[發明專利]聲波傳感器、聲波測井儀及測井方法

在審

• 申請號: 201610912940.7
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN107965311A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 李代甫
• 申請（專利權）人: 北京紫貝龍科技股份有限公司;李代甫
• 主分類號: E21B47/14
• 分類號: E21B47/14;H04R15/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 王術蘭

技術領域

本發明涉及測井技術領域，尤其是涉及一種聲波傳感器、聲波測井儀及測井方法。

背景技術

傳統聲波測井儀器的測井方法，是通過一個聲波發射傳感器向井筒發射一個一定頻率范圍的聲波波列，再通過一個接收傳感器，接收該波列通過井眼內的流體、井壁(套管、水泥環)、地層，以及井眼周圍的裂縫等對象傳輸和反射的結果(信號)，來檢測和井眼內流體、井壁、地層，以及井眼周圍的裂縫等相關對象的聲學和力學特征。

從發射傳感器發出的聲波信號，如果只以一種模式(例如縱波)，沿一條路徑(例如沿井壁滑行)傳輸，則接收傳感器接收到的信號，相比于以同樣的接收傳感器在發射傳感器最近處接收的信號，只會出現幅度衰減和時間延遲，在形態上不會出現差異，這種情況接收的波形稱為子波。

在實際測井過程中，從發射傳感器發出的聲波會以幾種主要模式(縱波、橫波、斯通利波等)，沿多條路徑傳播和反射，實際測井過程中接收到的信號，是多個不同幅度、不同延時的子波相互疊加的結果。

傳統的聲波測井主要關注聲波以兩種模式(即縱波和橫波)，沿幾條關鍵路徑(沿井壁滑行、從水泥環的兩個界面反射、從裂縫反射等)的子波的到達時差，以及幅度衰減。

因為子波有一定的長度，在實際測井過程中所接收到的波形中，各子波會疊加在一起，所以在工程上常常是以對各子波首波的處理，來代替對整個子波處理。也就是以各子波首波的到達時間和幅度，來代替子波的到達時間和幅度。因此，傳統聲波測井接收和處理的信息主要是子波波列的首波，包括首波幅度和首波的到達時間。

傳統的發射傳感器中的力學系統具有一個固有頻率，并且一般工作在諧振模式。雖然在有些設計中也考慮盡量發射出較短的子波波列，以便首波集中更多的能量，方便區分通過不同路徑和不同振動模式傳輸的聲波子波波列，但是限于發射傳感器的力學系統的基礎結構，所發出的波列總會包括幾個余振。這樣當接收傳感器和發射傳感器的距離較小時，從發射傳感器發出的信號通過各種路徑或不同振動模式(縱波、橫波、斯通利波等)，傳輸到接收傳感器的聲波波列中各子波很容易疊加在一起，對于區分通過不同路徑，或按不同振動模式到達的子波波列帶來困難。

如前所述，即使采用識別首波來代替對子波的識別，也常常因為先到達的子波的余振和后到達的子波的首波疊加在一起，影響對子波首波的識別。因此，采用現有的聲波測井儀器，子波的余振對子波首波識別的影響較大。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種聲波傳感器、聲波測井儀及測井方法，以解決子波的余振對子波首波識別的影響較大的技術問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種聲波傳感器，包括用于發出準階躍機械脈沖的振動膜，以及振動膜策動單元和振動膜復位單元；

所述振動膜策動單元用于推動所述振動膜，使所述振動膜產生準階躍機械脈沖的上升段；

所述振動膜復位單元用于帶動所述振動膜復位，使所述振動膜產生準階躍機械脈沖的下降段。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述振動膜策動單元包括超磁致伸縮部件和線圈；

所述超磁致伸縮部件的一端緊貼所述振動膜；

所述線圈纏繞在所述超磁致伸縮部件外圍。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述振動膜復位單元為彈性裝置。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，該聲波傳感器還包括底座；

所述振動膜策動單元和所述振動膜復位單元設置在所述振動膜與所述底座之間。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述振動膜為平板形或楔形。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，所述振動膜與所述振動膜復位單元為一體式結構。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，所述振動膜為圓筒形、鼓形或啞鈴型。

第二方面，本發明實施例還提供一種聲波測井儀，包括上述的聲波傳感器。

結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，所述聲波傳感器設置在皮囊中，所述皮囊中充滿絕緣液體。

第三方面，本發明實施例還提供一種采用上述的聲波測井儀的測井方法，所述聲波傳感器包括發射傳感器和接收傳感器；

所述測井方法包括：

利用聲波傳感器向井內發出準階躍機械脈沖；