dst6632聲波-2012

1、DST6632數(shù)字聲波原理與應(yīng)用維修 王易安,,儀器原理,電路調(diào)試,電路原理,儀器維修,聲系統(tǒng),儀器操作,,,目錄,三,一,二,四,五,六,聲波速度是反映地層介質(zhì)性質(zhì)的重要物理量，聲速定義為單位時(shí)間內(nèi)聲波在介質(zhì)中傳播的距離，即： v=z／t 式中Z—聲波傳播的距離，單位m； t—聲波通過(guò)距離Z所需時(shí)間，單位S 聲速的

2、倒數(shù)稱(chēng)為慢度，慢度表示聲波在介質(zhì)中通過(guò)單位距離所需要的時(shí)間，即： s=1×l06/v 式中s—慢度，單位μs／m。 在聲波測(cè)井中，以慢度作為反映地層介質(zhì)中聲波傳播速度的記錄量，習(xí)慣上把慢度稱(chēng)為“時(shí)差”。,聲波速度測(cè)井,單發(fā)雙收時(shí)差測(cè)量方式的裝置由一個(gè)發(fā)射器T和兩個(gè)接收器R1、R2構(gòu)成,CD段地層的時(shí)差表達(dá)式＝(t2-t1)/z式中 t1—接收器R1的首波到達(dá)時(shí)間，單位μs； 　t2—接收器

3、R2的首波到達(dá)時(shí)間，單位μs。,聲速測(cè)井基本方法,雙發(fā)雙收的聲系統(tǒng)是在單發(fā)雙收聲系統(tǒng)上對(duì)稱(chēng)地增加一個(gè)發(fā)射器構(gòu)成的，如圖所示。這個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，上，下兩個(gè)發(fā)射器交替發(fā)射，所以可以把它看成兩個(gè)單發(fā)雙收聲系統(tǒng)的組合：一個(gè)為上發(fā)射下接收，另一個(gè)為下發(fā)射上接收。把這兩個(gè)單發(fā)雙收系統(tǒng)分別測(cè)得的時(shí)差記為上和下，取其平均值作為雙發(fā)雙收補(bǔ)償測(cè)量的記錄時(shí)差＝(上+下)/2,井眼補(bǔ)償聲波方法,目前有兩套DAS6631聲波儀器在現(xiàn)場(chǎng)使用，儀器長(zhǎng)度5957mm儀

4、器特點(diǎn)：具有很好井眼補(bǔ)償能力，高溫下連續(xù)工作時(shí)間為4小時(shí),正在生產(chǎn)的4套DST6632聲波儀器，儀器長(zhǎng)度4117mm，可以配接DAS6631聲系，此時(shí)儀器長(zhǎng)度為5152mm儀器特點(diǎn)：長(zhǎng)度短，在極限工作溫度下可連續(xù)工作時(shí)間30小時(shí)以上。,國(guó)內(nèi)外數(shù)字聲波比較,發(fā)射器的工作頻率在 20KHz左右。該頻率范圍最適宜縱波時(shí)差測(cè)井。上電子線路和下電子線路之間的通線只有2根雙絞線（一根電源線，一根信號(hào)線），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了連接線過(guò)多帶來(lái)的附加干

5、擾 。將接收到的聲波模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后在將數(shù)字信號(hào)編碼通過(guò)高速遙傳傳輸?shù)降孛妫虼瞬粫?huì)受到電纜上雜散信號(hào)的干擾。一次發(fā)射多路信號(hào)同時(shí)接收 ，不需要每次發(fā)射后， 只選擇一路信號(hào)進(jìn)行傳輸所有聲波波列信號(hào)全部在井下進(jìn)行數(shù)字化，信號(hào)失真小，沒(méi)有附加相移，動(dòng)態(tài)范圍高,所采集波列信息滿(mǎn)足聲波波列相關(guān)處理的條件，可以通過(guò)相關(guān)處理，獲得更高測(cè)量精度的聲波時(shí)差測(cè)量結(jié)果 通訊總線采用一對(duì)光耦進(jìn)行隔離， 同時(shí)采用兩組電源供電。經(jīng)過(guò)光耦隔離

