一種雙源反激過套管聲波測井方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明有關一種地球物理測井方法及裝置，特別是指一種基于雙源反激技術的套 管井套管波干擾下地層縱波聲速的測量方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 聲波測井是一種重要的地球物理測井方法，其主要目的之一是測量地層縱波速 度，進而對地層的孔隙度等儲層參數進行評價，這在裸眼井中已成為一種必測的項目。目 前，套管井聲波測井主要有聲幅測井、變密度測井以及扇區水泥膠結測井等，其均是對水泥 膠結質量進行評價，不以測量地層聲波參數為目的。近年來，隨著人們加強對老油田剩余油 氣的開發，或者某些井由于井眼穩定性差不能進行裸眼井測井作業，在套管井中進行地層 評價聲波測井的需求越來越多。在套管井膠結質量好的情況下采用傳統的數字聲波測井儀 通常能夠測量到地層的縱波速度，然而在膠結質量差時，特別是在自由套管的情況下，由于 存在波幅很大的套管波的影響，地層縱波無法識別。專利號為ZL 200820028542. X的中國 實用新型專利描述了一種過套管聲波測井儀，僅適用于固井質量不是很差的情況。
[0003] 對套管井條件下的井孔聲場理論模擬表明，即使是在自由套管的情況下，井中 接收到的聲波信號中也存在地層波的成分。然而，在實際聲波信號數據的量化采集時，模 數轉換器在量化過程中的信號的增益往往由波幅較大的套管波所控制，使得波幅很低的 地層波被模數轉換器量化在采樣值的低位數字上。這樣采集的聲波數據很難準確提取到地 層的聲速。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種能有效壓制套管波、并提高地層波信 噪比的基于雙源反激技術的過套管聲波測井方法及裝置。
[0005] 為達到上述目的，本發明提供一種雙源反激過套管聲波測井裝置，其用于套管井 膠結差時地層縱波聲速的測量，該測井裝置包括聲系殼體、金屬筒、設于聲系殼體內的雙發 射源、接收陣列及設置于金屬筒內的發射與接收控制電路，該發射與接收控制電路連接雙 發射源并能對雙發射源實施雙源反激激勵，該發射與接收控制電路連接接收陣列并對接收 陣列的信號進行信號調理、同步采集及數據處理并能將數據上傳地面儀。
[0006] 所述雙發射源包括與所述接收陣列距離較近的近發射源和與所述接收陣列距離 較遠的遠發射源，該近發射源與遠發射源為兩個參數一致的單極子壓電換能器。
[0007] 所述雙源反激激勵是指，所述遠發射源先被激發，激發幅度為A1，所述近發射源延 時一定時間T后被激發，其激發極性和遠發射源激發極性相反，激發幅度為A2。
[0008] 所述聲系殼體上對應所述遠發射源與近發射源的位置處分別設有遠發射聲窗和 近發射聲窗，所述聲系殼體上對應所述接收陣列的位置設有接收聲窗，在所述聲系殼體上 接收聲窗與近發射聲窗之間進行刻槽形成隔聲體。
[0009] 所述接收陣列為由多個接收器組成的接收陣列，所述發射與接收控制電路包括發 射電路與接收電路，該發射電路與接收電路分別與井下控制單元連接；該發射電路包括分 別連接雙發射源的第一發射電路與第二發射電路，能分別產生兩路高壓脈沖并分別激勵該 雙發射源；該第一發射電路包括依次連接的第一數模轉換器、第一濾波放大單元及第一功 率放大單元，該第二發射電路包括依次連接的第二數模轉換器、第二濾波放大單元及第二 功率放大單元，且第一數模轉換器與第二數模轉換器連接井下控制單元；所述接收電路包 含與各接收器一一對應的信號調理單元及與每一信號調理單元對應連接的模數轉換器，該 模數轉換器連接該井下控制單元并在其控制下同步采集對應的每一接收器的電信號。
[0010] 本發明還提供一種利用雙源反激過套管聲波測井裝置進行測井的聲波測井方法， 該方法包括： 步驟一、將雙源反激過套管聲波測井裝置放入井孔中； 步驟二、對雙發射源實施雙源反向激發，這兩個發射源激發出的套管波在接收處同時 到達、極性相反、幅度相同，所述雙發射源包括近發射源與遠發射源； 步驟三、發射的同時，接收電路同步采集接收陣列上的聲波信號，該聲波信號是由雙發 射源激發出的；由于采用雙源反激激勵方式，該信號中的套管波成分得到壓制，地層波信噪 比得到增強； 步驟四、將地層波信噪比增強了的信號進行放大、濾波，并經模數轉換，上傳地面儀計 算得出地層波速度。
[0011] 所述步驟二具體為：測井時，所述遠發射源先被激發，激發幅度為A1，近發射源延 時一段時間t之后被激發，激發極性與遠發射源反相，且激發幅度為A2。
[0012] 所述近發射源和遠發射源的發射幅度按以下步驟確定： 1) 設置只有遠發射源工作，發射幅度為A1，取近發射源的初始發射幅度a2=Al ; 2) 設置只有近發射源工作，發射幅度為a2 ; 3) 記錄接收陣列上接收到得波形，計算幅度不匹配度ka ; 4) 令a2 = a2_da，da為幅度步長； 5) 重復步驟2) ~ 4)，直到發射幅度a2達到最小幅度，找出使ka取最小值對應的發射 幅度A2,從而確定出遠發射源的發射幅度A1、近發射源的發射幅度A2。
