聲波測井儀器設計機理研究

1、<p>　　聲波測井儀器設計機理研究</p><p>　　摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，市場對于石油的需求量越來越多，因而對于測井儀器性能要求越來越嚴格。本文通過對聲波測井儀器的發(fā)展進行研究，從聲波測井儀器基本參數(shù)選擇、接受換能器、測試系統(tǒng)三個方面出發(fā)，對聲波測井儀器的設計機理進行研究，并結合聲波測井儀器在高溫高壓環(huán)境中的性能要求，提出較為完善的設計原則，以確保石油勘探過程的順利進行。 </p>

2、;<p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的發(fā)展，市場對于石油資源的需求量越來越大，但是石油由于其屬于不可再生資源而儲量越來越小[1]，隨著勝利油田、大慶油田、中原油田等油井的開發(fā)逐漸進入后期階段，因而如何提高測井設備的勘探效率對于確保我國社會經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。實際的生產勘探過程中，主要考慮各地質層的分布情況、所檢測區(qū)域石油的儲量、檢測設備

3、的安裝是否正確等。通過利用聲波測井儀器中產生的聲波的速度、振幅來確定石油儲量情況。聲波測井技術的發(fā)展需要各方面技術的綜合發(fā)展，而在聲波測井發(fā)展的初始階段，往往只能獲取較少的數(shù)據(jù)，且可靠性較低，而隨著計算機及測控技術的發(fā)展，相關巖土力學等的發(fā)展，使得測井儀器技術的發(fā)展取得長足的進步。 </p><p>　　國內外對于聲波測井儀器技術的發(fā)展都做出了巨大的貢獻，最早的測井儀器是由法國依據(jù)高低電位轉變機理來設計，能夠初步

4、了解到井下的情況，測井儀器的發(fā)展分別經(jīng)歷了地球物理測井誕生階段、數(shù)字化測井階段、數(shù)控測井階段，而隨著二十一世界的發(fā)展，集成電路的發(fā)展使得測井儀器的設計越來越完善。本文組要從聲波測井儀器基本參數(shù)選擇、接受換能器、測試系統(tǒng)三個方面出發(fā)，對聲波測井儀器的設計機理進行研究，并結合聲波測井儀器在高溫高壓環(huán)境中的性能要求，提出較為完善的設計原則，以確保石油勘探過程的順利進行，確保我國的石油儲量。 </p><p>　　一、聲

5、波測井儀器的發(fā)展綜述 </p><p>　　經(jīng)過國內外幾十年的研究，形成了逐漸完善的測井儀器設計機理和完善的聲波測井儀器，主要有：水泥膠結聲波測井儀、聲波成像測井儀、全波列聲波測井儀、偶極子聲波測井儀，因而主要從這四個方面進行分析和總結，對我國測井儀器技術的發(fā)展進行綜合敘述。我國早期采用的水泥膠結聲波測井技術通過記錄在其套管中沿著井中軸向進行傳播，其技術特點在于快速、簡單、大體上可信，缺點是對于空間套管的評價較低

6、，縱向分辨率低[2]。而后又發(fā)展出了井下直觀圖像的測井方法--聲波成像測井儀，可以對裂縫儲集層形成完善的檢測和評價，然而由于其測試速度太慢，成像水平較低，因而隨著社會技術的進步，已逐漸被淘汰。而隨后提出的長源距聲波測井，獲得了滑行縱波、瑞利波、管波、滑行橫波等時間軸上的數(shù)據(jù)進行記錄，并且所設計的陣列聲波測井儀器具有線陣測量、高分辨率測量、套管井中水泥膠結測量、井眼補償聲波測量等四大功能。并且可以用多種頻率的聲學探頭組合實現(xiàn)不同部位接著的

7、探測。后來又發(fā)展出了偶極子橫波測井儀，通過使用偶極子聲波測井，能夠獲得對于石油儲備情況的精確確定。 </p><p>　　二、聲波測井儀器設計機理 </p><p>　　1. 聲波測井儀器相關參數(shù) </p><p>　　聲波測井儀器基本參數(shù)的選擇在聲波儀器的設計的過程中占有主要意義，在設計時必須首先考慮基本參數(shù)的選用，并且各個參數(shù)之間本身存在著相互之間的制約影響作用

