一种井地联合并行电法测试方法与测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种井地联合并行电法测试方法与测试系统，该井地联合并行电法测试系统包括：井中发射供电子系统、地面收集采集子系统和主控与处理子系统；通过控制井中发射供电子系统中的发射电极和地面收集采集子系统中的测量电极，该井地联合并行电法测量系统可以提供井中点源供电、井中偶极源供电和井地联合供电三种供电方式，主控与处理子系统根据地面收集采集子系统采集到的数据进行数据处理和数据解释，可以有效获得钻孔周边区域的地质特征，该井地联合并行电法测试系统的供电方式灵活，使供电、数据采集以及数据的实时简单处理功能集成为一体，灵活性强，系统化、智能化程度高。
【专利说明】一种井地联合并行电法测试方法与测试系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地球物理勘探技术，尤其涉及一种井地联合并行电法测试方法与测试系统。
【背景技术】
[0002]钻孔在资源及工程地质条件勘探中发挥着重要的作用，通过钻孔可以了解地下地质体中地层、岩石等的结构和构造特征，因此，如何利用钻孔和地面空间条件对钻孔周边一定范围内的储层介质进行探查与分析是一个重要问题。
[0003]目前，对于钻孔周边储层介质地质特征的勘探，主要采用在钻孔中同时实现供电和数据采集，进行地电场参数的测试，对测试获得的数据参数进行数据处理，进一步得到钻孔周边地质的技术参数。
[0004]然而，采用上述方法进行的地电场参数测试，供电方式单一，且不能够进行灵活控制，另外，供电、采集以及数据的实时简单处理等功能集成为一体，因此，灵活性差，系统化、智能化程度低，借助于获得的电性参数对井地空间的分辨能力有限。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种井地联合并行电法测试方法与测试系统，解决了现有技术中的缺陷，不但可以提供多种供电方式，而且能够进行灵活控制，另外，由于将供电、数据采集以及数据的实时简单处理功能集成为一体，灵活性强，系统化、智能化程度高，因此，借助于获得的电性参数提高了对井地空间的分辨能力。
[0006]本发明提供一种井地联合并行电法测试系统，包括:井中发射供电子系统、地面收集采集子系统和主控与处理子系统；
[0007]所述井中发射供电子系统包括:至少两个发射电极，连接所述至少两个发射电极的多电极铠装电缆，控制所述多电极铠装电缆在钻孔中移动的程控绞车及绞车控制器，控制所述至少两个发射电极发射直流脉冲信号的发射控制机，为所述至少两个发射电极供电的供电电池；
[0008]所述地面收集采集子系统包括:至少两个地面收集采集分站，每个地面收集采集分站包括至少两个测量电极，每个地面收集采集分站的至少两个测量电极通过电缆连接在一起;
[0009]所述主控与处理子系统包括:控制单元、接收单元和处理单元，所述控制单元与所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站分别连接；
[0010]所述控制单元用于通过所述发射控制机或所述至少两个地面收集采集分站分别控制所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号；
[0011]所述接收单元用于接收所述至少两个地面收集采集分站在井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式时测量的电位值；
[0012]所述处理单元用于根据所述控制单元控制所述至少两个发射电极分别采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的供电电流值、所述发射控制机记录的所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的回路电流值和所述电位值以及各个电极的空间位置关系，反演计算所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体，形成所需要的平剖面图，根据所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体或平剖面图分析所述钻孔周围区域的地质特征。
[0013]在本发明的一实施例中，所述井中点源供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机分别控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与位于地面的接地电极形成回路并供电；
[0014]所述井中偶极源供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机控制所述至少两个发射电极中的任意两个发射电极形成回路并供电；
[0015]所述井地联合供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与所述每个地面收集采集分站的至少两个测量电极中的一个测量电极形成回路并供电。
[0016]在本发明的一实施例中，所述控制单元还用于通过所述绞车控制器控制所述程控绞车使所述多电极铠装电缆在所述钻孔中移动，使所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变，当所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变后，重新通过所述发射控制机或所述至少两个地面收集采集分站分别控制所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号。
