[發明專利]一種單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的探頭及方法

在審

• 申請號: 202010420574.X
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111734403A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 張永浩;李新;郭英才;路濤;朱涵斌;王曉冬;賀國芬;陳渝;吳迪;羅燕穎;李楠;劉鵬;李兵
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團測井有限公司
• 主分類號: E21B47/14
• 分類號: E21B47/14;E21B49/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的探頭，其特征在于，包括發射換能器(1)、接收換能器(2)、推靠裝置(3)、隔聲體(4)、外殼、換能器信號線和接線插座；發射換能器(1)和接收換能器(2)固定在隔聲體(4)的一側，推靠裝置(3)固定在隔聲體(4)上與發射換能器(1)相對的一側，推靠裝置(3)打開后推靠探頭，使位于另一側的發射換能器(1)和接收換能器(2)緊貼孔壁巖石，換能器信號線從隔聲體(4)中穿過，接線插座設置在外殼上，發射換能器(1)和接收換能器(2)分別通過接線插座與下井儀器中的信號發生器和信號接收器相連。

2.根據權利要求1所述的單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的探頭，其特征在于，發射換能器(1)和接收換能器(2)均集成一組縱波換能器。

3.根據權利要求1所述的單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的探頭，其特征在于，發射換能器(1)和接收換能器(2)均集成有一組縱波換能器和一組橫波換能器，用于獲取地層巖石縱波和橫波速度。

4.根據權利要求1所述的單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的探頭，其特征在于，加裝多個不同源距的接收換能器(2)，用于采集不同源距的聲波信號，獲取更準確的縱波速度。

5.根據權利要求4所述的單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的探頭，其特征在于，接收換能器(2)的間隔為探頭超聲發射和接收換能器頻率均為1MHz或以上，發射換能器(1)與接收換能器(2)間距，即探頭源距大于10mm。

6.根據權利要求1所述的單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的探頭，其特征在于，推靠裝置(3)中設置液壓伸縮機構、電動伸縮機構或彈簧。

7.基于權利要求1-6所述探頭單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，利用測井、鉆井、錄井、地震和地質資料確定實驗測量深度；在地面利用標準塊對探頭進行標定檢測，得到探頭固有時間；

步驟2，將集成井壁鉆孔及單邊透射法孔內超聲測量探頭的井下儀器下放至步驟1確定的深度，在井壁鉆孔；

步驟3，退出鉆頭，切換單邊透射法孔內超聲測量探頭，放入步驟2所鉆的井壁孔中；

步驟4，打開探頭推靠裝置(3)，使發射換能器(1)和接收換能器(2)與孔壁巖石耦合良好；

步驟5，信號發生器向發射換能器發射脈沖信號，在接收換能器接收并轉換、記錄透射聲波信號；

步驟6，讀取透射波首波到達時間，減去探頭固有時間即為聲波在兩換能器間巖石中的傳播時間，兩換能器距離除以傳播時間即為聲波速度。

8.根據權利要求7所述的單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的方法，其特征在于，標準塊為已知超聲波傳播速度的穩定合金制成的弧面凹槽狀或平板狀標準件，用待標定探頭測量標準件首波到達時間T₁，根據兩換能器間距L及標準件聲波傳播速度V₁，即可得到探頭固有時間T₀：T₀＝T₁－L/V₁。