8、，從這些參數(shù)的影響因素角度出發(fā)，來確定聲波測井儀器的設計機理，以使其符合石油勘探開發(fā)中的性能要求，設計中主要要考慮的原則包括：源距L、聲波間隙發(fā)射頻率fT、間距Ls、儀器測速V等，因為這些原則影響著儀器的薄層分辨能力，并且能夠正確檢測縱波首波等。 </p><p>　　2. 接收換能器隔聲設計 </p><p>　　在聲波測井儀器的設計過程中，發(fā)射、接收換能器之間的隔聲以及接收換能器之間的

9、隔聲設計也占有什么重要的位置，其隔聲設計對于儀器性能有著很大影響，一旦設計出來的隔振結構設計不合適，便會造成特殊井的勘探開發(fā)工作出現(xiàn)異常，從而致使獲得的測井數(shù)據(jù)資料無法使用，特別對于陣列聲波的設計過程中，必須選擇合適的隔聲效果。而在我國現(xiàn)行隔聲器的設計過程中，需要不斷調整材料配比和隔聲器結構，進而得到最優(yōu)化的隔聲器結構參數(shù)，才能實現(xiàn)石油勘探開發(fā)過程中多的測井數(shù)據(jù)的準確性。在隔聲器的設計中，必須要充分考慮聲波測井波動學的一些理論成果和聲波

10、傳播的物理模型，并需要對接受換能器連接部分的歌聲特性進行研究，進而得到較好的接收器隔聲效果。 </p><p>　　3. 聲波測井儀器測試系統(tǒng)設計 </p><p>　　聲波測井系統(tǒng)是指用于測量鉆井過程中井眼中的縱波、橫波及其他類型的利波的傳輸特征，得到衰減后的速度，根據(jù)其衰減特性可以判斷地層的孔隙度、巖性、地層滲透率等特性。而實際的的油氣勘探過程往往需要面對各種各樣的惡劣環(huán)境和地質條件，

11、故而在聲波測井儀器的設計過程中，必須建立與之相適應的完善的鉆井儀器測試系統(tǒng)，以確保測井儀器進行作業(yè)過程中的可靠性、穩(wěn)定性、作業(yè)時間和時效。聲波測井儀器主要分為控制電路和聲系兩個部分，采用多極子陣列聲波測井儀器接收器換能器結構，用四個發(fā)射換能器組合而成的發(fā)射部分，通過地面系統(tǒng)按照時序和指令控制井下的各種儀器，主要采用的地面系統(tǒng)為ELIS地面系統(tǒng)，并根據(jù)該測井儀器的工作原理構建測試系統(tǒng)，并選擇聲波數(shù)據(jù)仿真模塊，測試系統(tǒng)與各個井下電路的儀器之

12、間進行數(shù)據(jù)和命令通信，按模塊進行劃分，主要的模塊有：聲系仿真模塊、換能器測試模塊、EDIB總線測試模塊組成，通過井下儀器模擬通道板、井下儀器發(fā)射短節(jié)、井下儀器下端、井下儀器CPU控制板等進行數(shù)據(jù)采集，并且電路的布局過程要遵循一定的原則，所有的電路都要儀器核心元件為中心進行布局，各個元器件的排列應該均勻、整齊、緊湊，并且便于安裝調試。測試</p><p><b>　　三、結論 </b><

13、/p><p>　　本文主要介紹了測井的發(fā)展情況，并對外國內對于測井儀器研究進行綜合概述，進而分析了影響油氣勘探開發(fā)過程中的各個參數(shù)對于測井過程中信息的影響，接著研究了接收隔能器隔振設計的影響因素，最后對于聲波測試系統(tǒng)的設計進行綜合研究，確定了聲波測井儀器設計中需要考慮的各種因素，從而確定了聲波測井儀器設計機理。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p