[0017]在本发明的一实施例中，所述发射控制机还用于控制所述至少两个发射电极发射直流脉冲信号的电流大小。
[0018]在本发明的一实施例中，所述至少两个发射电极包括32个，所述至少两个地面收集采集分站包括6个，所述地面收集采集分站每个分站中至少两个测量电极包括32个。
[0019]本发明提供的井地联合并行电法测试系统不但可以采用井中点源供电、井中偶极源供电或者井地联合供电等多种供电方式进行供电，而且能够进行灵活控制，并且由于将供电、采集以及数据的实时简单处理功能集成为一体，灵活性强，系统化、智能化程度高，因此，借助于获得的电性参数提高了对井地空间的分辨能力。
[0020]本发明还提供了一种井地联合并行电法测试方法，应用于井地联合并行电法测试系统，所述井地联合并行电法测试系统包括:井中发射供电子系统、地面收集采集子系统和主控与处理子系统；
[0021]所述井中发射供电子系统包括:至少两个发射电极，连接所述至少两个发射电极的多电极铠装电缆，控制所述多电极铠装电缆在钻孔中移动的程控绞车及绞车控制器，控制所述至少两个发射电极发射直流脉冲信号的发射控制机，为所述至少两个发射电极供电的供电电池；
[0022]所述地面收集采集子系统包括:至少两个地面收集采集分站，每个地面收集采集分站包括至少两个测量电极，每个地面收集采集分站的至少两个测量电极通过电缆连接在一起;
[0023]所述主控与处理子系统包括:控制单元、接收单元和处理单元，所述控制单元与所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站分别连接；
[0024]所述控制单元用于通过所述发射控制机或所述至少两个地面收集采集分站分别控制所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号；
[0025]所述接收单元用于接收所述至少两个地面收集采集分站在井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式时测量的电位值；
[0026]所述处理单元用于根据所述控制单元控制所述至少两个发射电极分别采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的供电电流值、所述发射控制机记录的所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的回路电流值和所述电位值以及各个电极的空间位置关系，反演计算所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体，形成所需要的平剖面图，根据所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体或平剖面图分析所述钻孔周围区域的地质特征；
[0027]该井地联合并行电法测试方法包括:
[0028]所述控制单元通过所述发射控制机控制所述至少两个发射电极采用井中点源供电的方式发射直流脉冲信号；
[0029]所述接收单元接收所述至少两个地面收集采集分站在所述井中点源供电时测量的电位值；
[0030]所述控制单元通过所述发射控制机控制所述至少两个发射电极采用井中偶极源供电的方式发射直流脉冲信号；
[0031]所述接收单元接收所述至少两个地面收集采集分站在所述井中偶极源供电时测量的电位值；
[0032]所述控制单元通过所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站控制所述至少两个发射电极和所述至少两个测量电极采用井地联合供电的方式发射直流脉冲信号;
[0033]所述接收单元接收所述至少两个地面收集采集分站在所述井地联合供电时测量的电位值；
[0034]所述处理单元根据所述控制单元控制所述至少两个发射电极分别采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的供电电流值、所述发射控制机记录的所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的回路电流值和所述电位值以及各个电极的空间位置关系，反演计算所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体，形成所需的平剖面图；
[0035]所述处理单元根据所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体或平剖面图分析所述钻孔周围区域的地址特征。
[0036]在本发明提供的一实施例中，所述井中点源供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机分别控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与位于地面的接地电极形成回路并供电；
[0037]所述井中偶极源供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机控制所述至少两个发射电极中的任意两个发射电极形成回路并供电；
