[发明专利]一种用于海上风电塔基探测的声波远探测成像与评价系统

说明书

本发明公开了一种用于海上风电塔基探测的声波远探测成像与评价系统，包括井下仪器单元、数据采集传输单元、勘探船和地面数据处理单元，所述勘探船将所述井下仪器单元放入待测井孔后逐步提升所述井下仪器单元开始实施测井，所述数据采集传输单元采集所述井下仪器单元作业时的数据，并上传数据到地面数据处理单元，由所述地面数据处理单元进行数据处理。所述用于海上风电塔基探测的声波远探测成像与评价系统形成了一个完整而独立的测量系统，应用所述用于海上风电塔基探测的声波远探测成像与评价系统，一次性完成风电塔基建设地层声学特性参数的测量及结构地质体的综合评价。

技术领域

本发明涉及海上风电勘探设计和海上探测测井设备技术领域，尤其涉及一种用于海上风电塔基探测的声波远探测成像与评价系统。

背景技术

海上风电勘探设计是海上风电前期工作必备的环节，是海上风电塔基设计建设、建造的基础。海上风电塔基的设计评价主要包括几种技术途径，即常规物探技术、井下测量技术和钻孔取样技术，每种技术有包括不同的实现方法，并形成多种测量和实施仪器产品。

目前用于海上风电塔基探测的井下声波测井仪器，主要是常规的双发双收声波测井仪器和井下管波测井仪器。常规的双发双收声波仪器频率单一，只能实现单极子纵波测量；管波测量仪器只能完成井壁附近特性的测量，对风电塔基钻孔地层的探测和适应能力不够，难以满足风电塔基探测和评价的要求。

海上风电塔基建设，需要了解塔基区域地层力学特性和区域内地质结构体的分布特征。目前，现有仪器面临的主要问题包括，第一，仪器功能单一，现有仪器只能完成单极纵波的测量，获得井壁附近的地层纵波速度，无法对塔基区域的地层和地层中的地质结构体进行全面评价和探测；第二，仪器性能不足，现有的仪器工作频率单一，主频较高、带宽窄，无法获得与地层和地质结构体评价相关多种模式波特性参数测量，如地层纵波、横波和反射波等。

发明内容

本发明的目的是提供一种井下仪器单元，包括有大功率单极纵波发射换能器、低频宽带正交偶极发射换能器和宽带接收换能器阵列，一次下井测量即可以获得地层纵波、横波和反射波信息，获得风电塔基建设所需要的各种地层力学特性参数。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种井下仪器单元，包括依次连接的接收声系短节、隔声体短节和发射声系短节，所述接收声系短节、隔声体短节和发射声系短节通过螺栓顺次连接。

所述接收声系短节包括接收套筒、设置在所述接收套筒上的接收电路模块和若干接收换能器，所述接收换能器的引线连接所述接收电路模块。所述接收换能器包括由第一骨架形成的第一腔室以及设置在所述第一腔室中的第一压电振子，所述第一压电振子为矩形或圆片形。

所述发射声系短节包括发射套筒、设置在所述发射套筒上的发射电路模块和若干发射换能器，所述发射换能器的引线与所述发射电路模块连接。所述发射换能器包括由第二骨架形成的第二腔室以及设置在所述第二腔室中的第二压电振子。所述发射换能器包括单极子发射换能器和偶极子发射换能器。所述单极子发射换能器的第二压电振子为压电陶瓷圆管。所述偶极子发射换能器的第二压电振子为矩形片状结构。

所述隔声体短节包括若干隔声体子单元，每个所述隔声体子单元包括外壳和设置在所述外壳内的灌封胶体，所述隔声体子单元之间采用螺栓连接。

所述接收套筒、隔声体和发射套筒之间采用螺栓连接。

本发明还提供了一种用于海上风电塔基探测的声波远探测成像与评价系统，包括上述井下仪器单元、数据采集传输单元、勘探船和地面数据处理单元，利用勘探船将井下仪器单元放入待测井，在所述数据采集传输单元的控制下，所述井下仪器单元完成井孔中各种模式声波(纵波、横波、斯通利波、泄露模式波、反射波等)数据的采集，并上传数据到所述地面数据处理单元，所述地面数据处理单元完成数据的各种管理和算法处理，输出多种处理成果，并提供详细评价报告。