声波测井换能器激发响应实验研究

声波测井换能器的激发响应由换能器振动时所表现出来的动态阻抗和激发电路参数决定。而换能器的动态（阻抗）参数随压电晶体及其装配方式（力学边界条件）改变。为了测量换能器动态参数的影响，采用声波测井仪器常用的压电晶体和升压变压器，通过改变激发脉冲宽度和直流电压进行了实验，结果发现：在换能器两端的瞬态响应中，一共有三个二阶网络响应，分别对应于不同的频率。最低的一个影响声波测井波形的基线、与换能器主频接近的一个决定激发效率以及电路与压电晶体之间的匹配关系，是激发电路设计中比较关键的，其参数可以通过导纳圆测量仪器得到。     

声波测井压电换能器的一致性问题

针对实际生产中存在的声波测井仪器的一致性比较差 ,发射声波能量和接收灵敏度比较低等问题 ,用声波测井波动声学的原理讨论声波测井频率对声波时差和声幅测量结果的影响。对于裸眼井声波测井波形中的首波来讲 ,其速度随频率变化比较小 ,但是 ,幅度受井孔的固有频率影响 ,随频率变化比较大。这样 ,声波测井仪器的压电换能器频率的一致性是影响仪器性能、造成上述问题的主要原因。用导纳圆测量的方法给出了确定声波测井压电换能器频率一致性的具体技术。为了提高仪器的性能指标 ,提出了配对更换压电换能器的仪器检修方法。结合井内固有频率选择相应的声波测井仪器 ,可以达到增加针对性 ,减少盲目性 ,有效地提高测井成功率的目的     

正交偶极子声波测井仪器接收换能器筛选分析

正交偶极子阵列声波测井仪器通常有8组或更多组接收探头，每个接收探头分别由4个结构相同的压电换能器组成，压电换能器阻抗特性参数的一致性将直接影响仪器的性能，对接收换能器进行测试、筛选和配对等是制造和维修仪器声系的一个重要环节。阻抗分析仪常用于测量压电换能器的阻抗特性参数，选择阻抗特性参数相同或者相近的压电换能器组装仪器，可以保证仪器各个接收探头具有较好的一致性，对于提高仪器性能具有重要意义。     

声波测井换能器的温度性能实验研究

声波测井压电换能器的温度性能对声波测井有着比较大的影响，是声波测井仪器性能的重要体现。用自制的测量系统，在常压下，对天津大学最新研制的高温压电换能器在硅油里面进行了测量。结果发现：随着温度的升高，压电换能器的谐振频率降低，频带宽度有所增加。     

声波测井换能器检测方法与原理分析

压电晶体换能器性能是影响声波测井仪器质量的重要因素之一。文章从压电晶体的等效电路出发，分析了用导纳圆进行压电晶体换能器性能检测的基本原理和测量方法，     

声波测井网络理论Ⅰ:声源信号的产生方法和数值模拟

利用薄球壳压电换能器的等效电路可以解析地确定在薄球壳压电换能器被电激励信号激发过程中， 周围耦合介质对它的作用力和它的瞬态响应，给出了用驱动电压信号激励换能器使其辐射出马鞍组特殊测井需要的声源信号，由于薄球壳换能器在所有的方向上均匀地向外辐射声波信号，因此在声波测井的正演研究和数值模拟中，可以把它等效为一个点源。     

声测井压电接收换能器研究进展

接收换能器是声波测井仪器的核心部件之一,其性能的好坏直接影响着声波测井数据的准确性,从而影响测井的可靠性。性能较好的接收换能器需要具备较高的灵敏度和较宽的频带。因此,本文综述了声测井压电接收换能器的研究背景、典型结构、优缺点、发展现状等,为进一步优化接收换能器的性能,实现接收换能器在测井领域的广泛应用提供了良好的科学依据。     

新型高温压电晶体温度实验研究

高温声波换能器是声波测井仪器的核心部件,其温度性能对声波测井仪器有重要影响.文章给出了天津大学新型压电晶体在常压下的温度实验结果.该结果显示：在现有的高温胶条件下,压电晶体的温度性能可以达到150℃.即在150℃时,压电晶体激发和接收波形的最大峰值保持不变.超过150℃时,由于实验所用的胶开始脱节,波形幅度迅速减小.     