[0038]所述井地联合供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与所述每个地面收集采集分站的至少两个测量电极中的一个测量电极形成回路并供电。
[0039]在本发明提供的一实施例中，井地联合并行电法测试方法，还包括:
[0040]所述控制单元通过所述绞车控制器控制所述程控绞车使所述多电极铠装电缆在所述钻孔中移动，使所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变；
[0041]当所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变后，所述控制单元重新通过所述发射控制机或所述至少两个地面收集采集分站分别控制所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号。
[0042]在本发明提供的一实施例中，所述发射控制机，还控制所述至少两个发射电极发射直流脉冲信号的电流大小。
[0043]在本发明提供的一实施例中，所述至少两个发射电极包括32个，所述至少两个地面收集采集分站包括6个，所述地面收集采集分站每个分站中至少两个测量电极包括32个。
[0044]本发明提供的井地联合并行电法测试方法，不但可以通过井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电等多种方式进行供电，而且能够灵活控制供电方式，另外，本发明将供电、数据采集以及数据的实时简单处理功能集成为一体，灵活性强，系统化、智能化程度高，因此，借助于获得的电性参数提高了对井地空间的分辨能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1为本发明实施例一提供的一种井地联合并行电法测试系统的结构示意图；
[0046]图2为本发明图1所示的井地联合并行电法测试系统中的井中发射供电子系统的结构示意图；
[0047]图3为本发明图1所示的井地联合并行电法测试系统中的地面收集采集子系统的结构示意图；
[0048]图4为本发明图1所示的井地联合并行电法测试系统中的主控与处理子系统的结构示意图；
[0049]图5为本发明实施例二的井地联合并行电法测试方法的流程图。
【具体实施方式】
[0050]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]本发明提供的井地联合并行电法测试方法与测试系统的适用场所是井地，主要用于探查单个钻孔周边一定范围内储层介质的地质特征。
[0052]图1为本发明实施例一提供的一种井地联合并行电法测试系统的结构示意图，如图1所示，本实施例的井地联合并行电法测试系统10包括:井中发射供电子系统12、地面收集采集子系统13和主控与处理子系统11。
[0053]图2为本发明图1所示的井地联合并行电法测试系统中的井中发射供电子系统的结构示意图，图3为本发明图1所示的井地联合并行电法测试系统中的地面收集采集子系统的结构示意图，图4为本发明图1所示的井地联合并行电法测试系统中的主控与处理子系统的结构示意图。参照图2、图3和图4，下面对井中发射供电子系统12、地面收集采集子系统13和主控与处理子系统11的具体构成进行详细的说明。
[0054]如图2所示，井中发射供电子系统12具体包括:至少两个发射电极121，连接至少两个发射电极121的多电极铠装电缆122，控制多电极铠装电缆122在钻孔中移动的程控绞车125及绞车控制器126，控制至少两个发射电极121发射直流脉冲信号的发射控制机123，以及为至少两个发射电极121供电的供电电池124。
[0055]具体的，绞车控制器126控制程控绞车125向钻孔中放入多电极铠装电缆122，并控制该多电极铠装电缆122在钻孔中的位置。在本实施例中，发射电极121的数量可以达到32个，本发明以至少两个发射电极121为32个为例进行说明，利用多电极铠装电缆122将该32个发射电极121依次串联，发射控制机123用于控制32个发射电极121中的任意一个或任意两个发射直流脉冲信号。另外，该井中发射供电子系统12还包括用于为32个发射电极121进行供电的供电电池124。
[0056]参照图1和图3，地面收集采集子系统13包括:至少两个地面收集采集分站130，每个地面收集采集分站130包括至少两个测量电极131，每个地面收集采集分站130的至少两个测量电极131通过电缆132连接在一起。
[0057]其中，至少两个地面收集采集分站130的数量可以达到6个，地面收集采集分站每个分站中的至少两个测量电极131的数量可以达到32个，本发明以6个地面收集采集分站130和32个测量电极131为例进行说明。地面收集采集子系统13可支持6个地面收集采集分站进行可编址扩展，每个地面收集采集分站130控制32个测量电极131，采用集中式与分布式相结合的架构形式进行设置，每个地面收集采集分站130通过电缆132将其控制的32个测量电极131进行连接，统一引入至该地面收集采集分站130，分布特点是:地面收集采集分站130两端各分布16个测量电极131，他们通过线缆132进行连接，测量电极131的间距可选为5?20m，与测量电极131相对应的接地用电极可采用铜金属电极，6个地面收集采集分站相互独立地、均匀分布在钻孔的上方，在主控与处理系统11的控制下，6个地面收集采集分站采用并行方式依次进行地电场数据的采集。其中，可进行采集的地电场可以为零次场、一次场或者二次场，零次场也称为自然电场，是地质在一定的环境下，不需要人工供电就自行产生的电场，一次场是指当人工给地质体供电的过程中产生的电场，二次场是指当供电的电源断开时，大地电场由带电到不带电的过程中产生的衰减电场。
