叠片型多极子阵列声波测井仪接收换能器灵敏度分析

基于有限元方法数值分析多极子阵列声波测井仪常用叠片型接收换能器的工作模态和接收特性,研究各种结构参数调整对换能器接收灵敏度的影响.增加换能器压电片厚度可以提高换能器的接收灵敏度;增加换能器长度和宽度只对单极接收部分的接收灵敏度有所提升而对偶极接收部分几乎没有影响.接收灵敏度对压电片厚度的改变最敏感,对换能器长度的改变次之,对换能器宽度的改变最不敏感.压电片厚度、换能器长度和宽度的增加都会导致谐振峰前移,使得接收响应更不平坦.在接收面积相同的情况下,矩形换能器灵敏度整体接收灵敏度要优于圆形结构.     

随钻多极子声波测井仪接收声系的优化设计与试验

随钻多极子声波测井仪的接收声系直接影响采集信号的质量和测井仪机械结构的稳定性。为此,采用有限元法与试验测量相结合的方法,优化设计了随钻多极子声波测井仪器的接收声系。接收声系模拟分析结果表明,接收声系的性能主要受压电陶瓷片厚度、面积、封装外壳厚度及表面平整度的影响：压电陶瓷片厚度越大,接收灵敏度越高,频率在15 kHz以下时压电陶瓷片表面积对接收灵敏度影响不大;接收声系封装外壳的厚度越小,表面平整度越好,接收灵敏度的变化幅度越小。在此基础上,采用3D打印技术加工了厚度分别为0.5和2.0 mm的长条方管铝制金属外壳,并对制作的接收声系进行了灵敏度试验,试验结果与理论计算结果基本吻合,采用薄壁接收声系外壳更有利于接收测量信号。随钻多极子接收声系的优化设计为国产随钻声波测井仪的研制提供了新思路。     

基于有限单元法的随钻声波测井发射、接收换能器研究

换能器是随钻声波测井仪器的关键部件之一,其性能的优劣直接影响到所接收地层回波的质量和可靠性。基于有限单元法使用大型有限元软件ANSYS对瓦片状随钻发射换能器的水平指向性以及圆片状三叠片接收换能器的灵敏度进行了研究。结果表明,四瓣瓦片状换能器组装成的随钻发射换能器单极15k激励时水平指向性近似为一圆形,四极4k激励时近似为一四叶花瓣,在指向性标准方面均满足实际要求;圆片状三叠片接收换能器灵敏度在串联时随着压电晶片厚度的增加而增大,但灵敏度起伏也增大;并联连接时接收不平稳,不宜作为接收换能器使用。     

随钻四极子声波测井仪的设计及试验

针对随钻单极子声波测井仪器无法随钻测量软地层横波速度的问题,设计了一种随钻四极子声波测井仪。该测井仪由Drilog?随钻测井系统、接收电路、扶正器、接收声系、隔声体、发射声系及发射电路组成。详细介绍了随钻四极子声波测井仪关键部件发射换能器、隔声体和接收声系的设计实现方法,并通过试验和模拟方法验证了这些关键部件的功能。该测井仪在新疆轮台KS3-B1Sa井进行了试验,测得了高质量单极子全波及四极子横波信号,且硬地层单极子全波中的横波时差与四极子横波时差吻合。现场试验表明,随钻四极子声波测井仪的功能达到了设计要求,可以随钻测量地层的横波速度,为准确评价地层提供测井数据。      

国产随钻单极声波测井仪的设计及应用

研制了一种随钻单极声波测井仪器,介绍了仪器的结构特点和技术指标,并详细阐述了仪器的3个关键部件的设计过程,涉及发射与接收换能器的结构设计与封装方式设计,隔声体的固有阻带和刻槽后的阻带设计。实验室水槽测试验证了仪器的可靠性。使用该仪器在新疆某井硬地层与软底层进行了实钻测量,结果显示,仪器在硬地层可测量到纵波、横波及斯通利波信号,波形信噪比良好,时差具有很好的相关性;在软地层可测量纵波及斯通利波信号,不能测量地层横波信号;随钻测量纵波时差结果与电缆声波测量结果有很好的一致性。     

