031901A (zh) | 一种变深电法勘测系统和一种勘测方法 | |
| CN109490968A (zh) | 一种可控源高频大地电磁仪器系统及测量方法 | |
| CN104407392A (zh) | 一发三收式对充水采空区的探测装置及探测方法 | |
| WO2015043320A1 (zh) | 多功能双向高密度电缆及其应用 | |
| CN103235344A (zh) | 双巷多电极电透视探测系统 | |
| CN204945397U (zh) | 能接收磁电信号的高密度电法仪 | |
| CN104678443A (zh) | 一种孤石探测仪及其控制方法 | |
| CN111434887A (zh) | 一种同轴一发八收瞬变电磁勘探测井仪器 | |
| CN109061745A (zh) | 一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统及探水装置 | |
| CN105911594B (zh) | Zh-8多功能电法工作站 | |
| CN201716425U (zh) | 高密度天然电场选频物探测量仪 | |
| CN108303742A (zh) | 新型高密度电法或超高密度电法勘探装置及勘探方法 | |
| CN210742516U (zh) | 一种阵列式激发极化法勘探装置 | |
| CN113866837B (zh) | 电性源核磁共振与激发极化联用装置以及探测方法 | |
| CN105242319A (zh) | 能接收磁电信号的高密度电法仪及测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200721 |