6、后的信號(hào)經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)到總線上。避免了與其它儀器之間的干擾,數(shù)字聲波特點(diǎn),,,,,,,,,,,儀器由上電子線路、聲系和下電子線路三部分組成。上電子線路主要負(fù)責(zé)接收信號(hào)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)傳輸和控制發(fā)射 。下部電子線路主要負(fù)責(zé)聲系的發(fā)射,技術(shù)指標(biāo)：供電電源：～220V供電電流：～60mA 聲波測(cè)量范圍：130～630μs/m最高工作溫度：175℃ 4h最大承受壓力：140MPa儀器最大測(cè)速：800m/h儀器間距：6in(1

7、52.4mm)儀器源距：3ft(914.4mm)平衡結(jié)構(gòu)：橡膠皮囊接收器透聲窗：橡膠皮囊透聲窗發(fā)射器透聲窗：金屬透聲窗儀器整體長(zhǎng)度：4117mm儀器整體重量：126Kg,數(shù)字聲波測(cè)井儀技術(shù)指標(biāo),如圖所示該結(jié)構(gòu)的聲系統(tǒng)一次可以得到4個(gè)聲波時(shí)差的數(shù)據(jù)，隨著聲波儀器在井筒中向上移動(dòng)，不斷得到4個(gè)聲波時(shí)差的數(shù)據(jù)，從右圖我們看出，通過(guò)同一段地層的聲波時(shí)差將被重復(fù)測(cè)量4次，如果將4次測(cè)量的結(jié)果相加儀器的間距放大了4倍，也就是說(shuō)，我們用重

8、復(fù)測(cè)量的方法提高了儀器測(cè)量的精度。也可以說(shuō)使用重復(fù)測(cè)量的方法降低了儀器的測(cè)量誤差，而儀器的測(cè)井速度不受影響。我們知道，重復(fù)測(cè)量是提高測(cè)量精度一個(gè)有效的方法。這樣，我們只需要通過(guò)采用接收探頭陣列增加探頭數(shù)量的方法，利用地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能，一次下井測(cè)量，在測(cè)井速度不降低的情況下得到了多次測(cè)井所能得到的效果。,高分辨率聲波時(shí)差測(cè)量,單發(fā)聲系井眼補(bǔ)償原理,儀器在井內(nèi)傾斜會(huì)造成兩個(gè)方面的影響： 1：滑行縱波離開(kāi)井壁到達(dá)接收器R1所

9、走的路程(在泥漿中)不等于滑行縱波離開(kāi)井壁到達(dá)接收器R2在泥漿中所走的路程； 2：與接收器R1，R2相對(duì)應(yīng)的測(cè)量地層的原路也發(fā)生了變化。,圖中給出了儀器傾斜時(shí)雙發(fā)雙收形式的縱波的傳播路徑。 測(cè)量時(shí)差＝實(shí)際時(shí)差*cosα,聲波儀器傾斜的影響,數(shù)字陣列聲波獲得的聲波波列數(shù)據(jù)可以通過(guò)兩種方法獲得聲波時(shí)差： 一種為常規(guī)門(mén)檻聲波時(shí)差測(cè)井方法，就是通過(guò)門(mén)檻電平進(jìn)行聲波的首波檢測(cè)，這種方法優(yōu)點(diǎn)就是除具有普通的聲波

10、時(shí)差曲線AC外（分辨率在0.6米左右），還可以獲得一條高分辨率聲波時(shí)差（分辨率在0.15米左右）。缺點(diǎn)是測(cè)井過(guò)程中需要操作員調(diào)整噪聲門(mén)和門(mén)檻電平以保證測(cè)井曲線的質(zhì)量。 另一種為相似相關(guān)聲波時(shí)差測(cè)井方法，就是通過(guò)對(duì)5道聲波波形陣列進(jìn)行相似相關(guān)處理，得到兩條相關(guān)系數(shù)圖像（如圖4－4），通過(guò)對(duì)相關(guān)系數(shù)圖像的處理獲得聲波時(shí)差。他的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)井過(guò)程中不需要操作員干預(yù)，對(duì)井內(nèi)的碰撞干擾不敏感，適合與在不能安裝扶正器的水平井測(cè)井施工。缺點(diǎn)是