[0058]如图4所示，主控与处理子系统11包括:控制单元111、接收单元112和处理单元113。
[0059]结合图1?图4可知，控制单元111与发射控制机123和至少两个地面收集采集分站130分别连接。主控与处理子系统11对井中供电发射子系统12和地面收集采集子系统13进行整体控制，显示整个测试系统及其测试状态，其中，处理单元113对接收单元112接收到的各基本电性参数进行分类与简单处理。因此，主控与处理子系统11具有协调与发射供电、接收系统通讯与整体控制的功能。
[0060]其中，控制单元111用于通过发射控制机123或至少两个地面收集采集分站130分别控制至少两个发射电极121或至少两个测量电极131采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号。
[0061]接收单元112用于接收至少两个地面收集采集分站130在井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式时测量的电位值。
[0062]处理单元113用于根据控制单元111控制至少两个发射电极121分别采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的供电电流值、发射控制机123记录的至少两个发射电极121或至少两个测量电极131采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的回路电流值和电位值以及各个电极的空间位置关系，反演计算钻孔周围区域的电阻率三维数据体，形成所需要的平剖面图，根据所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体或平剖面图分析所述钻孔周围区域的地质特征。
[0063]在本实施例中，控制单元111分别与井中发射供电子系统12的发射控制机123连接，与地面收集采集子系统13中的6个地面收集采集分站130连接，通过控制单元111程序控制发射控制机123和地面收集采集分站130，进一步来控制发射电极121或者测量电极131采用何种方式发射直流脉冲信号，不同的控制方式对应不同的供电方式，具体来说，主要有以下三种:井中点源供电的方式、井中偶极源供电的方式和井地联合供电的方式。
[0064]可选地，不管采用井中点源供电的方式、井中偶极源供电的方式，还是采用井地联合供电的方式发射直流脉冲信号，接收单元112都是主要用来接收6个地面收集采集分站130测量的电位值。其中，对电位值进行测量时，可以分别对10V、5V、1V等电位产生的数据采集，电位值的大小通过主控与处理子系统11中的控制单元111进行控制调节。
[0065]处理单元113在不同的供电方式下，对控制单元111控制至少两个发射电极121发射直流脉冲信号时的供电电流值和发射控制机123记录的回路电流值以及接收单元112收集到的电位值进行解编，再结合各个电极的空间位置关系，对钻孔周围区域的电位和电阻率进行三维电阻率反演，提取并建立钻孔周围区域的电阻率三维数据体，形成所需要的平剖面图，进一步来分析钻孔周围储层介质的地质构造特征。
[0066]井中发射供电子系统12、地面收集米集子系统13与主控与处理子系统11的关系可以总结如下:井中发射供电子系统12与主控与处理子系统11之间进行有线通讯，采用信号同步或时钟同步的方式进行控制，具有对发射电极121进行接地检查等功能；地面收集采集子系统13中的地面收集采集分站130与主控与处理子系统11也是通过有线进行通讯，具有对测量电极131接地检查、采集参数设置、数据采集、电位解编、数据存储、电源管理等功能，这里，采集参数具体指电流、电位，采集的数据可以为控制单元111控制井中发射供电子系统12中至少两个发射电极121发射直流脉冲时记录的供电电流值、井中发射供电子系统12中的发射电极121与地面收集采集分站130中的测量电极131组成回路时发射控制机记录的回路电流值以及地面收集采集分站130采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式时测量的电位值；主机与处理子系统11通过有线的方式与上述两个子系统进行通讯，可以控制发射控制机123使信号同步、完成发射控制机123的工作状态查询、采集参数的设置、测量电极131的状态查询以及电位值的回传。
[0067]本实施例提供的井地联合并行电法测试系统，通过控制井中发射供电子系统的控制供电的方式为井中点源供电、井中偶极源供电或者井地联合供电，控制地面收集采集子系统控制地面收集采集分站进行数据的采集与收集，以及利用主控与处理子系统协调各子系统之间的关系，进行整体协调控制，并且可以利用记录的供电电流值、回路电流值和测量到的电位值以及各个电极的空间位置关系，反演计算钻孔周围区域的电阻率数据体，形成所需要的平剖面图，进而来分析钻孔周围区域的地质特征。
[0068]本发明提供的井地联合并行电法测试系统，不但可以通过井中点源供电、井中偶极源供电或者井地联合供电等多种供电方式进行供电，而且能够进行灵活控制，另外，由于该井地联合并行电法测试系统将供电、数据采集以及数据的实时简单处理功能集成为一体，灵活性强，系统化、智能化程度高，因此，借助于获得的电性参数提高了对井地空间的分辨能力。
