CN113219538B - 基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备 - Google Patents

基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113219538B
CN113219538B CN202110474077.2A CN202110474077A CN113219538B CN 113219538 B CN113219538 B CN 113219538B CN 202110474077 A CN202110474077 A CN 202110474077A CN 113219538 B CN113219538 B CN 113219538B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rock
wave
excitation wave
detector
excitation
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.)
Active
Application number
CN202110474077.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113219538A (zh
Inventor
汤华
吴振君
宋罡
秦雨樵
邓琴
尹小涛
袁晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Original Assignee
Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS filed Critical Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority to CN202110474077.2A priority Critical patent/CN113219538B/zh
Publication of CN113219538A publication Critical patent/CN113219538A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113219538B publication Critical patent/CN113219538B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/44—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
    • G01V1/46—Data acquisition
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/44—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
    • G01V1/48—Processing data
    • G01V1/50—Analysing data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/61—Analysis by combining or comparing a seismic data set with other data
    • G01V2210/616—Data from specific type of measurement
    • G01V2210/6169—Data from specific type of measurement using well-logging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/62—Physical property of subsurface
    • G01V2210/624—Reservoir parameters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备。所述方法包括：控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离；根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度；从岩土体激振波波速数据库中查找所述若干岩土体激振波传播速度中每一岩土体激振波传播速度的相等波速，则所述相等波速对应的岩土体种类即为识别结果。本发明可有效识别钻孔周围不同深度的岩土体，拓展钻孔取芯结果，提高勘察效率。

Description

基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备
技术领域
本发明实施例涉及岩土工程地质勘察技术领域，尤其涉及一种基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备。
背景技术
钻探是工程地质勘察中的常规手段，可以取得钻孔上的相关地质编录资料，但地层编录需要取芯鉴定，人为因素影响大，且仅能获得钻孔上的地层分布情况，无法可靠地推及到周围岩土体，常常存在“一孔之见”，单纯利用钻孔信息可能对岩土体情况发生误判而引发工程灾害。因此，开发一种基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备。
第一方面，本发明的实施例提供了一种基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，包括：控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离；根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度；从岩土体激振波波速数据库中查找所述若干岩土体激振波传播速度中每一岩土体激振波传播速度的相等波速，则所述相等波速对应的岩土体种类即为识别结果。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，包括：采用北斗定位和授时模式，确保第一检波器检测钻杆中的第一激振波与第二检波器检测岩土体中的第二激振波同步进行。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存，包括：控制振动信号采集仪同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离，包括：
Figure BDA0003046716780000021
其中，Lm为钻头到第二检波器的第m个点位距离；Dm为钻头的第m个钻进深度；H为钻孔到第二检波器的距离。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度，包括：将第一激振波和第二激振波进行自相关卷积，得到第一激振波和第二激振波之间的相位时延，根据所述相位时延及钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延，以及钻头到第二检波器的第m个点位距离，得到第二激振波在第m个钻进深度的传播速度；其中，第二激振波在第m个钻进深度的传播速度，即为钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度中一岩土体激振波传播速度。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述根据所述相位时延及钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延，以及钻头到第二检波器的第m个点位距离，得到第二激振波在第m个钻进深度的传播速度，包括：
