阵列声波测井传输网络指向性及互易性分析

在声波测井中声束导向的效率除受换能器的几何参数及阵列声波发射单元的激励延迟时间或阵列接收器接收的各道声波信号偏移时间的影响外 ,还受换能器的形状和尺寸的影响。一般声波测井仪是由一维阵列声源和单接收器或由单声源和一维阵列接收器组成。换能器为薄圆管形压电换能器。采用相应的声波测井传输网络理论和指向性权系数的概念 ,计算了换能器的形状及大小对声束导向信号所造成的影响 ,并论证了声波测井仪中阵列声源和阵列接收器的互易性。通过调整声束导向参数和阵列接收器接收到的声波信号的时间偏移量 ,可使得接收首波幅度 (阵列声源 )和叠加波首波幅度 (阵列接收器 )最大。此外 ,运用数值模拟和实验对文中提出的最佳设计方案进行了验证     

声波测井中几个重要问题的探讨

声波测井传输网络考虑了声源与接收器的电-声、声-电传输特性对测井信号的影响,使得测井信号能够更准确地反演所测量的地层。利用阵列测井仪可大大提高测井声信号的首波幅度,利用特殊的数字信号处理算法可将淹没在强噪声背景中的弱测井信号的首波信号提取出来。在提高首波幅度的同时,进一步考虑了实际声波测井仪中使用的薄圆管压换能器的指向性对测井信号的影响,提出了优化设计薄圆管压换能器的方法。     

声波测井信号传输系统的模拟和计算

文章把声波测井过程看作一个信号传输系统，并建立了它的测井信号的传输网络模型，利用信号和信息传输的观点和概念分析了声波测井的整个过程，清楚地给出了驱动电压信号、声源的电-声转换、传媒介质（井眼流体和井眼周围地层）的声学特性、井眼中的压力响应、接收器的声-电转换和测量到的测井信号之间的关系。和早期的声波测井研究的理论模型相比较，这种声波测井传输网络模型更接近声波测井的实际情况。这种声波测井传输网络模型为论证阵列声源测井仪（由一个阵列声源和一个单接收器组成）和阵列接收器测井仪（由一个单声源和一个阵列接收器组成）之间的互易性和建立新的乘法阵列声波测井仪的物理模型提供了理论基础。     

声波测井相控线阵辐射器指向性理论研究

目前声波测井仪采用的单极子声源的辐射指向性均无法进行人工控制并且没有聚焦特性。研究可以在井下使用的、能够控制声束指向性的基阵式换能器对于声波测井和地震勘探具有重要意义。该文从理论上研究了相控阵辐射器的各种参数对指向性的影响。推导了幅度加权条件下相控线阵声波辐射器的指向性函数，并编程对相控阵的指向性进行了数值计算。通过数值计算详细研究了相控阵指向性的影响因素。     

随钻声波测井声系短节的研制与测试

为满足钻井过程中对地层压力实时监测和地质力学计算的需要,开展了随钻声波测量关键技术研究,研制了随钻声波测井声系短节。该短节内外径分别为57.2 mm和171.0 mm,采用"一发两收"的工作模式,发射声系安装一个单极子发射换能器,接收声系安装2个接收器,每个接收器由4个宽频接收换能器组成。发射声系和接收声系采取分离式设计,声波发射器和接收器之间的距离可以调整,接收器之间的距离固定为200 mm。利用声波测量试验装置测试发现,发射声系的声波激发频率为12.92 kHz,声场指向性图近似于一个椭圆,接收声系的8个接收换能器的谐振频率为30.84~33.53 kHz,平均谐振频率为32.23 kHz;利用该短节和随钻声波测量电路获得了试验套管井的声波全波列波形,计算得到套管的声速为5 100 m/s。随钻声波测井声系短节的成功研制,为国内随钻声波测井仪器的开发提供了新的技术思路。      

用地层声速自动控制声束偏转的声波阵列发射探头

本文研究了用地层的声波速度来自动控制阵列发射探头发射的声束方向的基本原理。在测井过程中这种阵列发射探头发射的波束能量的分布始终能够处于最佳的方向角,使得接收的声波首波信号大大增强,从而解决了由于源距长而造成的接收声波首波信号过小的这一关键性问题。     

导读

声学在石油测井和地球物理勘探中应用的研究新进展以机-电类比的方法建立了声源换能器和接收换能器的机-电等效电路,建立了电驱动信号与声源辐射的声信号以及声信号与被接收换能器转换成的电信号之间的关系,以电驱动信号与声源换能器的电-声冲击响应取代以往声波测井正演研究中所采用的假设声源函数:将声波测井过程类     

专利技术

专利名称:多频率阵列声波测井仪专利申请号:03213528.9公开号:CN2632687申请日:2003.05.30公开日:2004.08.11申请人:徐凌堂一种多频率阵列声波测井仪,由光纤电缆、光电密封连接头、电光转换发送电路、自然γ测井仪、多频声波发射、接收控制电路、井内液体声波测量探头多频声波发射、接收阵列声系、声波井径测量仪组成,利用了声波测井在裸眼井中对井壁地层的径向探测深度与声波信号的频率(波长)有关,在井下发射频率为40kHz、20 kHz、8~10 kHz、0.75 kHz、0.5 kHz或1 kHz的五种声波信号,测量记录前三种频率声波信号的完整波列,实现对井壁…     

小井眼声波测井仪声波阵列发射探头的优化设计

对水平井测井中采用的小井眼声波测井仪的声波阵列发射探头的特性进行了分析，对其指向性进行了仿真模拟，并进行了实验验证，理论分析和实验结果表明，文中提出的方法可对声波阵列发射探头进行优化设计，使其在测井中发射的有效声能量最大，可以补偿由于换能器的几何尺寸变小和发射声波频率增高而引起接收的声波信号的减小。     

声学在石油测井和地球物理勘探中应用的研究新进展

以机一电类比的方法建立了声源换能器和接收换能器的机一电等效电路，建立了电驱动信号与声源辐射的声信号以及声信号与被接收换能器转换成的电信号之间的关系，以电驱动信号与声源换能器的电．声冲击响应取代以往声波测井正演研究中所采用的假设声源函数；将声波测井过程类比成一个信号传输系统，建立了声波测井传输网络模型，用信号传输系统的概念和理论分析声波测井过程，为声波测井信号在媒质中的传播速度及其幅度和相位等信息的精确测量奠定了理论基础；根据岩石的“Kaiser”效应现象，开发了岩石声发射地应力测试的数据采集系统，用该系统采集的岩石样品声发射数据可用于地应力预测，为油井的压裂设计提供依据，也为自然地质灾害（如地震）预测提供一种技术手段；提出了用测井数据构造地震子波字典的算法，用以区域的数口石油井的测井数据构造出了该区域的地震子波字典，用该区域的地震勘探数据和该地震子波字典中的字进行匹配追踪，进而反演油藏。