[发明专利]一种用于实现钻探城市地下空间的系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于实现钻探城市地下空间的系统及方法，包括：地面控制模块，其用于在钻具到达目标钻探位置时，发送包含不同类型发射器对应的发射角度、频率和功率的发射控制指令；井下发射模块，其用于基于发射控制指令，控制其内部各类发射器调整到对应的发射角度后，按照相应发射频率和功率，分别发射与发射器的类型对应的含有地下地层信息的发射信号；地面接收模块，其响应同类型的发射信号并将响应结果传输至地面控制模块，以由地面控制模块接收所有响应结果，并从中解析出地下地层信息，得到城市地下空间的地层信息和管道设施分布信息。本发明不需要大量的地面装置和放炮，能够探测到井眼周边到地表全部深度的信息。

技术领域

本发明涉及城市地下空间的测绘领域，具体地说，是涉及一种用于实现钻探城市地下空间的系统及方法。

背景技术

随着城市的不断发展、部分城市功能不断向城市地下转移，例如供电、供水、排污、地铁、通讯等。但是由于城市地下经过多年的建设，特别是一些历史名城，地下更是经过几百年甚至上千年的建设，这些城市地下具有非常复杂的各类建设和施工的遗迹。依据已有的城市地下空间建设的数据，已经很难完整和精细的反应城市地下空间的各类建设和遗迹信息。因此，为了不断进行的城市地下空间的建设，需要建立一个完整的数据库，涵盖尽量多的城市地下空间信息。基于以上原因，需要对城市的地下空间进行探测，获得尽量多的数据信息，便于建立城市地下空间的数据库。这里的城市地下空间需要探测的深度一般在200米以内就足够满足城市建设的需要。

由于城市地面上的大量建筑和人群活动，如何有效的探测这些地下空间的各类建设和施工的情况，变得非常困难。特别是很难直接使用成熟的在石油、矿产开发中广泛应用的物探和钻井勘探手段。这些技术手段虽然可以精确的探测地面以下一定深度的地层信息，但是需要在地面放炮施工或者进行大规模的钻井施工。

现有技术的探测部分全部在地面，例如：在地面进行某一地区大范围的地下地层探测最为常用的技术手段：物探作业。物探作业主要是采用在某一区域的地表布置大量的地震检波器，然后在该区域放炮，人工在该区域地层产生地震。地表布置大量的地震检波器检测到地下各地层反射回来的地震波，这些地震波经过分析处理得到地层的各种信息。该现有技术由于需要放炮和地面大面积放置地震检波器，无法在人口稠密的城市中使用。

另外一种现有技术是将探测仪器全部放置在井下。具体通过钻机，将钻头和一根根钻杆连接起来或者采用连续管替代钻杆携带钻头，不断向地层深处钻探，然后，下入多芯电缆测井仪器，测量井筒周边的地层信息。现有技术也有将仪器设计成可以连接在钻杆或者连续管与钻头之间，称之为随钻测井仪器，实现边钻边测。

上述现有技术都是已井筒周边的地层探测为主要目标，探测深度相对较浅，例如：石油天然气开发使用的多芯电缆测井系列仪器和随钻测井仪器，其在井筒内的探测深度只有几十厘米到几米的探测距距离。这是因为，这些仪器都是采用自发自收的原理，信号源到接收源的距离受到仪器长度的限制，探测深度非常有限，而且难以满足城市地下空间200米深度的全部地层信息的探测。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于实现钻探城市地下空间的系统，包括：地面控制模块，其用于在钻具到达目标钻探位置的情况下，向井下发送发射控制指令，该指令包含针对不同类型发射器的包括发射角度、频率和功率的参数信息，以及在接收到发射信号的响应结果后，从中解析出目标钻探位置到地表的地下地层信息，进而得到用于探测城市地下空间的地层信息和管道设施分布信息；井下发射模块，其用于接收并解析所述发射控制指令，在控制其内部各类型的发射器调整到对应的发射角度后，按照相应的发射频率和功率，分别发射与发射器类型对应的发射信号；地面接收模块，其具备针对不同类型的发射器所对应的多个接收器，所述接收器响应同类型的所述发射信号并将含有地下地层信息的响应结果传输至所述地面控制模块。