正交偶极子声源激发声场测量

正交偶极子声波测井仪器中的发射换能器是最关键的部件，它决定着该仪器的性能和测量结果。为了研究该换能器，了解其有关技术特点，我们对5700的正交偶极子换能器进行了激发声场测量，得到了该换能器在圆柱界面上的声场分布图像。该图像刻画了换能器发射声波到达井壁的过程，并且肯定了发射换能器先发射高频声波、而后出现低频声波的特征，结合现有的测井资料和偶极子声波测井理论计算结果，简单分析了该特征在最新电激发波形上的应用。     

三叠片型偶极声波测井换能器的有限元设计

三叠片型偶极声波测井换能器可以用来测量快速地层和慢速地层的横波速度.基于有限元方法,对三叠片型偶极发射声波换能器进行结构仿真与设计.系统探讨了换能器尺寸和结构各参量的改动对换能器频率特性和辐射特性的影响.当压电陶瓷片的厚度增加、金属基片的厚度增加,或者压电陶瓷片的长度增加时,换能器的谐振频率升高;当金属基片的长度增加时,换能器的谐振频率降低.换能器的声辐射效率随压电陶瓷片或者金属基片长度的增加而增加,随它们厚度的增加而降低.     

变窗长阵列声波测井波形处理与换能器的振动模态

声波换能器振动时具有不同的振动模态，分别对应于不同的频率特征，换能器发射或接收声波时，在这些振动模态的频率附近灵敏度最高。裸眼和套管井对声波有过滤作用，不同频率的传播特征不一样，这些影响使得实际测量的阵列声波测井波形的频率呈一定的分布特征。裸眼井测井波形中，纵波、横波和伪瑞利波、Stoneley波的传播速度不同，频率分布也有一定的差别。根据这些特点和声波换能器频率特征测量结果，设计了变窗长处理软件，针对实际测量波形中不同类型的声波特征，使用不同的窗长进行处理，有效地提高了声波时差的处理精度。     

正交偶极子横波探头实验

正交偶极子横波发射探头是正交偶极子声波测井的关键部件。其发射的声波能否满足偶极子声波测井的要求是探头制作的关键。由于正交偶极子发射探头所使用的压电片子比较多，在空间有一定的分布，所以，如何检测压电片子，使其最终满足偶极子探头发射的要求是探头研究和生产的关键环节。文章用实验的方法对其进行了研究。通过测量国产探头所激发的圆周方向声场及其在空间的频率分布发现：在现有的激发方式下，可以用该探头得到主频率为500kHz-800kHz的振动成分。该频率成分随方位角改变。     

随钻多极子声波测井仪接收换能器的数值模拟

接收换能器是随钻多极声波测井仪的关键器件,其性能直接影响测量信号的质量。利用有限元法分析了边界条件、金属基片厚度以及封装方式对随钻多极子声波测井仪叠片型接收换能器振动模态和接收灵敏度的影响。模拟结果表明,两端钳定边界条件下换能器一阶伸缩振动模态的谐振频率最高,声波测井工作频率范围内接收灵敏度曲线最平缓、起伏最小,接收灵敏度较高,是随钻多极子声波测井仪最适合的一种机械安装方式。中间金属基片厚度对接收换能器灵敏度有一定影响,接收灵敏度随着金属基片厚度的增加而略有升高,且频率为3 kHz附近的灵敏度跳跃点往高频移动、起伏变大。采用充满硅油的长方体壳体对接收换能器封装,接收灵敏度比无壳体有较大差异,灵敏度曲线在多个频率点存在跳变,工作频段内起伏变大。数值模拟结果对随钻多极子声波测井仪接收换能器设计、制作及正确安装起到良好的指导作用。     

现代声波测井技术发展的若干特点

对现代声波测井技术的发展特点和趋势进行了深入分析,重点就探测器布置的阵列化、波形采集的高速数字化、工作频率和辐射特性的可控化、多种探测模式的集成化和资料应用的多样化与扩展化进行了详细阐述.其中换能器工作频率和辐射指向特性可调控是声波测井技术的最新发展,将极大地提高仪器的环境适应性和综合探测能力.声波测井资料的应用主要体现在各种波型模式声波参数的全面开发利用和全波列信息在地层评价和工程应用的不断深化和拓展方面.随钻声波测井也有较快发展,尤其是四极子声源的使用应引起重视.对上述问题的深入分析和准确把握对新一代国产声波测井仪器的研发和应用具有积极指导意义.     

