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龙图腾网获悉中煤科工集团西安研究院有限公司申请的专利一种井下定向孔单频谐波探测方法及其应用获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114737963B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210457421.1，技术领域涉及：E21B49/00；该发明授权一种井下定向孔单频谐波探测方法及其应用是由刘磊;范涛;赵兆;张鹏;房哲;安又新;郭建磊;李宇腾设计研发完成，并于2022-04-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种井下定向孔单频谐波探测方法及其应用在说明书摘要公布了：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。

本发明授权一种井下定向孔单频谐波探测方法及其应用在权利要求书中公布了：1.一种井下定向孔单频谐波探测方法，其特征在于，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；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： 将步骤一中所述的定向钻孔冲洗好后，选取并确定发射钻孔与接收钻孔，在发射钻孔中设计好初始发射点F0，在接收钻孔中设计好初始接收点R0；以初始发射点F0为起点，以a为测点间距，等间距设计n个发射点，分别记为F1、F2、F3……Fn；以初始接收点R0为起点，以a为测点间距，等测点间距设计m个接收点，分别记为R1、R2、R3……Rm； 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3.2.1，采集初始发射点F0的谐波信号； 完成步骤3.1中的时间同步后，将发射探头和接收探头同步匀速缓慢分别推进至步骤二中预设的初始发射点F0和初始接收点R0处后，记录采集开始时刻后，采集并获得初始发射点F0的第一谐波信号S0,0，然后将接收探头推移至接收点R1处，采集并获得初始发射点F0的第二谐波信号S0,1； 步骤3.2.2，采集发射点F1的谐波信号； 完成步骤3.2.1的初始发射点F0的谐波信号的采集后，将发射探头推移至发射点F1处，采集并获得发射点F1的谐波信号S1,1，然后将接收探头推移至接收点R2处，采集并获得发射点F1的第二谐波信号S1,2； 步骤3.2.3，向前推移并采集其余发射点的谐波信号； 完成步骤3.2.2的发射点F1的谐波信号的采集后，重复步骤3.2.2中的操作，直至完成发射点Fn-1的第一谐波信号Sn-1,m-1和第二谐波信号Sn-1,m的采集后，此时接收探头位于接收点Rm处，将发射探头推移至发射点Fn处，采集并获得发射点Fn的第一谐波信号Sn,m后，再将接收探头推移回至接收点Rm-1处，采集并获得发射点Fn的第二谐波信号Sn,m-1，完成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3.3.1，将钻杆退出并进行采集； 完成步骤3.2的钻杆钻进的谐波信号采集后，将发射探头推移回至发射点Fn-1处，将接收探头推移回至接收点Rm-3处，采集并获得发射点Fn-1的回移第一谐波信号Qn-1,m-3，再将接收探头推移回至接收点Rm-4处，采集并获得发射点Fn-1的回移第二谐波信号Qn-1,m-4； 步骤3.3.2，继续退出钻杆并进行采集； 完成步骤3.3.1的发射点Fn-1的回移第一谐波信号Qn-1,m-3和回移第二谐波信号Qn-1,m-4的采集后，将发射探头推移至发射点Fn-2处，采集并获得发射点Fn-2的第一回移谐波信号Qn-2,m-4，然后将接收探头推移至接收点Rm-5处，采集并获得发射点Fn-2的第二回移谐波信号Qn-2,m-5； 步骤3.3.3，完成谐波信号采集； 