多极子阵列声波测井仪

多极子阵列声波测井仪（MPAL）是中国石油集团测井有限公司研发的具有完全自主知识产权的新一代多极子阵列声波测井仪器。该仪器的声系由1个单极子发射换能器、1个四极子发射换能器、2个相互正交的偶极子声波换能器及8个多极子接收站组成,     

多极子阵列声波测井仪电子系统设计

一种新型多极子阵列声波测井仪器由上电子短节、声系和下电子短节等3个相对独立的部分组成,能够通过单极、交叉偶极和四极声波全波信号准确获得纵波、横波和斯通利波时差,并分析地层的各向异性特征,求取孔隙度、估算渗透率、识别岩性等.详细地介绍仪器命令总线、高速局部数据总线和耐高温环境设计的关键技术,分析了仪器的上电子短节为仪器的主电子仓,安装有信号合成及放大滤波、数据采集和系统控制,下电子短节为仪器的发射激励电子仓等主要参数,各主要部分的功能,并给出了初步试验结果.     

随钻声波测井仪信号接收电路芯片失效分析

为了确定随钻声波测井仪器信号接收电路芯片焊接后失效原因,采用X射线、电特性测试、电子显微镜等方式对失效芯片进行了检测,并测试了接收换能器产生的异常电压,最终确定芯片失效是因为接收换能器自身产生异常电压能量过高所致。据此提出解决方案,在焊接接收换能器时,将换能器两极及时放电。实际测试表明,该方案简单有效。     

数字声波测井仪声系

本发明涉及一种油田测井仪器，特别涉及一种数字声波测井仪声系。其技术方案是包括电缆、连接与电缆的外壳体，外壳上装有隔声体，隔声体上部为发射区，下部为接收区，其中，所述的发射区由两个发射换能器组成；所述的接收区包括四个接收换能器。本发明的效果是：通过由发射换能器T1发射，其源距较长，可测定岩层的弹性模量，用于求解岩层强度、检查压裂效果及固井质量等，     

随钻声波测井仪数据高速下载实现

随钻声波测井仪在井下工作时间长、数据量大,传统的数据下载方式速率较慢,不能满足实际测井作业需求。介绍了基于USB转串口的随钻声波测井仪内存数据下载系统,RS-422总线波特率达1 Mbit/s,实际下载速率达78.4 kB/s,能够长时间稳定地下载测井数据。实验室测试和现场作业实际下载结果表明,该方案完全满足设计要求,...     

压力载荷对声波测井圆管换能器影响有限元分析

基于有限元方法数值分析压力载荷对声波测井圆管换能器的影响,研究不同压力条件下换能器频率响应、发射特性的变化。随着对换能器上下两底面施加压力的增加,换能器各振动模态谐振频率降低,当压力增大到一定数值某些振动模态消失,产生新的振动模态。随着压力的增加,在空气中换能器谐振频率逐渐降低,在21.82kHz谐振点处的电导值上升,在16.01kHz谐振点的电导值先升高后降低并逐渐消失,在14.64kHz谐振点处的电导值降低并逐渐消失;在流体中换能器谐振频率降低,对应的电导值均降低。随着压力的增加,换能器在流体中的发射电压响应值在高频段会上升,在低频段会先略有上升后下降。数值模拟结果可以对正确制作、装配圆管换能器起到良好的指导作用。     

远探测声波测井仪发射探头研究

远探测声波测井要求测量井眼外10 m内地层边界的反射波,测量关键是仪器发射探头的性能及其工作方式.为此,选择了不同几何尺寸、不同工作频率的探头进行实验,理论分析了相控线阵探头和实验分析探头的各种结构设计及其相关的相控线阵实验分析,确定了远探测声波发射探头的几何结构、激励高压和激励脉冲宽度以及发射探头的相控线阵参数.     

