一种近钻头声学探测仪器和钻机的制作方法

本发明属于地质探测作业领域，尤其是一种近钻头声学探测仪器和钻机。

背景技术：

1、目前，高速发展的随钻声波测井仪器可实现在钻井过程中评价井周地层的岩性、孔隙度、孔隙流体类型等岩石物理特性，在水平井、大斜度井的钻井与评价过程中能发挥重要作用。采用这类边钻-边测的随钻测量技术方案，不但可以压缩测井工作时间、实现降本增效，而且可以实现地质导向、随钻储层评价/油藏描述等重要功能，将在很大程度上提高目标储层的钻遇率与单井产量。但是，随钻声波仪器的接收传感器大多位于钻头后方10米以上的位置，故无法实时监测钻头附近或者钻头前方地层信息。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供了一种近钻头声学探测仪器和钻机，该仪器的接收传感器靠近钻头，可以用于实时监测钻头附近或者钻头前方地层信息。

2、一方面，本发明提供了一种近钻头声学探测仪器，包括：

3、钻头短节，所述钻头短节包括钻头和第一壳体，所述钻头设置于所述第一壳体的第一端；所述钻头短节用于在探测作业中对岩体钻孔；

4、近钻头测量短节，所述近钻头测量短节的第一端与所述第一壳体的第二端连接；

5、振动传感器，设置于所述第一壳体上，用于获取探测作业过程产生的振动信号；

6、压力传感器，设置于所述第一壳体上，用于获取探测作业过程产生的压力信号；

7、工程与环境参数传感器，设置于所述近钻头测量短节上，用于获取探测作业过程的工程参数和环境参数；

8、第一电路板，设置于所述第一壳体上，分别与所述振动传感器和所述压力传感器电连接；

9、第二电路板，设置于所述近钻头测量短节上，与所述工程与环境参数传感器电连接；

10、电源模块，所述电源模块分别与所述第一电路板和所述第二电路板电连接；所述电源模块用于为所述近钻头声学探测仪器供电。

11、根据本发明的一些实施例，所述振动传感器包括x分量振动传感器、y分量振动传感器和z分量振动传感器，所述x分量振动传感器、所述y分量振动传感器和所述z分量振动传感器用于采集探测作业过程中激发的宽频三分量振动信号。

12、根据本发明的一些实施例，所述压力传感器包括宽频压力传感器，所述宽频压力传感器用于采集所述探测作业过程中激发的宽频声压信号。

13、根据本发明的一些实施例，所述工程与环境参数传感器包括钻压传感器、钻速传感器、扭矩传感器和温度传感器中的至少一种；所述钻压传感器用于获取钻压数值；所述钻速传感器用于获取钻速数值；所述扭矩传感器用于获取扭矩数值；所述温度传感器用于获取所述钻头周侧的温度。

14、根据本发明的一些实施例，所述第一壳体和所述近钻头测量短节上设置有多个安装槽，所述振动传感器、所述压力传感器、所述工程与环境参数传感器、所述第一电路板和所述第二电路板分别设置于对应的所述安装槽中。

15、根据本发明的一些实施例，所述近钻头声学探测仪器还包括多个盖板，每个所述盖板分别盖设于对应的所述安装槽上。

16、根据本发明的一些实施例，所述第一壳体内设置有第一导流腔，所述近钻头测量短节内设置有第二导流腔，所述第一导流腔和所述第二导流腔彼此连通；所述第一导流腔和所述第二导流腔用于通过探测作业所需的钻井液。

17、根据本发明的一些实施例，所述近钻头声学探测仪器还设置有数据存储器，所述数据存储器分别与所述第一电路板和所述第二电路板电连接；所述数据存储器用于存储所述振动传感器、所述压力传感器和所述工程与环境参数传感器获取的振动信号、压力信号、工程参数和环境参数。

18、根据本发明的一些实施例，所述近钻头声学探测仪器还设置有数据读取接口，所述数据读取接口设置于所述近钻头测量短节上，并分别与所述第一电路板和所述第二电路板电连接；所述数据读取接口用于读取数据存储器内存储的振动信号、压力信号、工程参数和环境参数。