Figure BDA0003046716780000022
其中，Vm为第二激振波在第m个钻进深度的传播速度；Δt0为钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延；Δt1为第一激振波和第二激振波之间的相位时延。
第二方面，本发明的实施例提供了一种基于随钻激振波参数的岩土体识别系统，用于实现如第一方面任一实施例所述的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，包括：钻杆，用于向岩土体钻进；振动信号采集仪，位于钻杆和第二检波器之间，用于同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；第一检波器，位于钻杆顶部，用于检测钻杆中的第一激振波；第二检波器，插入地平面，用于检测岩土体中的第二激振波。
第三方面，本发明的实施例提供了一种基于随钻激振波参数的岩土体识别装置，包括：第一主模块，用于控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；第二主模块，用于根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离；第三主模块，用于根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度；第四主模块，用于从岩土体激振波波速数据库中查找所述若干岩土体激振波传播速度中每一岩土体激振波传播速度的相等波速，则所述相等波速对应的岩土体种类即为识别结果。
第四方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法。
第五方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法。
本发明实施例提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备，通过在钻杆处及地平面设置第一检波器及第二检波器检测不同的激振波，并获取钻头到第二检波器的若干点位距离，最终得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度，结合岩土体激振波波速数据库对岩土体种类进行识别，可有效识别钻孔周围不同深度的地层，提高了勘察效率，具有操作工序简单便捷，复杂地形适应性好的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法流程图；
图2为本发明实施例提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
钻头凿切破岩过程中产生激振弹性波，弹性波在钻孔周围地层的传播波速和频谱特性\岩土的密度、强度和硬度等有关。该弹性波以钻头为振源，在远大于波长的检波器点位，可以当作球面波来处理。弹性波在岩土中的传播速度和频谱特性受到岩土力学特性影响，通过在钻杆和钻孔四周均布检波器，对直达弹性波同步采样，获取振动频谱特性，钻头到检波器位置的距离可由钻进深度和钻孔到检波器的距离计算，可以得到钻孔周围不同方位地层岩土中的传播速度。基于这种认识，本发明实施例提供了一种基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，参见图1，该方法包括：控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离；根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度；从岩土体激振波波速数据库中查找所述若干岩土体激振波传播速度中每一岩土体激振波传播速度的相等波速，则所述相等波速对应的岩土体种类即为识别结果。
具体地，需要多通道高分辨率的振动信号采集仪和多个单分量或者三分量的检波器，检波器的数量依据在空间方位信息分辨的要求布置；在地平面，可以在钻孔周围按照不低于最大钻深来界定检波器距离钻孔的距离。如果最大钻孔深度为100米，那么检波器距离钻孔为100米比较合适，便于检波器接收直达面波；检波器至少在东西南北四个方向中的一个方向布置，最好达到16个检波器等角度均布在钻孔周围，且布置更多空间分辨率信息为佳；采用三分量的检波器可以分析激震面波的波阵和波矢量，对三维的空间信息重构提供更多信息和细节；多个检波器的数据采集由于分布距离较远，现场布线困难，宜采用WiFi组网的同步的无线数据采集，系采用锂电池加风光联合供电便于现场安装施工；加入北斗定位和授时功能，便于多个检波器的同步数据采集和分析，时间精度达到微秒级别即可。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，包括：采用北斗定位和授时模式，确保第一检波器检测钻杆中的第一激振波与第二检波器检测岩土体中的第二激振波同步进行。
具体可以参见图4，在钻杆1顶部和钻孔四周不同位置分别安装第一检波器3、第二检波器4(均为三分量检波器)，分别检测钻杆1和岩土体中的激振波，通过加入北斗定位和授时模式保证两个检波器(可以为多个，如四个检波器)同步数据检测，再由振动信号采集仪2同步接收两个检波器的振动信号，并记录保存钻杆1和钻孔周围两个检波器检测的激振波。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存，包括：控制振动信号采集仪同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离，包括：
Figure BDA0003046716780000051
其中，Lm为钻头到第二检波器的第m个点位距离；Dm为钻头的第m个钻进深度；H为钻孔到第二检波器的距离。Lm具体可以参见图4中所示。
具体可以参见图4，由于弹性波在钻杆1顶部金属体中传播速度已知(大约在5000m/s)，且衰减最小，因此把钻杆1的第一检波器3的检测信号作为后面分析信号的参比信号，钻杆1四周布置的第二检波器4采集得到不同方位的检测信号，钻头到第二检波器4的点位距离Lm可由钻进深度和钻孔到第二检波器4的距离计算出来，如(1)式所示。相应得到钻孔周围不同方位钻头破岩激振波的传播速度，通过相关性卷积运算，计算第一激振波和第二激振波之间相位延迟时间和传播速度；根据已有的岩土体激振波波速数据库，可以得到不同钻进深度下的地层波速，对不同距离Lm和方位布置的第二检波器4的第二激振波信号进行解析，可以得到钻孔周围一定空间范围的岩土波速，从而识别岩土体；采用微型钻机对力学性质已知的人工堆土和典型岩石进行钻探并测试产生的激振波，试验结果为后续的激振波数据智能分析提供数据。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度，包括：将第一激振波和第二激振波进行自相关卷积，得到第一激振波和第二激振波之间的相位时延，根据所述相位时延及钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延，以及钻头到第二检波器的第m个点位距离，得到第二激振波在第m个钻进深度的传播速度；其中，第二激振波在第m个钻进深度的传播速度，即为钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度中一岩土体激振波传播速度。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，所述根据所述相位时延及钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延，以及钻头到第二检波器的第m个点位距离，得到第二激振波在第m个钻进深度的传播速度，包括：