随钻声波测井研究进展

论述了随钻声波测井的纵波测量、横波测量及仪器的发展,分析了随钻声波测井面临的难题.随钻纵波测井仪器隔声体是实现随钻纵波测量的关键;利用漏能纵波求取极慢地层的纵波速度的方法也有所发展.埘随钻横波测井进行r总结.快地层随钻横波测井除了可以采用单极子测量,还可以采用四极子模式进行测量;慢地层随钻横波测井可以有偶极子或四极子等方式进行测量,存在争议的是慢地层随钻偶极子的横波测量足否可行.对仪器偏心的研究表明从随钻偶极子中提取地层横波足有可能的.随钻声波测井由于偏心的原因无论采用何种模式进行测量都会产生频散.总结了随钻测井噪声的研究现状,表明噪声均为低频噪声,埘随钻横波测井有一定影响.     

提高声波测井仪器性能的关键--换能器的频率特征

常规测井系列中，补偿声波和声波变密度测井仪器是比较重要的仪器，其性能的改进对提高测井技术水平具有重要意义。文章从裸眼和套管井内传播的声波具有明显的频率选择性出发，讨论声波测井仪器性能的改进问题，并且结合换能器的导纳圆测量结果，给出了具体的提高声波测井仪器性能的方法。即用导纳圆测量系统测量装在仪器上的换能器的主频和频带宽度，以不同地层的井内能够传播的声波的频率特征为基础选择相应的声波测井换能器或仪器。以保证在裸眼井内测量的波形中首波是以地层的纵波速度传播的，在套管井内，首波是反应固井胶结质量的套管波。     

声波水泥胶结测井仪器频率对水泥石声学特性的影响

声波水泥胶结测井仪器频率是影响测井结果的关键因素之一。文章以多组分水泥石为主要研究对象,利用超声测试与微观电镜实验手段,探索了声波探头频率对多组分水泥石声学特征的影响。研究结果表明:常规密度与铁矿粉加重类高密度水泥石的声阻抗随声波探头频率的升高而升高;而对空心漂珠类低密度水泥石进行微观扫描电镜实验分析,发现其内部为中空的粗晶粒,在较高频率段时其声阻抗值随声波探头频率的升高而降低,固井后CBL首波幅度将随之增加。因此,声波水泥胶结测井时,需对测井仪器进行声波探头频率校正,否则可能导致测井解释的误判     

圆管状声波换能器瞬态过程的分析

结合石油测井的实际情况,首次从理论上对常规声波测井仪中采用的圆管状压电陶瓷声波换能器在阶跃电压、冲激电压和正弦间断电压等激励信号的作用下的瞬态过程进行了分析,推导出了在上述几种情况下圆管状压电陶瓷换能器的声源函数和谱函数,并叙述了推导结果在声皮测井中的应用。     

探测裸眼井中裂缝的井眼成象仪

电测井工具是利用微电子、数字遥控系统及声传感技术的新一代测井仪，将其沿井身上提时，旋转传感器以脉冲反向模式扫描井身周围，接收井壁地层的反射声脉冲，并进行数据采集，经计算机软件处理使图象显示成黑、白和灰色，从而鉴定孔隙类型、层理特点及岩石特性参数，直接量化了井壁中裂缝和孔洞的面积。可用于井间对比以预测侧向和垂向的岩相变化，确认沉积环境、强化油层特性描述。并叙述了与伽马测井仪、六臂倾角测量仪等同时使用     

声波测井的探测深度问题Ⅱ

从波动声学的角度讨论声波测井的探测深度问题.通过改变井外固体层的厚度发现,随着层厚的减小,声波测井波形中以地层的纵波速度传播的声波的二维谱最先受到影响,其次是以地层的横波速度传播的声波和伪瑞利波开始受到影响,最后是沿井壁表面附近传播的Stoneley波的幅度和速度逐渐开始变化.当固体层的厚度接近于自由套管时,声波测井测量的模式波同样具有频率选择特征,在16 kHz以下有一个速度稳定(不随频率的改变而改变)的模式波,该模式波就是套管波,与平板状的声波波形的二维谱差别相当大.所以,在普通声波测井的频率范围内,自由套管井的测井响应不能够用展开的平板来讨论.