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P-S懸掛探頭

PS懸掛探頭是低頻聲學(xué)探頭，用于調(diào)查海底地層巖石強(qiáng)度，在單個(gè)鉆孔內(nèi)測(cè)量巖石和土壤中提供高分辨率剪切波和壓縮波速度數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的模式轉(zhuǎn)換不同，它使用間接激發(fā)，能夠在深達(dá)1000米的井眼中獲取高分辨率P波和S波數(shù)據(jù)。

自 1979 年開(kāi)始，Robertson Geo就對(duì)P-S懸掛探頭進(jìn)行不斷的改進(jìn)創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)和制造。如今，它經(jīng)常被應(yīng)用于大型土木工程和海上項(xiàng)目，并作為測(cè)定土壤和巖石強(qiáng)度的行業(yè)參考方法。

測(cè)試原理

P-S懸掛探頭包含一個(gè)大功率震源和兩個(gè)由聲阻尼管隔開(kāi)的接受器，采集數(shù)據(jù)時(shí)，探頭停在設(shè)定的深度，震源由地面控制點(diǎn)火，點(diǎn)火引發(fā)一個(gè)受控螺線管沿井軸方向排列，依次去撞擊在探頭對(duì)面上的發(fā)聲體，在周?chē)囊后w中建立一個(gè)壓力偶。由此引起的液體運(yùn)動(dòng)在井壁產(chǎn)生一個(gè)管形波，其波速接近地層的剪切波速度，同時(shí)伴隨有壓縮波。當(dāng)波平行井軸方向傳播時(shí)，他們使得相應(yīng)的流動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)被兩個(gè)中等浮力的3D水中檢波器檢測(cè)，從而直接測(cè)得波速。如通常的地震數(shù)據(jù)采集一樣，操作軟件中也包含有多次疊加和濾波技術(shù)。

截止到2030年丹麥將新建3個(gè)海上風(fēng)電站。作為初步巖土勘察的一部分，Robertson Geo在兩周內(nèi)對(duì)4個(gè)70米鉆孔進(jìn)行了PS測(cè)井操作。PS測(cè)井探頭測(cè)量得到的數(shù)據(jù)良好，壓縮波和剪切波很好識(shí)別?？梢耘袛嚆@遇地層主要是中等到堅(jiān)硬的粘土層和一些致密的砂巖層。

在不需要外部供能的情況下，PS測(cè)井探頭可以測(cè)量單個(gè)鉆孔中的壓縮波和剪切波的波速，使用簡(jiǎn)單、快速。當(dāng)結(jié)合體積密度值（如密度測(cè)井或本井巖心取樣測(cè)試）時(shí)，可使用簡(jiǎn)單公式計(jì)算微小應(yīng)變模量（楊氏模量、剪切模量和體積模量）。這些數(shù)據(jù)由Robertson Geo服務(wù)工程師記錄和處理，并由一名高級(jí)工程師在總部進(jìn)一步評(píng)估。

到2025年中國(guó)臺(tái)灣將實(shí)現(xiàn)至少提供20%的可再生能源的目標(biāo)，到本世紀(jì)中葉，太陽(yáng)能光伏發(fā)電達(dá)到20GW，海上風(fēng)能達(dá)到5.7GW。

Robertson Geo負(fù)責(zé)測(cè)井深度在35米的多個(gè)井孔的測(cè)試。在350MW的風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)2000米的船用絞車(chē)部署PS測(cè)井探頭進(jìn)行的為期9周的探測(cè)。

該區(qū)域海底0-10/20m為礫巖，10/20m-35m為砂和粘土。在泥線和10/20m以下的測(cè)井作業(yè)（各鉆孔不同），礫巖層（礫石和鵝卵石）易導(dǎo)致鉆孔坍塌。為了盡量避免這一點(diǎn)，并努力獲得盡可能多的數(shù)據(jù)，測(cè)試過(guò)程中會(huì)上下移動(dòng)套管柱0.5m（通常在6m位置）。在一些情況下，實(shí)際測(cè)井時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12-15小時(shí)。

獲得的數(shù)據(jù)由Robertson Geo工程師在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，并與自升船的船上實(shí)驗(yàn)室給出的密度值相佐證時(shí)，得到微小應(yīng)變模量。

Robertson Geo