[0069]进一步地，在本实施例中，井中点源供电的方式为:控制单元111通过发射控制机123分别控制至少两个发射电极中的一个发射电极121与位于地面的接地电极形成回路并供电。
[0070]主控与处理子系统11中的控制单元111通过发射控制机123来控制井中32个发射电极中的任意一个发射电极121发射直流脉冲信号，控制该发射电极121与接地电极形成回路，该接地电极为地面上、井孔附件、固定设置的一个电极。发射直流脉冲信号的发射电极121可以为32个发射电极121中的任意一个，具体由控制单元111进行控制，控制单元111也用于控制发射直流脉冲信号的发射电极121的切换。
[0071]本实施例中，井中偶极源供电的方式为:控制单元111通过发射控制机123控制至少两个发射电极121中的任意两个发射电极121形成回路并供电。
[0072]主控与处理子系统11中的控制单元111控制井中32个发射电极121中的任意两个形成回路，发射控制机123控制构成回路的这两个发射电极121进行发射直流脉冲信号，进而为整个测试系统供电。发射直流脉冲信号的任意两个发射电极121为由控制单元111控制的32个发射电极121中的任意两个，控制单元111还可以程序控制发射电极121之间的切换。
[0073]本实施例中的井地联合供电的方式为:控制单元111通过发射控制机123和至少两个地面收集采集分站130控制至少两个发射电极中的一个发射电极121与每个地面收集采集分站130的至少两个测量电极131中的一个测量电极131形成回路并供电。
[0074]具体地，选择井中发射子系统12中32个发射电极121中的一个发射电极121与某个地面收集采集分站中32个测量电极131中的一个测量电极131构成回路，控制发射机123控制该发射电极121发射直流脉冲信号，完成供电。
[0075]采用井中点源供电、井中偶极源供电或者井地联合供电等多种供电方式发射直流脉冲信号，在不同的情况下，可以选择不同的供电方式，通过改变发射电极或者测量电极的空间位置，组成新的回路，利用控制单元控制至少两个发射电极发射直流脉冲信号时的供电电流值和发射控制机记录的回路电流值，以及利用主控与处理子系统中的接收单元接收地面收集采集分站测量到的电位值。
[0076]本发明提供的井地联合并行电法测试系统可以采用井中点源供电、井中偶极源供电或者井地联合供电的方式进行供电，并且将供电、采集集成为一体，统一由主控与处理子系统进行统一控制处理，供电方式灵活，系统化、智能化程度高，对钻孔周围储层介质的分析判断更准确。
[0077]进一步地，控制单元111还用于通过绞车控制器126控制程控绞车125使多电极铠装电缆122在钻孔中移动，使至少两个发射电极121在钻孔中的位置发生改变，当上述至少两个发射电极121在所述钻孔中的位置发生改变后，重新通过发射控制机123或至少两个地面收集采集分站130分别控制至少两个发射电极121或至少两个测量电极131采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号。
[0078]程控绞车125在控制单元111控制的绞车控制器126的作用下，将多电极铠装电缆122放入钻孔中并且控制其在钻孔中上下移动。
[0079]当采用井中点源供电时，如果32个发射电极121中的一个发射电极121在钻孔中的位置发生变化，主控与处理子系统11中的控制单元111通过发射控制机123控制发射电极121重新发射直流脉冲信号，控制单元111重新控制至少两个发射电极121发射直流脉冲信号时的供电电流值和发射控制机123重新记录的回路电流值，接收单元112也重新接收地面收集采集分站130测量到的电位值。
[0080]当采用井中偶极源供电时，井中的32个发射电极121中的任意两个组成回路，如果控制单元111控制的用于发射直流脉冲信号的两个发射电极121中的任意一个改变时，也即发射直流脉冲信号的发射电极121在钻孔中的空间位置发生了变化，主控与处理子系统11中的控制单元111通过发射控制机123控制发射电极121重新发射直流脉冲信号，控制单元111重新控制至少两个发射电极121发射直流脉冲信号时的供电电流值和发射控制机123重新记录的回路电流值，接收单元112也重新接收地面收集采集分站130测量到的电位值。
[0081]当采用井地联合的方式供电时，井中32个发射电极121中的任意一个发射电极121与地面收集采集分站130中的任意一个测量电极131组成回路，当控制单元111改变用于发射直流脉冲信号的发射电极121或者测量电极131时，主控与处理子系统11中的控制单元111通过发射控制机123控制发射电极121重新发射直流脉冲信号，控制单元111重新控制至少两个发射电极121发射直流脉冲信号时的供电电流值和发射控制机123重新记录的回路电流值，接收单元112也重新接收地面收集采集分站130测量到的电位值。
[0082]利用本实施例中的程控绞车和绞车控制器，可以控制多电极铠装电缆在钻孔中的移动，进一步控制进行发射直流脉冲信号的发射电极在钻孔中的空间位置，控制单元111重新控制至少两个发射电极121发射直流脉冲信号时的供电电流值和发射控制机123重新记录的回路电流值，主控与处理系统的接收单元重新接收地面收集采集分站测量到的电位，这种控制方式简单、采集到的数据量大，提高了对井地空间的分辨能力。
[0083]还需要进行说明的是，发射控制机123还用于控制至少两个发射电极121的发射直流脉冲信号的电流大小，灵活性强。
[0084]可选的，所述至少两个发射电极包括32个，所述至少两个地面收集采集分站包括6个，所述至少两个测量电极包括32个。
