[發明專利]一種在鉆鋌上變徑隔聲的隨鉆聲波測井方法及裝置

有效

• 申請號: 201110299591.3
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102322258A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 唐曉明;蘇遠大;譚寶海;李剛
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B47/14
• 分類號: E21B47/14;E21B49/00;E21B17/16;G01V1/40
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司 11230
• 代理人: 杜澄心;張亞軍

背景技術

本發明屬于應用地球物理/聲學測井技術。具體而言，本發明是一種在隨鉆條件下，通過在不同截面的鉆鋌上安裝的發射和接收換能器對井周圍地層的聲學參數進行測量的技術。

背景技術

由于石油、天然氣勘探和開發的需要，隨鉆測井技術近年來發展很快，并被大量使用。作為這種技術的一個主要方面之一的隨鉆聲波測井技術，也已經問世二十多年。隨鉆聲波測井的目的是在鉆井過程中確定地層縱波，橫波速度，為油氣田的勘探和開發提供重要信息。例如：利用測得的地震波(即彈性波)速度模型與地震勘探數據相結合，可以實時確定地層界面的位置，估計地層孔隙壓力等。對于這些方面的應用，可以用隨鉆聲波測井來代替常規的電纜聲波測井，并可以節省大量的井架占用時間，這在深海鉆探中尤其重要。

然而，同其它隨鉆技術相比，隨鉆聲波技術也是一門復雜而造價昂貴的技術。這與這門技術中的關鍵技術之一，隨鉆儀器的隔聲技術有著密切的關系。在縱波的隨鉆測井中會激發出一種沿著鉆鋌傳播的導波(從聲學理論上來講，這種波為圓柱型鉆鋌中的拉伸波)。若不作隔聲處理，鉆鋌波將會在測井的波形數據中占主導地位，從而嚴重的妨礙對地層中傳來的縱波的測量。

迄今為止的所有隨鉆聲波的隔聲技術，包括早期的^[1]，中期的^[2，3]及近期^[4]的隨鉆測井儀器，都采用在發射和接收換能器之間周期性(或準周期性)刻槽的方法來阻隔沿著鉆鋌傳播的波。有的儀器^[2，3]不僅在鉆鋌的外壁，而且在其內壁上進行刻槽。圖1給出了這種刻槽的示意圖。刻槽一般是沿著鉆鋌的軸向刻上一系列凹凸狀的周期性構造，凹凸構造之間的長度L約為^[5]

L=14Vf=14λ---(1)]]>

其中，V為拉伸波的速度，f為頻率，為波長。

從波導的聲學理論來講，圖1所示的刻了槽的鉆鋌是一具有周期性構造的聲波波導。它將對其中的聲波傳播產生一個頻率上的阻帶(阻帶的頻率位置由(1)式給出)，這一阻帶加上拉伸波在鉆鋌中的固有阻帶(這在以下將要敘述)，可以對鉆鋌中的拉伸波產生相當的阻隔作用^[6]

然而刻了槽的鉆鋌對其機械強度具有較大的損害，這對鉆井過程是相當不利的。所以，一般的刻槽鉆鋌都要通過嚴格的機械強度分析和檢驗后才能進行加工，投入使用。使用過程中對刻槽隔聲體的保養和維護也是必不可少的?？偠灾?，采用刻槽的方式進行隔聲，其研發和加工費用不菲，加上其對鉆鋌強度的影響和使用過程中的維護，使得隨鉆聲波測井的成本較高，不利于隨鉆聲波技術的推廣和使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種在鉆鋌上變徑隔聲的隨鉆聲波測井方法及裝置，采用不同于刻槽方法的原理來解決對鉆鋌波進行隔聲的技術問題，可以避免刻槽對鉆鋌強度的不利影響，降低隨鉆聲波儀器的造價和使用成本。

一種在鉆鋌上變徑隔聲的隨鉆聲波測井方法，利用拉伸波在鉆鋌中傳播時，頻率響應上存在固有阻帶這一現象，對不同橫截面積(即不同內、外徑)，不同固有阻帶的鉆鋌加以組合并且使這些阻帶在頻率上首尾相互重疊或相連，使組合后的有效阻帶比單個鉆鋌的阻帶大為拓寬；將發射系統中的調頻器對信號發生器產生的脈沖信號進行調整，使發射信號的中心頻率或整個發射信號的功率譜都位于變徑鉆鋌組合的鉆鋌波的阻帶的范圍內；對接收器上采集的波形中占主導地位的地層聲波信號直接進行處理，提取地層的聲波參數。