[发明专利]一种井下定向孔单频谐波探测方法及其应用

说明书

本发明提供了一种井下定向孔单频谐波探测方法及其应用，该方法在发射钻孔进行压裂‑注浆施工前后，分别进行一次谐波信号采集；采用四倍频率谐波算法，从采集到的数据中提取平均谐波信号振幅值；对平均谐波信号振幅值进行处理后，获得压裂‑注浆施工前后吸收衰减系数差值。利用压裂‑注浆施工前后吸收衰减系数差值，能够间接推测出裂隙分布范围和浆液扩散范围，根据裂隙分布范围和浆液扩散范围，能够获知压裂‑注浆施工的效果。该方法采用四倍频率谐波算法从采集到的数据中提取平均谐波信号振幅值，大大提高了信号强度的检测精度。将该方法用于注浆施工中或压裂施工中，能够为优化压裂‑注浆施工的工艺提供依据。

技术领域

本发明属于透视探测技术领域，涉及定向钻孔中的探测，具体涉及一种井下定向孔单频谐波探测方法及其应用。

背景技术

煤矿工作面开采前，需要对工作面开采过程中的安全隐患加以排除，水患灾害、瓦斯突出是对采煤工程最大的两种威胁因素。随着治理手段的提高，定向钻在煤矿的运用场合越来越多，定向钻以其高效的进尺和精准的轨迹，在灾害治理中有着突出的优势。

目前，定向钻的施工工艺包括煤层压裂施工和底板注浆施工，即压裂-注浆施工。该压裂-注浆施工的工艺路线为：先将定向钻作用于高瓦斯工作面，采用水力压裂方式增加和扩大煤层裂隙延伸范围，能够使得原本闭合裂隙重新打开，扩大原生裂隙的长度和宽度，为煤层气预抽提供更好的条件，提升煤层气抽采效率，降低开采时瓦斯浓度，保障回采安全。再采取底板注浆方式对煤层底板进行加固，封堵原有裂隙，对导水通道和裂隙进行注浆后，回采过程中，煤矿底板破碎导致突水的风险大大降低，充分保证了采掘安全。

目前定向钻的压裂-注浆施工的工艺成熟，压裂-注浆技术具有十分广阔的应用前景，但目前对于压裂-注浆施工的效果还缺乏相应的检测手段。

谐波在不同介质中的衰减速度存在较大差异，当岩石中存在裂隙时，裂隙一般被水填充，谐波在水中的衰减速度大大增加，总体而言，裂隙的存在导致电磁波在传播过程中衰减加快，当采取注浆施工后，裂隙被水泥浆液填充，凝固后其电属性与周围岩石接近，谐波的衰减速度将大大减小；对于水力压裂工程而言，岩石中增加裂隙并被水填充，谐波衰减速度增加。无论是注浆工程还是水力压裂工程，施工前后，钻孔之间的谐波衰减程度均有较大改变。由上述分析可知，采用谐波检测压裂-注浆施工的效果具有一定的可行性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种井下定向孔单频谐波探测方法及其应用，解决现有技术中缺乏压裂-注浆施工的效果的检测手段的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种井下定向孔单频谐波探测方法，在发射钻孔进行压裂-注浆施工前后，分别进行一次谐波信号采集；采用四倍频率谐波算法，从采集到的数据中提取平均谐波信号振幅值；对所述的平均谐波信号振幅值进行处理后，获得压裂-注浆施工前后吸收衰减系数差值。

本发明还具有如下技术特征：

该方法具体包括如下步骤：

步骤一，冲洗定向钻孔；

步骤二，确定发射钻孔和接收钻孔，设计发射点和接收点的位置；

步骤三，进行施工前的谐波信号采集；

步骤3.1，进行时间同步；

步骤3.2，进行钻杆钻进的谐波信号采集；

步骤3.3，进行钻杆退出的回移谐波信号采集；

步骤四，提取平均谐波信号振幅值

完成步骤三中的施工前的谐波信号采集后，采用四倍频率谐波算法，从施工前的谐波信号数据中提取平均谐波信号振幅值