[0085]本实施例一还给出了对上述采集到的数据的处理，并且根据处理的结果解释了地质的特征。
[0086]数据处理:首先对井地联合并行电法测试系统测得的供电电流值、回路电流值和产生的电位值进行解编，将其中的奇异值剔除，根据点源供电或偶极源供电或者井地联合供电的方式提取不同装置的供电电流值、回路电流值和电位值，转换成需要的文件格式；其次，对井地探查区域进行网格剖分，建立合适的空间坐标系，将探查区域划分成若干网格单元，网格划分时需考虑反演计算精度和实际有效测试区域的特点，采用矩形或正方形网格方式；再次，对测试区域进行三维电阻率反演，利用相应的数据处理软件进行数据反演，将经过预处理的电流、电位数据体及其相应的坐标文件导入后进行井地电阻率层析计算，反演采用收敛程度较高的阻尼最小二乘法，正演计算时利用测试区域的平均视电阻率值作为初始模型，通过有限元法计算模型相应数据，获得初始模型正演视电阻率值，井地区域内平均视电阻率值可以根据已有资料获得，也可以是测试区域内电性参数计算获得；最后将该模拟计算视电阻率值与实测视电阻率值不断进行比较、拟合，最终使得正演计算值与实测值趋于一致或误差最小，获得各划分网格单元内反演电阻率值。
[0087]数据解释:根据上述获得的井地电阻率值结合钻孔勘探成果及岩石电阻率特性，对探测区域地质条件进行分析判断，高于正常电阻率3倍以上的为高阻异常区，而低于正常电阻率3倍以上为低阻异常区，结合测探目标对高、低阻异常区域进行判断解释，并根据异常值大小半定量评价岩层结构及构造特征。
[0088]经过上述对记录的供电电流值、回路电流值和测量到的电位值进行相应的数据处理和数据解释，实现了对三维空间地电模型的精细分析、异常提取和地质解释，扩展了对井地地质构造的认识。
[0089]图5为本发明实施例二的井地联合并行电法测试方法的流程图。该井地联合并行电法测试方法，应用于井地联合并行电法测试系统，本实施例中的井地联合并行电法测试系统，其结构组成与功能与上述实施例的井地联合并行电法测试系统相同，故此处不再赘述。
[0090]在上述实施例的基础上，当本实施例的井地联合并行电法测试方法采用井中点源供电、井中偶极源供电和井地联合供电的方式供电时，包括以下步骤:
[0091]步骤501:控制单元通过发射控制机控制至少两个发射电极采用井中点源供电的方式发射直流脉冲信号；
[0092]步骤502:接收单元接收所述至少两个地面收集采集分站在井中点源供电时测量的电位值；
[0093]步骤503:控制单元通过发射控制机控制至少两个发射电极采用井中偶极源供电的方式发射直流脉冲信号；
[0094]步骤504:接收单元接收至少两个地面收集采集分站在井中偶极源供电时测量的电位值；
[0095]步骤505:控制单元通过发射控制机和至少两个地面收集采集分站控制至少两个发射电极和至少两个测量电极采用井地联合供电的方式发射直流脉冲信号；
[0096]步骤506:接收单元接收至少两个地面收集采集分站在井地联合供电时测量的电位值；
[0097]步骤507:处理单元根据所述控制单元控制所述至少两个发射电极分别采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的供电电流值、所述发射控制机记录的所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的回路电流值和所述电位值以及各个电极的空间位置关系，反演计算钻孔周围区域的电阻率三维数据体，形成所需的平剖面图；
[0098]步骤508:所述处理单元根据钻孔周围区域的电阻率三维数据体或平剖面图分析钻孔周围区域的地质特征。
[0099]根据本实施的井地联合并行电法测试方法，采用井中点源供电、井中偶极源供电和井地联合供电的方式供电，获得多组供电电流值、回路的电流值和电位值，根据获取的上述电性参数建立钻孔周围区域的电阻率三维数据体或平剖面图，进而对钻孔周围区域的地质特征进行分析判断，实现了对三维空间地电模型的精细分析、异常提取和地质解释，扩展了对井地地质构造的认识。
[0100]进一步地，上述井中点源供电、井中偶极源供电和井地联合供电的方式分别为:
[0101]井中点源供电的方式为:控制单元通过发射控制机分别控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与位于地面的接地电极形成回路并供电；
[0102]井中偶极源供电的方式为:控制单元通过发射控制机控制所述至少两个发射电极中的任意两个发射电极形成回路并供电；
[0103]井地联合供电的方式为:控制单元通过发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与所述每个地面收集采集分站的至少两个测量电极中的一个测量电极形成回路并分别供电。
[0104]进一步地，本实施例提供的井地联合并行电法测试的测试方法，还包括:
[0105]控制单元通过绞车控制器控制程控绞车使多电极铠装电缆在钻孔中移动，使所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变；
[0106]当所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变后，所述控制单元重新通过所述发射控制机或所述至少两个地面收集采集分站分别控制所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号。