[0013] 所述近發射源和遠發射源的最佳延遲時間t按照下列公式確定：
【主權項】
1. 一種雙源反激過套管聲波測井裝置，其特征在于，其用于套管井膠結差時地層縱波 聲速的測量，該測井裝置包括聲系殼體、金屬筒、設于聲系殼體內的雙發射源、接收陣列及 設置于金屬筒內的發射與接收控制電路，該發射與接收控制電路連接雙發射源并能對雙發 射源實施雙源反激激勵，該發射與接收控制電路連接接收陣列并對接收陣列的信號進行信 號調理、同步采集及數據處理并能將數據上傳地面儀。
2. 如權利要求1所述的雙源反激過套管聲波測井裝置，其特征在于，所述雙發射源包 括與所述接收陣列距離較近的近發射源和與所述接收陣列距離較遠的遠發射源，該近發射 源與遠發射源為兩個參數一致的單極子壓電換能器。
3. 如權利要求2所述的雙源反激過套管聲波測井裝置，其特征在于，所述雙源反激激 勵是指，所述遠發射源先被激發，激發幅度為A1，所述近發射源延時一定時間T后被激發， 其激發極性和遠發射源激發極性相反，激發幅度為A2。
4. 如權利要求2所述的雙源反激過套管聲波測井裝置，其特征在于，所述聲系殼體上 對應所述遠發射源與近發射源的位置處分別設有遠發射聲窗和近發射聲窗，所述聲系殼體 上對應所述接收陣列的位置設有接收聲窗，在所述聲系殼體上接收聲窗與近發射聲窗之間 進行刻槽形成隔聲體。
5. 如權利要求1所述的雙源反激過套管聲波測井裝置，其特征在于，所述接收陣列為 由多個接收器組成的接收陣列，所述發射與接收控制電路包括發射電路與接收電路，該發 射電路與接收電路分別與井下控制單元連接；該發射電路包括分別連接雙發射源的第一發 射電路與第二發射電路，能分別產生兩路高壓脈沖并分別激勵該雙發射源；該第一發射電 路包括依次連接的第一數模轉換器、第一濾波放大單元及第一功率放大單元，該第二發射 電路包括依次連接的第二數模轉換器、第二濾波放大單元及第二功率放大單元，且第一數 模轉換器與第二數模轉換器連接井下控制單元；所述接收電路包含與各接收器一一對應的 信號調理單元及與每一信號調理單元對應連接的模數轉換器，該模數轉換器連接該井下控 制單元并在其控制下同步采集對應的每一接收器的電信號。
6. -種利用權利要求1-5中任意一項所述的雙源反激過套管聲波測井裝置進行測井 的聲波測井方法，其特征在于，該方法包括： 步驟一、將雙源反激過套管聲波測井裝置放入井孔中； 步驟二、對雙發射源實施雙源反向激發，該兩個發射源激發出的套管波在接收處同時 到達、極性相反、幅度相同，所述雙發射源包括近發射源與遠發射源； 步驟=、發射的同時，接收電路同步采集接收陣列上的聲波信號，該聲波信號是由雙發 射源激發出的；由于采用雙源反激激勵方式，該信號中的套管波成分得到壓制，地層波信噪 比得到增強； 步驟四、將地層波信噪比增強了的信號進行放大、濾波，并經模數轉換，上傳地面儀計 算得出地層波速度。
7. 如權利要求6所述的聲波測井方法，其特征在于，所述步驟二具體為；測井時，所述 遠發射源先被激發，激發幅度為A1，近發射源延時一段時間T之后被激發，激發極性與遠 發射源反相，且激發幅度為A2。
8. 如權利要求7所述的聲波測井方法，其特征在于，所述近發射源和遠發射源的發射 幅度按W下步驟確定： 1) 設置只有遠發射源工作，發射幅度為Al，取近發射源的初始發射幅度a2=Al ; 2) 設置只有近發射源工作，發射幅度為a2 ; 3) 記錄接收陣列上接收到的波形，并計算幅度不匹配度ka ; 4) 令a2 = a2-da，da為幅度步長； 5) 重復步驟2) ~ 4)，直到發射幅度a2達到最小幅度，找出使ka取最小值對應的發射 幅度A2,從而確定出遠發射源的發射幅度A1、近發射源的發射幅度A2。
9.如權利要求6所述的聲波測井方法，其特征在于，所述近發射源和遠發射源的最佳 延遲時間T按照下列公式確定； 巧 T =- 叫 其中，D為遠發射源和近發射源在軸向的間距，Vt為套管波波速。
【專利摘要】本發明公開了一種雙源反激過套管聲波測井方法及裝置，該測井裝置包括聲系殼體與設于聲系殼體內的雙發射源、接收陣列及金屬筒與置于金屬筒內的發射與接收控制電路，該發射與接收控制電路連接雙發射源并能對雙發射源實施雙源反激激勵，該發射與接收控制電路連接接收陣列并對接收陣列上的信號進行信號調理、同步采集及數據處理并能將數據上傳地面儀。本發明基于雙源反激技術，能有效壓制套管波，從數據采集的源頭上提高地層波的信噪比，基于此技術的聲波測井裝置能夠在套管井中測量地層聲速，即使在膠結不好的情況下也能獲取地層聲速，提高了套管井地層評價聲波測井的適用范圍。
【IPC分類】E21B47-00, E21B49-00
【公開號】CN104594878
【申請號】CN201410668882
【發明人】唐曉明, 張博, 蘇遠大, 譚寶海
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年11月20日