微柱型聚焦测井仪测井响应模拟及应用

微柱型聚焦测井仪能够提供3条不同探测深度的原始测量曲线R_(B0)、R_(B1)、R_(B2),可以反映冲洗带电阻率、泥饼电阻率以及泥饼厚度。利用有限元方法对三维非均匀介质模型下微柱型聚焦测井仪进行建模分析,将偏微分方程定解问题转换为求取泛函极值问题。通过仿真计算,研究了微柱型聚焦测井仪的探测深度与探测范围,不同泥饼厚度、不同冲洗带与泥饼电阻率对比度下的测井响应。利用最小二乘方法对微柱型聚焦测井仪测量数据进行反演处理,得到冲洗带电阻率、泥饼电阻率以及泥饼厚度,在此基础上合成了微电位、微梯度曲线。实际资料处理证明该理论与方法可应用于测井资料处理,可对薄层以及油水层评价起到重要作用。     

声波测井技术研究进展

以声波测井换能器技术的变化为主线,分析了声波测井技术的进展以及我国在该技术领域内取得的进步.单极子声波测井技术已经成为我国成熟的声波测井技术,包括非对称声源技术在内的多极子声波测井技术已经进入产业化进程.以井下声波的定向辐射和定向接收为最主要特征的相控声波测井技术是正在研发的新一代声波测井技术,我国在此领域已经取得显著...     

超声成象测井仪声波换能器的特性分析

厚度方向极化的圆片状压电换能器已经广泛地被用到声波成象测井仪和ＣＥＴ水泥胶结质量评价仪上。人们仅仅考虑了传播媒质对接收的声波信号的影响，而很少考虑声源对接收的声波信号的影响。文中分析了这种换能器的瞬态响应，建立了它的等效电路，推导的出声波函数，并指出换能器在三种发射模式；过阻尼，临界阻尼和振荡模式。     

随钻方位声波发射换能器性能数值模拟分析

发射换能器作为随钻方位声波测井仪的核心组件,其工作性能直接影响井周方位信息的探测精度。研究了一种适用于随钻方位测井的瓦片状声波发射换能器,利用有限元数值方法模拟了该换能器的响应特性,考察钻铤和换能器尺寸对方位声源谐振频率及水平指向性的影响。结果表明,瓦片状声波发射换能器的谐振频率随着换能器高度或开角增加而降低;钻铤以及换能器开角是影响随钻方位指向性的重要因素,存在钻铤以及减小换能器开角均使得井周方位分辨率明显提高。为随钻方位声波发射换能器设计提供了理论依据。     

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.     

多极子阵列声波测井三维信息处理方法研究

地层横波慢度信息可用于评价井眼稳定性、监测泥浆滤液侵入情况、射孔位置选择、估算地应力等。现有的反演偶极横波径向慢度剖面采用的频散分析方法(如加权频散相干法)的精度和分辨率不能确保反演结果的精度。引入一种高性能的频散分析方法——幅度与相位估计法,该方法对模拟和实际数据都有较好的处理效果,将其与高频约束反演法结合反演偶极横波慢度径向剖面,能够获得高精度的反演结果,并有效降低反演结果的非唯一性。处理结果验证了该方法的有效性。     

地层元素测井仪器结构参数的蒙特卡罗数值模拟

建立地层元素测井的蒙特卡罗方法数值模拟模型,分别对仪器的屏蔽体、硼套、源距等仪器参数对测井响应的影响进行数值模拟研究。单一屏蔽体材料中钨镍铁屏蔽率最高,组合材料中钨镍铁+硼砂和钨镍铁+聚乙烯的屏蔽率比相同厚度钨镍铁的屏蔽率略高一些,钨镍铁+聚乙烯的效果更明显。实际仪器模型中11cm厚的钨镍铁屏蔽率大于0.9;硼套为10B与氟橡胶混合材料时其10B含量达到10%以上,达到降低仪器内部元素影响的效果;仪器外壳材料均可以采用沉淀不锈钢或铜,其对地层元素的解谱几乎没有影响。这些模拟结果可以为优化仪器结构参数提供参考。     

XACT大脉冲功率声波测井仪

ＸＡＣＴ声波测井仪脂采用极大脉冲功率发射器，每个发射脉冲功率为１０＾５ＫＷ，穿透地层深，能直接测量岩石和流体的真实特性，信号质量高，可清晰记录纵波，横波和斯通利波数据，能提供地层评价和地震支持，可用于裸眼井和套管井测井，可得到高精度声波数据。