[發(fā)明專利]超聲相控陣套管井周和前方探視集成檢測(cè)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810013262.6
• 申請(qǐng)日: 2008-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN101363314A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高歌軍;管恩東;張碧星;王東;徐宏權(quán);宮俊杰;孫紹春;朱文;張勇;張?jiān)?/a>;何建忠;王敏卓;李洪旭;沈艷麗;董玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼河石油勘探局
• 主分類號(hào): E21B47/00
• 分類號(hào): E21B47/00;G01V1/44
• 代理公司: 盤錦遼河專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 孫連偉

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種石油井下套管測(cè)量用的超聲相控陣套管井周和前方探視集成檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

超聲相控陣技術(shù)在井下的應(yīng)用和研究，Maki早在1991年SPWLA上就提出了環(huán)形相控陣的探測(cè)方式，在此之后出現(xiàn)了一些關(guān)于環(huán)形相控技術(shù)的理論和試驗(yàn)研究，雖然這種環(huán)形相控陣換能器具有優(yōu)越的縱向聚焦特性，但是聲束不能偏轉(zhuǎn)，而且，這種換能器在井下也必須繞軸做機(jī)械式旋轉(zhuǎn)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)井壁四周的掃描成像，這種環(huán)形相控陣結(jié)構(gòu)在井下的應(yīng)用，目前，還只見到一些理論和試驗(yàn)研究報(bào)道，并沒有應(yīng)用到油田測(cè)井方面；石油井下套管測(cè)量技術(shù)主要包括了井周掃描技術(shù)和前方探測(cè)技術(shù)，井周掃描技術(shù)包括井周波電視測(cè)量技術(shù)和井下微電阻率掃描技術(shù)；井下前方探視技術(shù)包括印模測(cè)量技術(shù)和可見光電視測(cè)量井下技術(shù)；現(xiàn)有的井周聲波成像儀器是利用超聲波反射原理來檢測(cè)套管的內(nèi)壁，儀器中的換能器是固定在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，在馬達(dá)的帶動(dòng)下完成井周的掃描，換能器的聚焦是固定不動(dòng)的，當(dāng)井徑發(fā)生變化時(shí)探測(cè)的效果較差，對(duì)于不同的井眼，需要更換不同尺寸的凹面探頭；而且測(cè)量時(shí)探頭需要不斷的旋轉(zhuǎn)，由于包括多路信號(hào)，當(dāng)儀器在井下工作時(shí)，通過電磁耦合的方式來完成電路連接，存在耦合上的困難，儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分辨率低。井下微電阻率成像技術(shù)是利用高分辨率的微電阻率響應(yīng)來產(chǎn)生井壁圖像，由于該技術(shù)是基于電阻率因素的測(cè)量，受到井眼環(huán)境介質(zhì)特性影響較大；井下套管前方測(cè)量技術(shù)主要是印模測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)精度差，受井液的可見度限制較大，效果較差。現(xiàn)有的石油井下套管測(cè)量技術(shù)為單一的而不是井下套管井周測(cè)量和井下前方測(cè)量集成在一起的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種超聲相控陣套管井周和前方探視集成檢測(cè)方法，該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的單一的井下套管測(cè)量技術(shù)，井周聲波成像儀中的換能器是固定在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)井徑發(fā)生變化時(shí)探測(cè)的效果較差；儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分辨率低；印模技術(shù)精度較差的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：超聲相控陣套管井周和前方探視集成檢測(cè)方法是通過圓柱形相控陣井周掃描超聲換能器實(shí)現(xiàn)了油井井周掃描和井下前方探視測(cè)量技術(shù)的集成，在同一時(shí)間完成井眼中的周壁掃描成像和前方探視成像測(cè)量的，換能器由井周掃描相控探頭，前方探視相控探頭、周向聚焦聲束、下方聚焦聲束、換能器單元、分割介質(zhì)、反射聲束、信號(hào)激勵(lì)控制模塊、相控延時(shí)控制模塊、相控延時(shí)疊加和處理模塊，A/D采樣模塊組成：利用該集成檢測(cè)方法可以同時(shí)測(cè)量油井(或套管)內(nèi)壁360度超聲相控陣掃描成像(用井周掃描相控探頭)和油井下方的二維相控陣掃描成像(用前方探視相控探頭)。兩種成像測(cè)量均用超聲脈沖回波方式，通過相控陣技術(shù)周向聚焦聲束發(fā)射聲波到井壁和下方聚焦聲束發(fā)射聲波到井下方，井內(nèi)壁和井下方落物將聲波反射回來，然后分別被這兩種換能器接收，接收的數(shù)據(jù)信號(hào)通過相應(yīng)的接收系統(tǒng)被記錄、處理和成像；圓柱形換能器在前端裝有2D相控陣列，其外表裝有96-128個(gè)條形的壓電換能器單元，(換能器單元由壓電晶片組成，每個(gè)壓電晶片可以獨(dú)立控制)，在每個(gè)換能器單元之間通過分割介質(zhì)隔開，起到絕緣，減少干擾作用，該換能器主要用于油井內(nèi)壁超聲信號(hào)的發(fā)射和接收，工作時(shí)通過相控陣技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)油井內(nèi)壁的360度掃描測(cè)量；該集成檢測(cè)方法是通過對(duì)壓電單元的延時(shí)控制來實(shí)現(xiàn)井壁全方位掃描測(cè)量，探頭不需要旋轉(zhuǎn)。在儀器工作時(shí)，不是所有換能器單元通過分割介質(zhì)同時(shí)工作，而是通過適當(dāng)?shù)南嗫仃嚰夹g(shù)，選擇相鄰的8-16個(gè)換能器單元，作為一組延時(shí)工作，完成對(duì)井壁的聚焦掃描，井壁反射掃描信號(hào)同樣通過相控延時(shí)方式被該組換能器接收；控制模塊主要包括：壓電單元的激勵(lì)延時(shí)控制模塊、聲束聚焦控制模塊、A/D采樣模塊、延時(shí)疊加和處理模塊。測(cè)量工作時(shí)，信號(hào)激勵(lì)控制模塊供電激發(fā)產(chǎn)生聲波，該信號(hào)通過相控延時(shí)控制模塊實(shí)現(xiàn)不同換能器單元(通過分割介質(zhì))的延時(shí)激勵(lì)，換能器單元激勵(lì)產(chǎn)生周向聚集聲束，聲束傳播到井壁上被反射而產(chǎn)生反射聲束，反射信號(hào)被同樣的換能器單元接收，接收信號(hào)被采集送到A/D采樣模塊變成數(shù)字信號(hào)，然后被送到延時(shí)疊加和處理模塊，信號(hào)通過數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)井周掃描成像，顯示井內(nèi)壁的特征，前方探視測(cè)量的實(shí)現(xiàn)也采用同樣的方法，與井周相控過程不同的是，儀器通過下方的2D相控陣探頭向前方發(fā)射聚焦聲束，接收下方的落物反射信號(hào)，采集到的回波信號(hào)通過信號(hào)處理以后的二維截面像顯示器前方的空間特征。