完成步骤3.3.2的发射点Fn-2的回移谐波信号的采集后，重复步骤3.3.2中的操作，直至完成发射点F3的第一回移谐波信号Q3,1和第二回移谐波信号Q3,0的采集，完成钻杆退出的谐波信号采集，至此整个施工前的谐波信号采集过程结束； 步骤四，提取平均谐波信号振幅值Ā： 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Ā； 所述的钻杆钻进的谐波信号S的集合表示如下，其中，n表示发射点的个数，m表示接收点的个数： ； 所述的钻杆钻进的谐波信号S的集合中，每个谐波信号S（i,j）中均包含k个采集周期，所述的每个采集周期内包含四个采集时刻点，每个采集时刻点对应一个谐波数据值λ； 则所述的初始发射点F0的第一谐波信号S0,0表示如下： ； 所述的初始发射点F0的第一谐波信号S0,0的采集时间tf0,0表示如下： ； 则所述的初始发射点F0的第一谐波信号S0,0中，第一个采集周期内包含的四个谐波数据值λ分别表示如下； 所述的采集时刻点采集到的谐波数据值如式I所示： 式I； 所述的采集时刻点采集到的谐波数据值如式II所示： 式II； 所述的采集时刻点采集到的谐波数据值如式III所示： 式III； 所述的采集时刻点采集到的谐波数据值如式IV所示： 式IV； 则所述的初始发射点F0的第一谐波信号S0,0的谐波信号振幅值A，能够按照下述式V和或式VI计算获得： 式V； 式VI； 式I、式II、式III、式IV、式V和式VI中： θ表示初始采集时刻点所对应的谐波信号的相位； A表示谐波信号振幅值； π表示半个周期对应的谐波信号的相位增加； 所述的初始发射点F0的第一谐波信号S0,0中包含的4k个谐波数据值λ，则一共能求得2k个谐波信号振幅值A，以所述的式I至式VI类推，则根据所述的初始发射点F0的第一谐波信号S0,0求得的谐波信号振幅值A0,0的集合表示如下： ； 则所述的初始发射点F0的第一谐波信号S0,0所对应的平均谐波信号振幅值Ā0,0按照式VII求得： 式VII； 所述的钻杆钻进的谐波信号S的集合中，每个谐波信号S（i,j）对应的平均谐波信号振幅值Ā的计算过程，与所述的初始发射点F0的第一谐波信号S0,0所对应的平均谐波信号振幅值Ā0,0的计算过程相同，以此类推，能够获得多个谐波信号S对应的平均谐波信号振幅值Ā； 所述的钻杆退出的回移谐波信号Q的集合表示如下，其中，n表示发射点的个数，m表示接收点的个数： ； 所述的钻杆退出的回移谐波信号Q的集合中，每个回移谐波信号Q中均包含k个采集周期，所述的每个采集周期内包含四个采集时刻点，每个采集时刻点对应一个回移谐波数据值ω； 则所述的发射点F3的第二回移谐波信号Q3,0表示如下： ； 所述的发射点F3的第二回移谐波信号Q3,0的采集时间tr3,0表示如下： ； 所述的钻杆退出的回移谐波信号Q的集合中，每个回移谐波信号Q对应的平均谐波信号振幅值Ā的计算过程，与所述的初始发射点F0的第一谐波信号S0,0所对应的平均谐波信号振幅值Ā0,0的计算过程相同，以此类推，能够获得多个回移谐波信号Q对应的平均谐波信号振幅值Ā； 步骤五，进行施工后的谐波信号采集和振幅值提取： 完成步骤三中所述的施工前的谐波信号采集后，对发射钻孔进行压裂-注浆施工；施工结束后，重复上述步骤3.1至步骤3.3，完成注浆-压裂施工后的谐波信号采集，采用四倍频率谐波算法，从施工后的谐波信号数据中提取谐波信号振幅值，并获得施工后的平均谐波信号振幅值； 步骤六，对步骤四获得的施工前的平均谐波信号振幅值以及步骤五获得的施工后的平均谐波信号振幅值进行处理，获得压裂-注浆施工前后吸收衰减系数差值：对步骤四获得施工前的平均谐波信号振幅值进行CT成像处理，获得施工前的发射钻孔与接收钻孔的吸收衰减系数数据；对步骤五获得施工后的平均谐波信号振幅值进行CT成像处理，获得施工后的发射钻孔与接收钻孔的吸收衰减系数数据；用施工前的吸收衰减系数数据减去施工后的吸收衰减系数数据，获得压裂-注浆施工前后吸收衰减系数差值。

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