[0107]还需要进行说明的是，所述发射控制机还控制所述至少两个发射电极发射直流脉冲信号的电流大小。
[0108]进一步地，该井地联合并行电法测试方法对采集到的供电电流值、回路电流值和电位值进行解编，将其中的奇异值剔除，生成有效数据，提取不同供电方式采集到的数据，在井地测试区域建立空间坐标，利用相应的数据处理软件对测试区域进行三维电阻率反演，根据反演的电阻率值，提取并绘制相应的电阻率三维数据体和平剖面图，结合钻孔区域钻孔勘探成果及岩石电阻率特性，对测探区域地质条件进行分析判断，实现对三维空间地电模型精细分析、异常提取和地质特征解释。
[0109]可选地，上述的至少两个发射电极包括32个，所述至少两个地面收集采集分站包括6个，所述至少两个测量电极包括32个。
[0110]本发明提供的井地联合并行电法测试方法，不但可以通过井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电等多种方式进行供电，而且能够灵活控制供电方式，另外，本发明将供电、数据采集以及数据的实时简单处理功能集成为一体，灵活性强，系统化、智能化程度高，因此，借助于获得的电性参数提高了对井地空间的分辨能力。
[0111]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种井地联合并行电法测试系统，其特征在于，包括:井中发射供电子系统、地面收集采集子系统和主控与处理子系统； 所述井中发射供电子系统包括:至少两个发射电极，连接所述至少两个发射电极的多电极铠装电缆，控制所述多电极铠装电缆在钻孔中移动的程控绞车及绞车控制器，控制所述至少两个发射电极发射直流脉冲信号的发射控制机，为所述至少两个发射电极供电的供电电池； 所述地面收集采集子系统包括:至少两个地面收集采集分站，每个地面收集采集分站包括至少两个测量电极，每个地面收集采集分站的至少两个测量电极通过电缆连接在一起; 所述主控与处理子系统包括:控制单元、接收单元和处理单元，所述控制单元与所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站分别连接； 所述控制单元用于通过所述发射控制机或所述至少两个地面收集采集分站分别控制所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号； 所述接收单元用于接收所述至少两个地面收集采集分站在井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式时测量的电位值； 所述处理单元用于根据所述控制单元控制所述至少两个发射电极分别采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的供电电流值、所述发射控制机记录的所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的回路电流值和所述电位值以及各个电极的空间位置关系，反演计算所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体，形成所需要的平剖面图，根据所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体或平剖面图分析所述钻孔周围区域的地质特征。
2.根据权利要求1所述的井地联合并行电法测试系统，其特征在于，所述井中点源供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机分别控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与位于地面的接地电极形成回路并供电； 所述井中偶极源供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机控制所述至少两个发射电极中的任意两个发射电极形成回路并供电； 所述井地联合供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与所述每个地面收集采集分站的至少两个测量电极中的一个测量电极形成回路并供电。
3.根据权利要求1或2所述的井地联合并行电法测试系统，其特征在于，所述控制单元还用于通过所述绞车控制器控制所述程控绞车使所述多电极铠装电缆在所述钻孔中移动，使所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变，当所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变后，重新通过所述发射控制机或所述至少两个地面收集采集分站分别控制所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号。
4.根据权利要求1或2所述的井地联合并行电法测试系统，其特征在于，所述发射控制机还用于控制所述至少两个发射电极发射直流脉冲信号的电流大小。
5.根据权利要求1或2所述的井地联合并行电法测试系统，其特征在于，所述至少两个发射电极包括32个，所述至少两个地面收集采集分站包括6个，所述地面收集采集分站每个分站中至少两个测量电极包括32个。