11、需要進(jìn)行后期處理。,數(shù)字陣列聲波時(shí)差的測(cè)量,聲波信號(hào)除了前面提到的縱波信號(hào)，聲波源還產(chǎn)生其它的聲波信號(hào)，陣列聲波有一個(gè)很大優(yōu)勢(shì)，不同的振型到達(dá)接收換能器的時(shí)間不同，在進(jìn)行聲波數(shù)據(jù)處理時(shí)，這些不同的到時(shí)偏移可用來(lái)分析各種波的傳播特性，從而進(jìn)一步得到井壁周?chē)慕橘|(zhì)特性。,數(shù)字陣列聲波原理,STC處理方法原理,,,,如上圖所示，在近波和遠(yuǎn)波上分別開(kāi)大小相等的時(shí)窗，簡(jiǎn)稱(chēng)為近窗和遠(yuǎn)窗，假設(shè)近窗中已經(jīng)找到了某種波動(dòng)模式（例如縱波模式），為了在遠(yuǎn)波中

12、找到同種波動(dòng)模式，可以固定近窗，不斷向后移動(dòng)遠(yuǎn)窗，每移動(dòng)到一個(gè)新位置，便計(jì)算一下遠(yuǎn)窗和近窗內(nèi)波形的相關(guān)系數(shù) 。顯然，若遠(yuǎn)窗移動(dòng)到與近窗波形最具相似性的位置，則相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)最大值，此時(shí)遠(yuǎn)近窗距離（時(shí)間）就是我們需要的模式波的時(shí)差。,STC處理方法原理,,,,如果不僅僅是滑動(dòng)遠(yuǎn)窗，還要滑動(dòng)近窗，這樣對(duì)于近窗和遠(yuǎn)窗的每一個(gè)位置，都可以求兩窗內(nèi)波形的相關(guān)系數(shù)令 得到,,,,,將式作成顏色隨幅度變化的圖我們稱(chēng)其為慢度-時(shí)間

13、(ST)平面圖（STC 圖）。黃色線統(tǒng)計(jì)的慢度變化的相關(guān)系數(shù)圖。從ST平面圖中確定相關(guān)系數(shù)極大值點(diǎn)，即可獲得波形的慢度（即：聲波時(shí)差）。,數(shù)字陣列聲波STC處理,,,,目前，固井質(zhì)量檢測(cè)主要采用聲幅變密度測(cè)井，有的油田還可能僅使用聲幅測(cè)井。 聲幅-變密度測(cè)井由磁定位（CCL）、自然伽馬（GR）和聲幅-變密度儀（CBL-VDL）組成，能實(shí)現(xiàn)一次下井，測(cè)出CCL、GR、CBL-VDL等多條組合曲線。 變密度測(cè)井及解釋的推廣應(yīng)用，大大提高了檢

14、測(cè)固井質(zhì)量的能力和可靠性，為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)固井質(zhì)量開(kāi)辟了廣闊的前景。 聲幅變密度測(cè)井可以解釋兩個(gè)界面，第一界面（套管與水泥膠結(jié)）的膠結(jié)狀況用聲幅定量進(jìn)行解釋?zhuān)坏诙缑妫ㄋ嗯c地層膠結(jié)）的膠結(jié)狀況用變密度定性進(jìn)行解釋。通過(guò)大量的實(shí)測(cè)資料證明，用聲幅變密度評(píng)價(jià)固井質(zhì)量要比僅用聲幅效果好得多,聲波變密度測(cè)井原理,聲波傳播路徑有四條： 泥漿直達(dá)波 主要沿第一界面（套管與水泥界面）傳播 主要沿水泥傳播

15、 主要沿第二界面（水泥與地層界面）傳播 由于水泥含微孔隙，聲波衰減嚴(yán)重，傳播速度也慢，因此，主要沿水泥路徑傳播的聲波在接受器中實(shí)際上接收不到信號(hào)。 變密度測(cè)井時(shí)，儀器的源距通常比聲幅測(cè)井的源距取得大，一般選為5英尺或1.5米，目的是將地層波從整個(gè)波列中易于識(shí)別出來(lái)。除了對(duì)源距要求不同外，變密度測(cè)井的井下儀器和聲幅測(cè)井完全一樣。所以，在很多情況下可以利用裸眼井中測(cè)量聲波時(shí)差的聲波測(cè)井儀來(lái)代替它，其中短