[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

本發明提供了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，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；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；聲波輻射站包括：多個壓電振子；各壓電振子分別設置于鉆鋌外表面沿圓周方向均勻設置的各凹槽內；獲取單元，用于獲取適用于隨鉆前視聲波測井的控制參數；控制參數包括：相鄰聲波輻射站所施加的激勵信號的延遲時間及各聲波輻射站所施加的激勵信號的幅度權重；激勵單元，用于利用控制參數激勵各聲波輻射站，以輻射聲波能量。本發明可以控制聲波能量盡可能多地向鉆頭前方輻射，具有提高隨鉆聲波測井儀器的前視探測能力的有益效果。

技術領域

本發明涉及地球物理和石油工程中的測井技術領域，尤其涉及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。

背景技術

隨著國內外油氣勘探開發的不斷深入，水平井和大斜度井的鉆井作業日益增多，地質導向技術發展迅速。然而，在實際鉆井的過程中，鉆頭前方地質構造信息的不確定性不僅會影響目的層的鉆遇效果，還會極大地增加鉆井作業的風險。因此，需要在鉆井過程中實時了解鉆頭前方幾十厘米到幾米甚至十幾米的范圍內有無地質構造、鉆頭的哪一側有地質構造和鉆頭距離地質構造有多遠。在獲取鉆前地質構造信息的基礎上就可以通過地質導向技術對井眼軌跡進行監測和控制，保證實際井眼始終處于油氣藏開發的最佳位置，從而可以最大限度地提高開發效益。隨鉆前視聲波測井的探測目標主要是鉆頭前方的地質構造，而現有的隨鉆聲波測井儀器的聲源無明顯的輻射指向性、也不能對向井外輻射的聲場進行控制，只有很少的一部分能量是向鉆頭前方的地層中輻射。當鉆頭前方存在地質構造時，也只能形成很弱的散射(或反射)波信號，嚴重影響了儀器對鉆頭前方地質構造的探測能力。

因此，如何提供具有定向輻射能力的隨鉆聲波測井儀器的聲源，是當前亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術中的缺陷，本發明提供了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，具有提高隨鉆聲波測井儀器的前視探測能力的有益效果。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于隨鉆前視聲波測井的陣列式聲波輻射裝置，該裝置包括：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。

一實施例中，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。

一實施例中，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。

一實施例中，各所述壓電振子的工作頻率范圍為5kHz至25kHz。

一實施例中，每個所述聲波輻射站包括至少四個所述壓電振子。

一實施例中，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。

一實施例中，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。