19、另一方面，本发明还提供了一种钻机，包括上述方面实施例所述的近钻头声学探测仪器。

20、根据本发明的一些实施例的近钻头声学探测仪器和钻机，至少具有如下有益效果：本发明实施例提供的近钻头声学探测仪器，包括：钻头短节、近钻头测量短节、振动传感器、压力传感器、工程与环境参数传感器、第一电路板、第二电路板和电源模块，该探测仪器一方面，利用钻头破岩激发的声学信号作为震源，省去了声源或者发射换能器，可以大大简化近钻头声学仪器的机械及电路结构并降低制造成本；另一方面，因为各类传感器安装在靠近钻头的位置，避免了传统仪器记录信号遇到的钻柱传播效应影响，可大大提高信号的保真度。

技术特征：

1.一种近钻头声学探测仪器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的近钻头声学探测仪器，其特征在于，所述振动传感器包括x分量振动传感器、y分量振动传感器和z分量振动传感器，所述x分量振动传感器、所述y分量振动传感器和所述z分量振动传感器用于采集探测作业过程中激发的宽频三分量振动信号。

3.根据权利要求1所述的近钻头声学探测仪器，其特征在于，所述压力传感器包括宽频压力传感器，所述宽频压力传感器用于采集所述探测作业过程中激发的宽频声压信号。

4.根据权利要求1所述的近钻头声学探测仪器，其特征在于，所述工程与环境参数传感器包括钻压传感器、钻速传感器、扭矩传感器和温度传感器中的至少一种；所述钻压传感器用于获取钻压数值；所述钻速传感器用于获取钻速数值；所述扭矩传感器用于获取扭矩数值；所述温度传感器用于获取所述钻头周侧的温度。

5.根据权利要求1所述的近钻头声学探测仪器，其特征在于，所述第一壳体和所述近钻头测量短节上设置有多个安装槽，所述振动传感器、所述压力传感器、所述工程与环境参数传感器、所述第一电路板和所述第二电路板分别设置于对应的所述安装槽中。

6.根据权利要求5所述的近钻头声学探测仪器，其特征在于，所述近钻头声学探测仪器还包括多个盖板，每个所述盖板分别盖设于对应的所述安装槽上。

7.根据权利要求1所述的近钻头声学探测仪器，其特征在于，所述第一壳体内设置有第一导流腔，所述近钻头测量短节内设置有第二导流腔，所述第一导流腔和所述第二导流腔彼此连通；所述第一导流腔和所述第二导流腔用于通过探测作业所需的钻井液。

8.根据权利要求1所述的近钻头声学探测仪器，其特征在于，所述近钻头声学探测仪器还设置有数据存储器，所述数据存储器分别与所述第一电路板和所述第二电路板电连接；所述数据存储器用于存储所述振动传感器、所述压力传感器和所述工程与环境参数传感器获取的振动信号、压力信号、工程参数和环境参数。

9.根据权利要求8所述的近钻头声学探测仪器，其特征在于，所述近钻头声学探测仪器还设置有数据读取接口，所述数据读取接口设置于所述近钻头测量短节上，并分别与所述第一电路板和所述第二电路板电连接；所述数据读取接口用于读取所述数据存储器内存储的振动信号、压力信号、工程参数和环境参数。

10.一种钻机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的近钻头声学探测仪器。

技术总结本发明公开了一种近钻头声学探测仪器和钻机，具体包括：钻头短节，钻头短节包括钻头和第一壳体，钻头设置于第一壳体的第一端；近钻头测量短节，近钻头测量短节的第一端与第一壳体的第二端连接；振动传感器，设置于第一壳体上；压力传感器，设置于第一壳体上；工程与环境参数传感器，设置于近钻头测量短节上；第一电路板，设置于第一壳体上，分别与振动传感器和压力传感器电连接；第二电路板，设置于近钻头测量短节上，与工程与环境参数传感器电连接；电源模块，电源模块分别与第一电路板和第二电路板电连接。本发明简化了传统仪器的机械及电路结构，降低了制造成本；避免了传统仪器记录信号时的钻柱传播效应，提高了信号的保真度。技术研发人员：王灿云,李美佳,辛鹏来,路涛受保护的技术使用者：天捺科技（珠海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9