[發(fā)明專利]一種井下聲系

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910072214.2
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109594977A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王東;趙剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中科云聲（蘇州）電子科技有限公司
• 主分類號: E21B47/14
• 分類號: E21B47/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種井下聲系，包括發(fā)射聲系短節(jié)和接收聲系短節(jié)，所述發(fā)射聲系短節(jié)包括第一聲系單元和第二聲系單元，所述第一聲系單元、第二聲系單元和接收聲系短節(jié)分別通過連結(jié)接頭連接測量儀器。所述井下聲系結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸設(shè)計(jì)滿足海上風(fēng)電塔基聲波遠(yuǎn)探測成像與評價(jià)系統(tǒng)的測量環(huán)境，聲系采用了彈性體灌封的大功率單極子縱波發(fā)射換能器，優(yōu)化設(shè)計(jì)了彈性體灌封的低頻寬帶正交偶極發(fā)射換能器，選擇了高靈敏度接收換能器和接收控制電路一體化的接收聲系，保證了聲系發(fā)射的大功率、低頻和足夠的帶寬，以及接收聲系的高靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海上風(fēng)電勘探設(shè)計(jì)和海上探測測井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種井下聲系。

背景技術(shù)

海上風(fēng)電勘探設(shè)計(jì)是海上風(fēng)電前期工作必備的環(huán)節(jié)，是海上風(fēng)電塔基建設(shè)、建造的基礎(chǔ)。海上風(fēng)電塔基的設(shè)計(jì)評價(jià)主要包括幾種技術(shù)途徑，即常規(guī)物探技術(shù)，井下測量技術(shù)和鉆孔取樣技術(shù)，每種技術(shù)又包括不同的實(shí)現(xiàn)方法，并形成多種測量和實(shí)施儀器產(chǎn)品。其中，井下測量技術(shù)是非常重要的技術(shù)之一，同樣，井下測量技術(shù)也包括多種測量方法和測量儀器，例如，井下電阻率測量儀器、井下放射性測量儀器、井眼直徑測量儀器和井下聲波測量儀器等產(chǎn)品。

井下聲波測量儀器是指在海上風(fēng)電塔基鉆井完成以后，將裝有傳感器或者探頭的聲系和控制單元的井下聲波測量儀器放到井眼中完成測量，儀器通過電纜完成地面系統(tǒng)的供電，遙傳控制以及提升或下放等，在儀器實(shí)施測井時(shí)，聲波發(fā)射傳感器發(fā)射聲波，聲波通過井孔流體的耦合，聲波信號在井孔地層中傳播，在不同的界面處發(fā)生透射、折射和反射等聲波能量和模式的轉(zhuǎn)換，然后聲波信號被接收傳感器接收(地層回波信號)，回波信號通過電纜和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議上傳到地面采集控制系統(tǒng)，地面系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理處理，并計(jì)算出地層各種模式波的特征數(shù)據(jù)(速度和衰減等)，利用相關(guān)算法對這些特征數(shù)據(jù)提取分析，完成對井下地層巖性的特性參數(shù)獲取，以及井眼附近地質(zhì)結(jié)構(gòu)體的探測評價(jià)。

目前井下發(fā)射聲系主要采用兩種方式，單極子聲系和偶極子聲系發(fā)射，其中單極子聲系實(shí)現(xiàn)單極子縱波測量的激勵(lì)，偶極子聲系完成彎曲橫波測量的激勵(lì)，接收聲系完成縱波、橫波等各種模式波的接收。目前，井下聲系單元面臨的主要問題包括，第一，聲系工作頻率高且?guī)捿^窄。現(xiàn)有儀器聲系發(fā)射工作頻率較高，單極子在10-15kHz之間，偶極子在1-6kHz之間，工作帶寬是通過諧振峰的組合來實(shí)現(xiàn)的，發(fā)射帶寬明顯受限，而風(fēng)電塔基部分的地層，屬于非常疏松和高孔隙地層，可能含氣，也可能含有多種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)地質(zhì)體，發(fā)射聲系的高頻聲波信號衰減非常嚴(yán)重，因此，目前的發(fā)射聲系設(shè)計(jì)，無法滿足塔基區(qū)域的地層和地層中的地質(zhì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行全面評價(jià)和探測。第二，接收聲系靈敏度較低，目前的接收聲系，局限于井下環(huán)境條件的限制，接收聲系靈敏度較低，一般在-230dB到-200dB的范圍內(nèi)，因風(fēng)電塔基地層的疏松特性，接收聲波信號非常弱小，低靈敏度的接收聲系無法獲得與地層和地質(zhì)結(jié)構(gòu)體評價(jià)相關(guān)多種模式波的信號。第三，聲系規(guī)格尺度較大且采用復(fù)雜繁瑣的硅油密封封裝，海上塔基探測的鉆孔較小，井眼直徑一般在90-150mm的范圍內(nèi)，現(xiàn)有聲系直徑一般都大于108mm，為耦合和密封要求，一般對聲系采用了抽真空的硅油充填辦法，封裝、安裝、維護(hù)非常耗時(shí)耗力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種井下聲系單元，采用了低頻的發(fā)射聲系，頻率低于1kHz，使得低頻的聲波信號能在疏松的地層中傳播衰減更小，采用復(fù)合結(jié)構(gòu)的拓展發(fā)射帶寬設(shè)計(jì)使得發(fā)射聲系適于風(fēng)電塔基各種復(fù)雜地層的探測，在低頻段對發(fā)射傳感器進(jìn)行激勵(lì)控制，可以使傳感器的效率達(dá)到最佳。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種井下聲系，包括發(fā)射聲系短節(jié)和接收聲系短節(jié)，所述發(fā)射聲系短節(jié)和接收聲系短節(jié)分別通過連結(jié)接頭連接測量儀器。