[發明專利]一種用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置及方法

在審

• 申請號: 201811049828.0
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109268002A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 楊書博;車小花;喬文孝;朱軍;門百永;盧俊強;鞠曉東;趙宏林
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

1.一種用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，包括：設置于鉆鋌外表面的陣列式聲波輻射器、獲取單元及激勵單元；所述陣列式聲波輻射器包括：沿同一軸線排列的多個聲波輻射站；所述聲波輻射站包括：多個壓電振子；

各所述壓電振子分別設置于所述鉆鋌外表面沿圓周方向均勻設置的各凹槽內；

所述獲取單元，用于獲取適用于所述隨鉆前視聲波測井的控制參數；所述控制參數包括：相鄰所述聲波輻射站所施加的激勵信號的延遲時間及各所述聲波輻射站所施加的激勵信號的幅度權重；

所述激勵單元，用于利用所述控制參數激勵各所述聲波輻射站，以輻射聲波能量。

2.根據權利要求1所述的用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，所述聲波輻射站還包括：設置于各所述壓電振子與對應的凹槽之間的第一聲電隔離體，用于隔離聲電。

3.根據權利要求1所述的用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，所述陣列式聲波輻射器還包括：設置于各所述聲波輻射站之間的第二聲電隔離體，用于隔離聲電。

4.根據權利要求1所述的用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，各所述壓電振子的工作頻率范圍為5kHz至25kHz。

5.根據權利要求1所述的用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，每個所述聲波輻射站包括至少四個所述壓電振子。

6.根據權利要求1所述的用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，各所述聲波輻射站沿鉆鋌軸線等間隔排列；各所述聲波輻射站所施加的激勵信號的主頻均相等；相鄰所述聲波輻射站所施加的激勵信號的延遲時間均相等。

7.根據權利要求6所述的用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，所述陣列式聲波輻射器在井內的輻射主聲束的偏轉角θ_s滿足如下關系式：

其中，d為相鄰所述聲波輻射站的中心點之間的距離，V_f為井內泥漿的縱波波速，τ為相鄰所述聲波輻射站所施加的激勵信號的延遲時間。

8.根據權利要求1所述的用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，所述陣列式聲波輻射器在井內的輻射主聲束的偏轉角θ_s不大于聲波由井內入射于井壁界面的第一臨界角。

9.根據權利要求8所述的用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，所述第一臨界角θ_c具體為：

θ_c＝arcsin(V_f/V_p)

其中，V_f為井內泥漿的縱波波速，V_p為井外地層的縱波波速。

10.一種用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射方法，應用于權利要求1-9中任意一項所述的用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，其特征在于，包括：

獲取適用于所述隨鉆前視聲波測井的控制參數；所述控制參數包括：相鄰所述聲波輻射站所施加的激勵信號的延遲時間及各所述聲波輻射站所施加的激勵信號的幅度權重；

利用所述控制參數激勵各所述聲波輻射站，以輻射聲波能量。