[發明專利]隨鉆聲波測井鉆鋌變徑聲系隔聲體的最優化設計方法

有效

• 申請號: 201310328974.8
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103352692A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 蘇遠大;唐曉明;莊春喜;黑創
• 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
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明屬于應用地球物理/聲學測井領域，具體地，涉及一種隨鉆聲波測井鉆鋌變徑聲系隔聲體的最優化設計方法。

背景技術

隨鉆聲波測井的目的是在鉆井過程中確定地層縱波速度和橫波速度，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。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。

隨鉆聲波測井關鍵技術之一是隔聲體設計，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）。若不做隔聲處理，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（Abbas?Arian,Laurence?T.Wisniewski，Georgios?L.Varsamis,Gary?L.Fickert.Method?and?apparatus?for?absorbing?acoustic?energy.Patent?No:US6899197B2,May31,2005），中期的（Vladimir?Dubinsky,Alexei?Bolshakov.Acoustic?Isolator?for?downhole?applications.Patent?No:US7028806B2,April18,2006，Sergio?Kostek,Ahu-Kong?Chang,Gordon?MeDaniel,Thomas?Plona,Curtis?Randa11.Method?of?and?apparatus?for?sonic1ogging?whi1e?dri11ing?a?boreho1e?traversing?an?earth?formation.Patent?No:5852587,December.221998）及現有的（Toshihiro?Kinoshita,A1ain?Dumont,Hiroshi?Hori,Naoki?Sakiyama,Jan?Mor1ey,Fernando?Garcia-Osuna.LWD?sonic?too1?design?for?high-quality?1ogs.80th?Ann.Internat.Mtg.,Soc）隨鉆測井儀器，都采用在發射聲源換能器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。采用刻槽的方式隔聲對鉆鋌機械強度具有較大的損害，而且使用過程中的刻槽隔聲體的保養和維護也必不可少。唐曉明等人在發明專利CN102322258A提供了一種利用長度大于聲波波長的不同橫截面積、不同固有阻帶的鉆鋌加以組合來拓寬有效隔聲阻帶的設計思想。

現有的隨鉆聲波技術，大都采用在鉆鋌上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

為克服現有技術所存在的缺陷，本發明提供一種隨鉆聲波測井鉆鋌變徑聲系隔聲體的最優化設計方法，實現長度大于波長的變徑鉆鋌組合代替刻槽式的隔聲體最優化設計。

為實現上述目的，本發明采用如下方案：

隨鉆聲波測井鉆鋌變徑聲系隔聲的最優化設計方法，包括如下步驟：

步驟一、根據設計需求，確定隔聲體最佳隔聲阻帶頻率范圍和水眼內徑

步驟二、建立關于鉆鋌變徑位置處內徑的目標函數，求解目標函數全局極小值，確定最優化內徑d

步驟三、進一步調整變徑長度的組合，建立目標函數E(L₁,L₂)，求解目標函數全局極小值，確定變徑長度的最優化組合。

進一步地，一次變徑的隨鉆聲波測井鉆鋌變徑聲系隔聲的最優化設計方法為，步驟一具體方法如下：

(1)、根據隨鉆聲波測井儀器的鉆鋌外徑、源距及發射聲源換能器的最佳工作主頻，確定設計隔聲體最佳隔聲阻帶的起始頻率和終止頻率；

(2)、根據隨鉆聲波測井儀器設計的工程需要，綜合考慮水眼尺寸、儀器機械強度因素，確定接收換能器陣列處的水眼內徑。

進一步地，步驟二的方法如下：