Figure BDA0003046716780000061
其中，Vm为第二激振波在第m个钻进深度的传播速度；Δt0为钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延；Δt1为第一激振波和第二激振波之间的相位时延。
具体地，在某个方位的第二检波器4检测的第二激振波与第一检波器3检测的第一激振波是实时同步采样的，首先计算出第一激振波的的传播波速，第一激振波与第二激振波作自相关性卷积运算，计算二者之间相位延迟时间Δt1，第二激振波从钻头破岩到第二检波器4的总体传播时长就是t＝Δt0+Δt1，第二激振波的传播波速如(2)式所示。弹性球面波在岩土体中传播速度一定是其性质与特征相关的。如果岩土体各向同性质，该波速不变，否则随钻的深度增加，岩土层的特性变化，波速一定发生变化。根据已有岩土体激振波波速的数据库，就可以得到钻杆不同进尺深度的岩体性质和分类。进而分析不同方位检波器(与分析第二检波器4的方式相同)，得到相应深度的地层波速信息特征，建立二维的岩土层信息，根据钻孔进尺和二维的岩土层信息，同样可以重构三维的随钻岩土体信息。
本发明实施例提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，通过在钻杆处及地平面设置第一检波器及第二检波器检测不同的激振波，并获取钻头到第二检波器的若干点位距离，最终得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度，结合岩土体激振波波速数据库对岩土体种类进行识别，可有效识别钻孔周围不同深度的分层岩土体，拓展钻孔取芯结果，提高了勘察效率，具有操作工序简单便捷，复杂地形适应性好的特点。
本发明实施例提供了一种基于随钻激振波参数的岩土体识别系统，参见图4，该系统包括：钻杆1，用于向岩土体钻进；振动信号采集仪2，位于钻杆1和第二检波器4之间，用于同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；第一检波器3，位于钻杆1顶部，用于检测钻杆1中的第一激振波；第二检波器4，插入地平面，用于检测岩土体中的第二激振波。
具体地，在激振波参数测量过程中，各个检波器检测系统由通道数、模数转换、分辨率、精度和时间同步精度组成；检波器数量依据在空间方位信息分辨的要求，在地平面分别沿钻孔四周不同距离和不同方向上等角度均匀布置，同步检测钻杆和钻孔周围岩土体中多个检波器的振动信号；振动信号采集仪用于同步接收并记录保存钻杆和钻孔周围岩土体中多个检波器检测到的激振波参数。其相互连接关系是：通过钻杆钻头在岩土体中钻进不同深度凿切破岩产生的激振波穿透岩土体，再由钻杆地平面顶部和钻孔四周布置的多个检波器(布置方法均与图4中第二检波器4的布置方法类似，在此不再赘述)同步检测到振动信号，最后通过振动信号采集仪实时同步接收并记录保存激振波岩土力学特性参数。检波器的数量依据在空间方位信息分辨的要求，在地平面上分别沿钻孔四周不同距离和不同方向上等角度均匀布置，多个检波器由于分布距离较远，现场布线困难，采用WiFi组网同步无线数据采集，使用锂电池加太阳能联合供电便于现场操作。进一步可以参见图4，钻杆1钻进不同深度岩土层，钻头凿切破岩产生激振弹性球面波(即钻头破岩激振波)。振动信号采集仪2同步采集钻杆1顶部原位点和第一检波器3和第二检波器4的激振波信号。在钻杆1地平面的顶部安装第一检波器3，检测钻杆1顶部原位点的激振波。由于弹性波在钻杆1金属体中传播速度固定在约5000m/s，而且衰减最小，把该点检测的信号作为第一激振波并作为后面分析信号的参比信号。由于钻杆1的进尺深度已知，那么，该信号由钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延Δt0就可以计算出来。
本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种基于随钻激振波参数的岩土体识别装置，该装置用于执行上述方法实施例中的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法。参见图2，该装置包括：第一主模块，用于控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；第二主模块，用于根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离；第三主模块，用于根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度；第四主模块，用于从岩土体激振波波速数据库中查找所述若干岩土体激振波传播速度中每一岩土体激振波传播速度的相等波速，则所述相等波速对应的岩土体种类即为识别结果。
本发明实施例提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别装置，采用图2中的若干模块，通过在钻杆处及地平面设置第一检波器及第二检波器检测不同的激振波，并获取钻头到第二检波器的若干点位距离，最终得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度，结合岩土体激振波波速数据库对岩土体种类进行识别，可有效识别钻孔周围不同深度的分层岩土体，提高了岩土体的检测效率，具有操作工序简单便捷，复杂地形适应性好的特点。
需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别装置，还包括：第一子模块，用于实现所述控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，包括：采用北斗定位和授时模式，确保第一检波器检测钻杆中的第一激振波与第二检波器检测岩土体中的第二激振波同步进行。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别装置，还包括：第二子模块，用于实现所述同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存，包括：控制振动信号采集仪同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别装置，还包括：第三子模块，用于实现所述根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离，包括：
Figure BDA0003046716780000081
其中，Lm为钻头到第二检波器的第m个点位距离；Dm为钻头的第m个钻进深度；H为钻孔到第二检波器的距离。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别装置，还包括：第四子模块，用于实现所述根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度，包括：将第一激振波和第二激振波进行自相关卷积，得到第一激振波和第二激振波之间的相位时延，根据所述相位时延及钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延，以及钻头到第二检波器的第m个点位距离，得到第二激振波在第m个钻进深度的传播速度；其中，第二激振波在第m个钻进深度的传播速度，即为钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度中一岩土体激振波传播速度。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于随钻激振波参数的岩土体识别装置，还包括：第五子模块，用于实现所述根据所述相位时延及钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延，以及钻头到第二检波器的第m个点位距离，得到第二激振波在第m个钻进深度的传播速度，包括：
