声波测井相控线阵辐射器幅度加权的实验研究

在声波测井工程中使用相控线阵声波辐射器可以使声波向着接收探头一侧辐射,从而提高声波测井的信噪比和探测距离.对相控线阵进行幅度加权可以改变其辐射主瓣的角宽,这种技术在声波测井中有良好的应用前景.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,研究了利用幅度加权方法增加和减小相控线阵辐射主瓣的方法并用实验测量结果进行了校验,二者取得了良好的一致性.研究表明,当相控线阵阵元幅度由阵的中心向两边对称单调增加时,阵的辐射主瓣角会变窄,反之变宽.     

相控线阵声波测井辐射器指向性影响因素研究

从基础物理实验着手,分析了相控线阵声波测井辐射器相邻阵元间激励延迟时间、声源频率、阵元间距、阵元个数、幅度加权等参数对相控线阵声波辐射器的指向性影响.大量实验研究表明,随着阵元间激励延迟时间的增加,相控线阵辐射声束主瓣角不断增大;随着声源频率降低、阵元间距减小、阵元个数减少以及适当的幅度加权可以使相控线阵辐射声束主瓣角不断变宽.实验测量数据与理论计算结果吻合较好.这为相控线阵声波辐射器在实际测井中的应用提供了设计依据.     

远探测反射波声波测井方法实验研究进展

在井下发射低频声波信号,按地震勘探工作方式接收反射波已经从理论和实际测井资料解释中得到确认.介绍了用大幅度(4000V)的窄脉冲激发声学探头,得到频率接近10 kHz的、可用于远探测反射波声波测井的低频声波信号的实验过程.为接收低频反射波信号,应该选择谐振频率较低的接收探头.在模拟井中按上述思路组装的声系可以测量记录到距离井壁约7～10 m处声学界面的反射波信号.实验结果可作为远探测反射波声波测井声系设计的依据.     

相控线阵声场的实验研究

用实验的方法研究了探头的几何尺寸,探头总成中单个换能器的间距,换能器个数,以及探头发射时的激励延迟时间对相控声场的偏转角、声束宽度的影响情况,然后进行了总结、分析。这些实验的分析总结为相控探头的整体结构设计,工作参数的选择提供了实验基础。     

等效相控接收阵及其在声波测井波形处理中的应用

通过调节施加于相控线阵发射探头相邻阵元的激励信号的延迟时间，改变相控线阵辐射声波能量的方向，使得各个阵元辐射的声波信号在介质的传播过程中某个给定方向上的能量最大。根据声声的互易原理，当对一个接收阵列的不同阵元接收到的信号进行处时相加时，调节阵列接收器中每个阵元所接收的声波信号的延迟时间使它们同相位叠加，也可以有利于接收某一个特定方向的声波，从而使得接收到的声波能量最大。利用该思想处理了声波全波信号，取得了预期效果。     

方位远探测声波测井仪电子系统设计

为解决现有声波测井仪探测深度浅、方位分辨率有限的问题,研制了方位远探测声波测井仪,该仪器的关键技术之一是有源发射声系和有源接收声系的结构设计,配套的电子系统是实现这种声系结构的关键部件。采用阵列化传感器与多通道电子系统一体化的设计技术,设计了由主控电路、多节点接收采集电路、相控激励电路构成的仪器电子系统。基于主节点和多个子节点的模式实现仪器电子系统互联,将主控电路设计为主节点,其他电路设计为多个数字化功能子节点,通过专用的仪器模块互联总线实现仪器内部各节点互联。现场实验测量得到的波形信噪比高,波形特征清楚,单极方位模式在实验中的探测深度约为40 m。方位远探测声波测井仪电子系统实现了声波远探测大动态范围信号的采集,能够满足方位远探测声波仪器的测量要求,为仪器在多方位大探测深度测量模式下提供可靠且高信噪比的测量数据。     

声波测井相控线阵声波辐射器的指向性测量

本文通过实验模拟的方法研究了声波测井相控线阵声波辐射器的指向性测量方法。实验中自制了三个不同结构的声波测井相控线阵辐射器和相应的多通道激励信号源，利用高精度定位系统和数据采集系统等设备测量了各个相控线阵辐射器在水中的垂直指向性。实验结果表明，随着相邻阵元的激励信号延迟时间的增加，相控线阵的辐射声束指向角不断变大；通过适当的幅度加权、降低激励信号的频率、调整阵元的间距等措施可以改变辐射声束的方向和辐射主瓣的角宽。把指向性实验测量结果与理论计算进行比较，一致性很好。声波辐射器辐射声波方向和辐射主瓣角宽的调整和控制对于新一代声波测井和井间地震勘探技术具有重要意义。     

相控线阵声波辐射技术在反射声波测井中的应用探讨

采用有限元方法对相控线阵声波辐射技术在反射声波测井中的应用进行探讨,从信号的幅度、能量和损耗等角度考察了相控线阵声波辐射器的相位加权和幅度加权对在井孔中接收到的反射纵波的影响.结果表明使用相控线阵声波辐射器可以明显提高在井孔中接收到的有用信号的信噪比;应用相控辐射器的相位加权和幅度加权技术,即调节相控线阵声波辐射器的相邻阵元间激励信号的延迟时间和信号幅度,可使各个阵元辐射的声波信号在介质的传播过程中某个给定方向上的能量最大,从而使反射纵波信号得到明显增强.为相控线阵声波辐射技术在反射声波测井中的应用提供了理论基础.     

