[实用新型]基于减震超材料的井中三分量重力磁力复合仪器系统

说明书

本实用新型提供基于减震超材料的井中三分量重力磁力复合仪器系统，井中三分量重力磁力复合仪器通过铠装测井电缆与地面测井车连接；井中三分量重力磁力复合仪器中，三分量MEMS重力传感器、三分量姿态传感器、三分量磁场传感器均安装在密封真空的传感器舱内；密封真空的传感器舱安装在三轴万向支架上，三轴万向支架固定在仪器舱传感器内壳内；仪器舱传感器内壳外设有减震超材料；减震超材料外设外壳。本实用新型可以在同一地点同一时间同时测量三分量重力值和三分量磁力值，基于具有超强减震和隔震特性的线性或非线性声学超材料构建的外壳，减少测量过程中由于对传感器附加的水平干扰加速度和垂直干扰加速度以及震动等对仪器稳定性的影响。

技术领域

本实用新型属于地球物理勘探技术领域，具体地是指一种基于减震超材料的井中三分量重力磁力复合仪器系统。

背景技术

重力勘探所观测、研究的是天然的地球重力场，由于地表附近直至地球深处都存在着物质密度分布的不均匀，所以重力勘探相对来说具有较为经济和勘探深度大两个优点。井中重力测量是采用专用的井中重力仪，沿钻孔测量重力随深度的变化，在下套管或未下套管的钻孔中均可进行。其测量结果可得出钻孔周围一定范围内岩石密度的变化。

磁力勘探，是通过观测和分析由岩石、矿石或其他探测对象磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源或其他探测对象分布规律的一种地球物理方法。磁力勘探研究磁异常，磁异常主要由磁性岩(矿)石在地球磁场磁化作用下而产生，其中岩石磁性是内因，地球磁化场是外因。因此，磁力勘探由内、外因结合的物理基础是：地球磁场和岩石磁性。根据工作环境而言，磁力勘探可分为航空磁测、地面磁测、海洋磁测和井中磁测四类。井中磁测是地面磁测向地下的延伸，主要用于划分磁性岩层，寻找盲矿等，其资料对地面磁测起印证和补充作用。磁力勘探的主要任务是：根据测得的磁异常来判断确定引起该磁异常的磁性体的几何参数(位置、形状、大小、产状)及磁性参数(磁化强度大小、方向)。要完成磁力勘探解释推断的全部解释任务，仅仅依靠数学计算是不够的，还必须掌握可靠的地质、物性及其他物化探资料，进行综合分析及解释，才能得出比较符合客观实际的地质结论，为查明地下矿产资源或其他探测目标体提供依据。

井中重力测量是指在钻井、竖井中垂直地进行重力测量，以及在矿区的不同平巷中水平或者垂直地进行的重力测量。在钻井和竖井中的重力测量研究重力垂直分量随深度的变化，该变化是由地下密度不均匀体的垂向和横向位置的变化所引起的。坑道中的重力测量原理与地面重力测量相类似，可提供坑道附近横向密度变化的资料。在尺寸较大的竖井或者坑道中进行地下重力测量时，可采用常规的地面重力仪；而钻井中的地下重力测量则必须采用井中重力仪。限于井孔的直径以及环境条件，要求钻井重力仪具有直径小，可承受较高的温度及压力的变化，并在与铅垂线有一定偏离的条件下进行测量。

井中三分量磁力仪是用于井中钻孔时测量地磁场三个正交矢量沿井轴深度变化的地质仪器，其是深入到地下进行的磁场测量，能取得地面磁场无法探测到的信息资料，能解决更为复杂的深部地质问题。目前三分量磁力仪主要是用来验证地面磁场异常，发现钻探孔旁和孔底的磁性矿体。所谓三分量是指在不同深度点上水平面内的两个地磁场分量X、Y和一个垂直分量Z。一般采用重力方向和钻孔的倾斜方向来确定这个测量空间坐标系。但目前现有的三分量磁力仪是将磁敏元件安装在活动的框架上，当探管倾斜后，在重力作用下，靠机械系统来保持测量系统的坐标系，造成测量不准确。而且三分量磁力仪的结构复杂、可靠性低，只能进行井下定位点测。

井中重力测量系统一般包括地面仪器和井中仪器两部分。地面仪器主要是控制系统和能够精确控制下井深度的绞盘，受使用环境的限制较小。而井中仪器的工作环境非常复杂，井中重力仪的性能要满足井温、井压、井径、井斜等因素的严苛需求，另外测量时间因为直接影响效率也是井下重力仪的重要指标。