Figure BDA0003046716780000091
其中，Vm为第二激振波在第m个钻进深度的传播速度；Δt0为钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延；Δt1为第一激振波和第二激振波之间的相位时延。
本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、至少一个存储器(memory)和通信总线，其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信。至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
此外，上述的至少一个存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，其特征在于，包括：控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离；根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度；从岩土体激振波波速数据库中查找所述若干岩土体激振波传播速度中每一岩土体激振波传播速度的相等波速，则所述相等波速对应的岩土体种类即为识别结果；
所述根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离，包括：
Figure FDA0003591131430000011
其中，Lm为钻头到第二检波器的第m个点位距离；Dm为钻头的第m个钻进深度；H为钻孔到第二检波器的距离；
所述根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度，包括：将第一激振波和第二激振波进行自相关卷积，得到第一激振波和第二激振波之间的相位时延，根据所述相位时延及钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延，以及钻头到第二检波器的第m个点位距离，得到第二激振波在第m个钻进深度的传播速度；其中，第二激振波在第m个钻进深度的传播速度，即为钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度中一岩土体激振波传播速度；
所述根据所述相位时延及钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延，以及钻头到第二检波器的第m个点位距离，得到第二激振波在第m个钻进深度的传播速度，包括：
Figure FDA0003591131430000012
其中，Vm为第二激振波在第m个钻进深度的传播速度；Δt0为钻头破岩激振波到达第一检波器和第二检波器的时延；Δt1为第一激振波和第二激振波之间的相位时延。
2.根据权利要求1所述的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，其特征在于，所述控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，包括：采用北斗定位和授时模式，确保第一检波器检测钻杆中的第一激振波与第二检波器检测岩土体中的第二激振波同步进行。
3.根据权利要求1所述的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，其特征在于，所述同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存，包括：控制振动信号采集仪同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存。
4.一种基于随钻激振波参数的岩土体识别系统，用于实现如权利要求1至3任一权利要求所述的基于随钻激振波参数的岩土体识别方法，其特征在于，包括：钻杆和钻头，用于向岩土体钻进；振动信号采集仪，位于钻杆和第二检波器之间，用于同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；第一检波器，位于钻杆顶部，用于检测钻杆中的第一激振波；第二检波器，插入地平面，用于检测岩土体中的第二激振波。
5.一种基于随钻激振波参数的岩土体识别装置，其特征在于，用于实现权利要求1-3任一项所述的方法，包括：第一主模块，用于控制第一检波器检测钻杆中的第一激振波，并同步控制第二检波器检测岩土体中的第二激振波，同步接收第一激振波和第二激振波并记录保存；第二主模块，用于根据不同钻进深度和钻孔到第二检波器的距离，得到钻头到第二检波器的若干点位距离；第三主模块，用于根据若干点位距离对第一激振波和第二激振波进行分析，得到钻孔至钻头空间范围内若干岩土体激振波传播速度；第四主模块，用于从岩土体激振波波速数据库中查找所述若干岩土体激振波传播速度中每一岩土体激振波传播速度的相等波速，则所述相等波速对应的岩土体种类即为识别结果。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，
所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行权利要求1至3任一项权利要求所述的方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1至3中任一项权利要求所述的方法。
CN202110474077.2A 2021-04-29 2021-04-29 基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备 Active CN113219538B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110474077.2A CN113219538B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110474077.2A CN113219538B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113219538A CN113219538A (zh) 2021-08-06
CN113219538B true CN113219538B (zh) 2022-06-07

Family

ID=77090168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110474077.2A Active CN113219538B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113219538B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926437A (en) * 1997-04-08 1999-07-20 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for seismic exploration
CN105319597A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 中国石油化工股份有限公司 一种井中地震接收系统数据记录方法