6.一种井地联合并行电法测试方法，应用于井地联合并行电法测试系统，所述井地联合并行电法测试系统包括:井中发射供电子系统、地面收集采集子系统和主控与处理子系统； 所述井中发射供电子系统包括:至少两个发射电极，连接所述至少两个发射电极的多电极铠装电缆，控制所述多电极铠装电缆在钻孔中移动的程控绞车及绞车控制器，控制所述至少两个发射电极发射直流脉冲信号的发射控制机，为所述至少两个发射电极供电的供电电池； 所述地面收集采集子系统包括:至少两个地面收集采集分站，每个地面收集采集分站包括至少两个测量电极，每个地面收集采集分站的至少两个测量电极通过电缆连接在一起; 所述主控与处理子系统包括:控制单元、接收单元和处理单元，所述控制单元与所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站分别连接； 所述控制单元用于通过所述发射控制机或所述至少两个地面收集采集分站分别控制所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号； 所述接收单元用于接收所述至少两个地面收集采集分站在井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式时测量的电位值； 所述处理单元用于根据所述控制单元控制所述至少两个发射电极分别采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的供电电流值、所述发射控制机记录的所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的回路电流值和所述电位值以及各个电极的空间位置关系，反演计算所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体，形成所需要的平剖面图，根据所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体或平剖面图分析所述钻孔周围区域的地质特征； 其特征在于，所述井地联合并行电法测试方法包括: 所述控制单元通过所述发射控制机控制所述至少两个发射电极采用井中点源供电的方式发射直流脉冲信号； 所述接收单元接收所述至少两个地面收集采集分站在所述井中点源供电时测量的电位值； 所述控制单元通过所述发射控制机控制所述至少两个发射电极采用井中偶极源供电的方式发射直流脉冲信号； 所述接收单元接收所述至少两个地面收集采集分站在所述井中偶极源供电时测量的电位值； 所述控制单元通过所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站控制所述至少两个发射电极和所述至少两个测量电极采用井地联合供电的方式发射直流脉冲信号；所述接收单元接收所述至少两个地面收集采集分站在所述井地联合供电时测量的电位值； 所述处理单元根据所述控制单元控制所述至少两个发射电极分别采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的供电电流值、所述发射控制机记录的所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号时的回路电流值和所述电位值以及各个电极的空间位置关系，反演计算所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体，形成所需的平剖面图； 所述处理单元根据所述钻孔周围区域的电阻率三维数据体或平剖面图分析所述钻孔周围区域的地址特征。
7.根据权利要求6所述的井地联合并行电法测试方法，其特征在于，所述井中点源供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机分别控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与位于地面的接地电极形成回路并供电； 所述井中偶极源供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机控制所述至少两个发射电极中的任意两个发射电极形成回路并供电； 所述井地联合供电的方式为:所述控制单元通过所述发射控制机和所述至少两个地面收集采集分站控制所述至少两个发射电极中的一个发射电极与所述每个地面收集采集分站的至少两个测量电极中的一个测量电极形成回路并供电。
8.根据权利要求6或7所述的井地联合并行电法测试方法，其特征在于，还包括: 所述控制单元通过所述绞车控制器控制所述程控绞车使所述多电极铠装电缆在所述钻孔中移动，使所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变； 当所述至少两个发射电极在所述钻孔中的位置发生改变后，所述控制单元重新通过所述发射控制机或所述至少两个地面收集采集分站分别控制所述至少两个发射电极或所述至少两个测量电极采用井中点源供电、井中偶极源供电或井地联合供电的方式发射直流脉冲信号。
9.根据权利要求6或7所述的井地联合并行电法测试方法，其特征在于，所述发射控制机，还控制所述至少两个发射电极发射直流脉冲信号的电流大小。
10.根据权利要求6或7所述的井地联合并行电法测试方法，其特征在于，所述至少两个发射电极包括32个，所述至少两个地面收集采集分站包括6个，所述地面收集采集分站中每个分站至少两个测量电极包括32个。
【文档编号】G01V3/22GK104360402SQ201410545914
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】张平松, 吴健生, 郭立全, 赵永辉, 吴荣新, 胡雄武, 周婷 申请人:安徽理工大学