[發(fā)明專利]數(shù)字聲波變密度聲系的非線性溫度補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710099695.3
• 申請(qǐng)日: 2007-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN101315028A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王易安;劉建成;賈向東;鄧林;陳江同;范林;蘇藏娟;黃明艷;賀海龍;王易敏;楊佐新;李寶華;李文東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司
• 主分類號(hào): E21B47/06
• 分類號(hào): E21B47/06
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 謝小延

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于解決石油地質(zhì)勘探和金屬礦藏勘測(cè)的聲波變密度測(cè)井 儀受溫度影響的數(shù)字聲波變密度聲系的非線性溫度補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

聲波變密度測(cè)井儀是根據(jù)聲波信號(hào)的衰減幅度對(duì)固井質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)一 種測(cè)井儀器，因此對(duì)聲系統(tǒng)在工作溫度范圍內(nèi)的信號(hào)幅度穩(wěn)定性要求嚴(yán)格。 目前，聲波類測(cè)井儀器使用的壓電晶體換能器由于受溫度的影響較大，由 壓電晶體換能器組裝的聲系要在井底溫度達(dá)到155℃以上的高溫下工作，因 此使得聲系發(fā)射的聲波信號(hào)以及接收到的聲波信號(hào)受溫度的影響非常大。 作為一種要根據(jù)聲波信號(hào)的衰減情況來(lái)完成固井質(zhì)量檢查的測(cè)井儀器，如 果傳感器接收到的聲波信號(hào)隨溫度變化將是致命的，如果不能夠控制溫度 對(duì)聲波信號(hào)幅度的影響將很難達(dá)到我們所期望的測(cè)井效果。因此，在聲波 變密度中對(duì)換能器的溫度性能要求較高。但是，即便是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選也 很難得到滿意的合格換能器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是將聲波變密度的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，在現(xiàn)有的壓 電晶體換能器組裝成的聲系中，不需要對(duì)壓電晶體換能器進(jìn)行溫度性能的篩 選，通過(guò)埋設(shè)在聲系中的溫度傳感器，將聲系中的溫度測(cè)量出來(lái)，對(duì)聲系中 壓電換能器隨溫度的變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而消除聲波變密度聲系受溫度的 影響。

具體實(shí)現(xiàn)方法：

首先，對(duì)新制造完成的聲波變密度聲系或者制造聲系用的壓電晶體換能器 進(jìn)行反復(fù)幾次的溫度老化試驗(yàn)，使得用于溫度校正的聲系隨溫度變化的趨勢(shì) 成為一個(gè)穩(wěn)定曲線，對(duì)埋在聲系中的溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正。

然后，對(duì)組裝好的聲系進(jìn)行溫度性能測(cè)試，通過(guò)外部加溫裝置對(duì)儀器全溫 度范圍內(nèi)進(jìn)行加溫，將聲波變密度聲系接收到的長(zhǎng)、短道聲波信號(hào)的首波幅 度變化量的系數(shù)和相應(yīng)的聲系溫度值記錄下來(lái)，建立聲系的溫度特性對(duì)照表， 將該表格作為特定聲系的溫度補(bǔ)償參數(shù)存入井下儀器中的可插拔EEPROM芯片 中(該EEPROM采用DIP封裝，作為跟隨聲系的專有參數(shù)芯片)。

由于每只聲系的溫度特性成為已知的，井下儀器中的DSP首先讀取存在 EEPROM中的聲系參數(shù)表，在進(jìn)行聲波變密度測(cè)井時(shí)，井下儀器根據(jù)測(cè)井時(shí)不 斷變化的聲系溫度數(shù)值，對(duì)采集到的數(shù)字化聲波波列信號(hào)通過(guò)聲系參數(shù)表中 的校正系數(shù)進(jìn)行校正。這樣，由于溫度變化造成的聲波信號(hào)的變化就被校正 了，從而從根本上消除了溫度對(duì)聲波變密度儀器的影響。

從上面可以看出，數(shù)字聲波變密度聲系的非線性溫度補(bǔ)償方法有兩個(gè)關(guān)鍵 步驟：一個(gè)是在儀器制造完成時(shí)，必須通過(guò)專門的加溫裝置對(duì)聲系進(jìn)行老化 和聲系溫度特性表的標(biāo)定。第二是聲波波列信號(hào)的數(shù)字化，經(jīng)過(guò)數(shù)字化后的 聲波波列信號(hào)與當(dāng)前溫度下聲系溫度特性表中的校正系數(shù)相乘，就得到了不 受環(huán)境溫度影響的聲波變密度的聲波波列。

附圖說(shuō)明

圖1是變密度測(cè)井儀結(jié)構(gòu)圖

其中：1電子線路，2聲系統(tǒng)，3溫度探頭。

圖2是變密度測(cè)井儀在高溫高壓模擬井中的懸掛示意圖

其中：1電子線路，2聲系統(tǒng)，3溫度傳感器，4高溫高壓模擬井

圖3是變密度探頭隨溫度變化補(bǔ)償前的變密度值

圖4是變密度探頭隨溫度變化補(bǔ)償后的變密度值

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

如圖1、2所示，一種數(shù)字聲波變密度的非線性溫度補(bǔ)償測(cè)井儀器，溫度 傳感器3安裝在聲系統(tǒng)2中，其刻度和測(cè)井過(guò)程都由變密度電子線路1內(nèi)的 單片機(jī)控制。將一支新裝好的聲波變密度測(cè)井儀放在高溫高壓模擬井4中， 首先將模擬井的溫度反復(fù)從常溫升到160℃對(duì)聲系用的壓電晶體換能器進(jìn)行 反復(fù)幾次的溫度老化試驗(yàn)。當(dāng)壓電晶體換能器進(jìn)行溫度老化試驗(yàn)后，儀器下 發(fā)刻度命令對(duì)數(shù)字聲波變密度進(jìn)行刻度，整個(gè)過(guò)程都是由單片機(jī)自動(dòng)記錄完 成。具體過(guò)程如下：

1、單片機(jī)將常溫常壓下的聲系接收到的長(zhǎng)、短道聲波信號(hào)的首波幅度變 化量的系數(shù)以及相應(yīng)的聲系溫度值記錄下，如圖3所示；

2、將高溫高壓井溫度升到160℃；

3、當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到溫度傳感器溫度達(dá)到160℃時(shí)，單片機(jī)將160℃下的 聲波變密度聲系接收到的長(zhǎng)、短道聲波信號(hào)的首波幅度值以及相應(yīng)的聲系 溫度值記錄下；

4、將高溫高壓井降低溫度；