CN105929450A (zh) * 2016-06-29 2016-09-07 深圳市勘察测绘院有限公司 一种海上软土波速测试方法
CN212656792U (zh) * 2020-07-09 2021-03-05 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种基于bwrsm原理的井下侧壁取芯钻头

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102879805B (zh) * 2012-10-24 2015-06-24 北京市市政工程研究院 一种基于钻孔与地面相结合的地震波空间探测方法
CN108802816A (zh) * 2018-04-11 2018-11-13 中石化石油工程技术服务有限公司 城市地下空间勘探方法及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926437A (en) * 1997-04-08 1999-07-20 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for seismic exploration
CN105319597A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 中国石油化工股份有限公司 一种井中地震接收系统数据记录方法
CN105929450A (zh) * 2016-06-29 2016-09-07 深圳市勘察测绘院有限公司 一种海上软土波速测试方法
CN212656792U (zh) * 2020-07-09 2021-03-05 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种基于bwrsm原理的井下侧壁取芯钻头

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
波速测试在岩土工程勘察中的应用;李唐;《中国高新技术企业》;20171231(第05期);216-217 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113219538A (zh) 2021-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gupta et al. Investigations of continued reservoir triggered seismicity at Koyna, India
Olsson et al. Borehole radar applied to the characterization of hydraulically conductive fracture zones in crystalline rock 1
US9075158B2 (en) Using a drill bit as a seismic source for SET velocity analysis
Bohnhoff et al. Passive seismic monitoring of natural and induced earthquakes: case studies, future directions and socio-economic relevance
Brixel et al. Tracking fluid flow in shallow crustal fault zones: 1. Insights from single‐hole permeability estimates
Naik et al. Spatial distribution of shear wave velocity for late quaternary alluvial soil of Kanpur city, Northern India
CA2715725A1 (en) Monitoring of reservoir fluid moving along flow pathways in a producing oil field using passive seismic emissions
Robinson et al. Multiscale characterisation of chimneys/pipes: Fluid escape structures within sedimentary basins
CN110018528B (zh) 幔源油气综合地质分析方法
CN101100940B (zh) 一种阵列化声信号检测系统及其工程应用
Spillmann et al. Characterization of an unstable rock mass based on borehole logs and diverse borehole radar data
Farrugia et al. Noninvasive techniques for site characterization of Alberta seismic stations based on shear‐wave velocity
Obermann et al. Combined large‐N seismic arrays and DAS fiber optic cables across the Hengill Geothermal Field, Iceland
Jousset et al. Seismic tomography in Reykjanes, SW Iceland
Ma et al. Single borehole radar for well logging in a limestone formation: Experiments and simulations
CN113219538B (zh) 基于随钻激振波参数的岩土体识别方法及设备
Klar et al. Marine gas hydrate technology: State of the art and future possibilities for Europe
Sasanakul et al. Characterization of shear wave velocity profiles for South Carolina Coastal Plain
Klar et al. Gas hydrate technology: state of the art and future possibilities for Europe
Alaminiokuma et al. Time-lapse seismic acquisition in the Niger Delta: Challenges and successes
Zinno et al. Overview: Cotton Valley hydraulic fracture imaging project
Goertz et al. Real-Time Lookahead Imaging Using the Drill Bit as Seismic Source
Priya et al. Spatial variability of soil-rock interface in Chennai using geophysical and geotechnical data
CN112946753B (zh) 近地表地层结构的分析系统及方法
CN105929445A (zh) 微破裂向量扫描方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant