[发明专利]一种有缆瞬变电磁探管钻孔内采集数据的方法和装置

说明书

本发明公开一种有缆瞬变电磁探管钻孔内采集数据的方法和装置，该方法将瞬变电磁探管内嵌在高强度尼龙钻杆内；内嵌瞬变电磁探管的钻杆两端均为同材质的钻杆，使探管一定范围内无导电介质；将通讯电缆分段布置在钻杆内部，相邻通讯电缆通过防水插头连接；分别逐节联结钻杆与通讯电缆并使用钻机推送到钻孔内；将瞬变电磁探管推送到指定位置后，孔口通讯电缆连接瞬变电磁接收机进行数据采集。本发明以钻机为动力源，使用高强度尼龙钻杆保护瞬变电磁探管，分段联结通讯电缆使钻杆可旋转推进，解决了有缆瞬变电磁探管长距离钻孔推送中的动力来源、卡孔风险、探管安全、推进效率等问题，为钻孔瞬变电磁在水平钻孔、L型钻孔中的数据采集提供了现实途径。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，涉及钻孔瞬变电磁法所必需的瞬变电磁探管钻孔内推送技术，具体涉及一种有缆瞬变电磁探管钻孔内采集数据的方法和装置。

背景技术

瞬变电磁法以法拉第电磁感应现象为基础，通过人工建立电磁场激发地下目标体，再采用接收装置观测目标体的感应二次场实现探测目的。瞬变电磁法在地下水探测、矿产勘探、地质与环境调查以及解决工程地质问题中发挥重要的作用，是一种重要的地球物理探测方法。依据工作地点的不同，分为地面瞬变电磁法和矿井瞬变电磁法。两者分别在地面和矿井巷道内激发和采集信号。由于社会基础建设发展迅速，地面输电线路、居民区、通讯信号塔等电磁噪声源随处可见，而井下巷道内掘进机、锚网锚杆、管道等各种铁器也难以避免。这些干扰源影响地面和矿井瞬变电磁法的正常实施，降低了探测结果的准确性。

为避开上述不利因素，将接收装置布置在钻孔中，或将发射装置与接收装置均布置在钻孔中的钻孔瞬变电磁法成为具有发展潜力的方法。由于钻孔位于地层内部更靠近目标体，电磁传感器在避开电磁噪声干扰的同时能采集到更强的异常信号。工作装置的先天优势使该方法成为近期研究的热点。同时，如何将含有接收装置或发射装置的探管推送到钻孔内，成为制约该方法实施的关键。

对垂直钻孔或大角度倾斜钻孔，将重力作为动力源可实现瞬变电磁探管进入钻孔内。当钻孔倾角较小或水平时，需要施加专门的推力作为动力源以将探管送进钻孔内。

将探管与短节碳纤维杆联结，在孔口人工施加推力到碳纤维杆上，并不断联结新的短节碳纤维杆，可将探管逐步推送到钻孔内部。这种方法适用于近水平钻孔，最大推送距离约200m。当孔壁坍塌或不光滑时易卡孔，存在探头丢失的风险。申请号为CN201810963701.3、CN201520843764.7、CN201520844702.8的发明专利与上述推送方法相关或进行了一定的改进，但没有解决该类方法的不足与风险。

为解决近水平孔内瞬变电磁探管的推送问题，加拿大CRONE公司尝试使用中空钻杆、泥浆泵、孔底锚的组合实现长距离推送。首先将中空、内平钻杆推送到孔底；在钻孔孔内孔口处放置带活塞的孔底锚，孔底锚后端联结有滑轮和拉绳；使用泥浆泵将孔底锚泵送到钻孔底部，使孔底锚固定；将瞬变电磁探管与拉绳联结，通过拉绳两端的拉动，使探管进入钻孔底部；逐步取出部分或全部钻杆，使探管附近无铁磁性材料，符合瞬变电磁探测环境需要；拉动拉绳，使探管处于钻孔内不同位置，进行瞬变电磁数据采集。该方法可实现近水平、长距离钻孔内瞬变电磁探管的推送，风险在于长距离的拉绳容易缠绕，因动力失效而丢失探管。另外，由于探管没有外层保护，也容易因孔壁坍塌或不光滑而卡孔，产生探头丢失的风险。

申请号为CN201910520299.6的发明专利提供了一种基于钻机推送的矿用钻孔雷达精细探测装置及方法。该专利将无缆钻孔雷达仪的两端分别与非金属不导电钻杆联结，然后前端联结钻头，后端联结金属钻杆，通过钻机对钻杆的推进实现钻孔雷达仪在钻孔内的推送。该专利可实现推送距离大于500m。由于其所述钻孔雷达仪采用没有电缆联结、自动采集数据的工作模式，故该专利不能适用于有缆的瞬变电磁探管。又由于该专利将探管两端直接与非金属不导电钻杆联结，推送过程中瞬变电磁探管易因不能承受推进力与旋转力而受损。