相控线阵技术在套管井声波测井地层信息测量中的应用

将相控线阵技术引入到套管井声波测井中,对不同胶结状况下相控线阵声源激发的全波波形进行了数值计算。利用时间—慢度相关法对计算结果进行的分析表明:利用相控线阵声源作为发射器可以明显提高全波波形的信噪比。当Ⅰ、Ⅱ界面均胶结良好时,在满足地层滑行纵波同相位叠加的条件下,随着相控线阵声源阵元个数的增加,地层滑行纵波的幅度基本呈线性增加;在Ⅰ、Ⅱ界面胶结性较差时,相控声源与单个点声源相比,可大大增强地层波的能量,有利于在套管井中进行地层声学性质的可靠性测量。     

可用于声波测井的相控圆弧阵声波辐射器

为了使声波测井具有周向探测能力,提出了可应用于声波测井的、具有周向辐射特性的相控圆弧阵声波辐射器方案.这种声波测井圆弧阵声波辐射器由多个压电振子沿着圆周排列.研究表明,通过控制各个振子的激励时问可以实现向某个方位方向的声波辐射.在声波测井频率范围内,随着工作阵元个数的增加,圆弧阵辐射声波的周向指向性增强.在井下采用相控圆弧阵作为声波辐射器可以真正实现方位声波测井,这种声波辐射器在各向异性地层评价、定向钻井等石油工程中有良好的应用前景.     

管材超声波相控阵高速线性自动检测系统优化

为进一步优化管材超声波相控阵检测系统,对常规超声波相控阵检测系统进行升级,采用非接触式超声耦合技术,同时基于相控阵超声波检测技术,根据管材直径选用不同的探头盒。优化结果显示,探头盒内每个相控阵探头的超声波束以30°～70°的角度折射到管材中,且该折射角可根据管材壁厚和直径进行调节,从而实现100％的检测覆盖率,保证管材内、外缺陷的扫查。研究表明,通过对常规超声波相控阵检测系统进行升级,提高了相控阵检测系统的灵敏度,同时提高了超声波自动探伤的工作效率,保证了产品质量。     

超声相控阵技术对不同厚度对接焊缝表层缺陷的定位

简要介绍了常规超声波检测和超声相控阵检测的特点。以超声相控阵技术为研究对象,对不同厚度对接焊缝表层缺陷的定位进行了试验研究。验证结果表明,超声相控阵检测技术能够实现对不同厚度对接焊缝表层缺陷的精确定位,提高了工作效率。超声相控阵检测技术可实现A扫、S扫等不同扫查方式的对比,使得对缺陷的判定更直观、更具有说服力,并且能够实现整个扫查过程全数据的存储,便于后期的处理和追溯。     

超声相控阵自动检测系统在直缝埋弧焊管上的应用

介绍了超声相控阵自动检测系统的设备组成、主要工艺参数和特点、工作过程以及在直缝埋弧焊管检测上的应用,并与常规超声自动检测系统进行了对比,对比结果表明,超声相控阵自动检测系统性能优越,具有较高的检测灵敏度和检测效率。     

随钻前视声波测井钻头前方声场特征研究

现有声波测井仪器无法满足前视探测需求,为此开展了基于相控阵技术的随钻前视声波测井技术研究.采用相控线阵声波辐射器和相控圆弧阵声波接收站,分别实现声波能量的定向辐射和扫描接收;利用有限差分算法,分别模拟了随钻条件下钻头前方存在一个地层界面时的单极和相控阵声波测井响应.模拟结果表明,由于井底散射的影响,随钻前视声波测井的波...     

小直径管管座角焊缝相控阵检测探究

设计了用于小直径管管座角焊缝检测的扫查装置,在获得管座角焊缝截面图的基础上,利用计算机软件模拟相控阵声束线,并根据相控阵扇形扫描图像,结合相应探测布置图,对小直径管管座角焊缝的典型缺陷检测图谱进行了识别和评定。该研究可解决管座角焊缝不同类型缺陷的定性和定位难题,对小直径管管座角焊缝相控阵超声检测图像识别和结果评定有一定借鉴作用,能较好地指导小直径管管座角焊缝的相控阵检测工艺设计。