[发明专利]一种水合物储层专用静力触探探头

说明书

本发明属于土工勘察仪器设备领域，针对现有的两桥/三桥静力触探探头精确度不能满足储层水合物分布规律精细刻画要求的问题，提供一种水合物储层专用静力触探探头，包括锥尖，孔压连接头，透水石，锥尖顶套，透水孔，孔压传感器，侧壁摩擦筒，空心顶柱，锥尖阻力传感器，侧压筒，侧压传感器，电极座套，电阻率电极，塑料环，摄像头孔，摄像头，承载座套，线缆接头，接头座套。不仅可以测量锥尖阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力，还能够测量岩土电阻率及获得贯入路径的图像资料，能够对水合物在储层中的分布规律作出精确的预测，可以将水合物储层的工程地质参数与水合物本身建立联系，为海洋天然气水合物储层的工程地质参数精细刻画提供新的思路。

技术领域

本发明涉及一种海洋天然气水合物储层工程地质参数测试与评价领域，具体涉及一种能够同时满足水合物储层工程地质特性和水合物分布规律探测的五桥静力触探探头。

背景技术

天然气水合物作为一种新型、高效环保能源，广泛地分布于陆地永久冻土带与深海沉积物中，其中90％以上赋存于大陆边缘陆坡深海沉积物中，而90％以上的海洋天然气水合物赋存于海底泥质粉砂或淤泥中。海域天然气水合物试采面临的工程地质风险评价仍然是产业化进程中的主要难题之一。因此，准确获取含水合物储层的工程地质参数与水合物分布规律的对应关系，是建立水合物储层工程地质数据精细刻画模型的必然要求。

从工程地质参数评价的角度分析：由于静力触探测量具有速度快速、数据连续、再现性好、操作省力、测试结果手扰动小、测量数据连续等优点，可以在探头被压入待测土体过程中获得土体的力学参数，其中双桥探头可以获得锥尖阻力、侧壁摩擦力；三桥探头能获得锥尖阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力。目前，国内的静力触探主要以双桥、三桥探头为主，已经在陆地和浅海土层工程地质参数原位测试与评价方面已经有了非常广泛的应用，可直接用于估算海底沉积物的不排水抗剪强度、超固结比、灵敏度、砂土的相对密实度、内摩擦角、土的压缩模量、变形模量、单桩承载力以及砂土液化判别等。因此，静力触探技术在海域天然气水合物储层工程地质参数评价方面具有广阔的应用前景。但是目前的两桥/三桥静力触探探头无法对水合物在储层中的分布规律作出精确的预测，因此仅仅依靠常规两桥/三桥静力触探探头无法将水合物储层的工程地质参数与水合物本身建立联系。

在储层水合物分布规律精细刻画方面：目前最直接的手段是通过钻探，然后进行测井，利用声波、电阻率等参数的异常特性判断储层的水合物纵向分布规律。其中电阻率值可以基于修正的阿尔奇公式估算沉积物纵向剖面上的水合物分布规律，在评价天然气水合物在储层中的分布规律方面的独特优势，已经在水合物勘探、开发方面具有良好的应用。因此，目前储层水合物分布规律评价与水合物工程地质参数评价存在“脱节”，如果能够将水合物分布规律测试手段与工程地质参数评价探头结合，并配套相应的水合物储层评价方法，则可以建立起水合物分布规律与工程地质参数之间的相关关系，不仅在水合物勘探方面可以替代钻探测井成为一种新的水合物储层精细刻画手段，其测量数据也可以为后续的水合物开采工程参数设计提供更加丰富的数据。

为此，本发明将提供一种可视化的、能够同时测量贯入路径中水合物饱和度和工程地质参数的静力触探探头，从而为海洋天然气水合物储层的工程地质参数精细刻画提供新的思路。

发明内容

针对现有的两桥/三桥静力触探探头精确度不能满足储层水合物分布规律精细刻画要求的上述问题，本发明提供一种水合物储层专用静力触探探头，不仅可以测量锥尖阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力，还能够测量岩土电阻率及获得贯入路径的图像资料，实用性更强。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水合物储层专用静力触探探头，包括锥尖，孔压连接头，透水石，锥尖顶套，透水孔，孔压传感器，侧壁摩擦筒，空心顶柱，锥尖阻力传感器，侧压筒，侧压传感器，电极座套，电阻率电极，塑料环，摄像头孔，摄像头，承载座套，线缆接头，接头座套；

锥尖、孔压连接头、空心顶柱、电极座套、承载座套、接头座套依次螺纹连接，孔压连接头的内孔与孔压传感器螺纹密封连接；