[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

本發明公開了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，探頭包括發射換能器、接收換能器、推靠裝置、隔聲體、外殼、換能器信號線和接線插座；發射換能器和接收換能器固定在隔聲體的一側，推靠裝置固定在隔聲體上與發射換能器相對的一側，推靠裝置打開后推靠探頭，使位于另一側的發射換能器和接收換能器緊貼孔壁巖石，換能器信號線從隔聲體中穿過，接線插座設置在外殼上，發射換能器和接收換能器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；本發明實現地層巖石聲波參數的原位檢測，保證實驗測量時的溫度、應力狀態、含流體狀態與聲波測井、地震地球物理方法測量時的一致性。

技術領域

本發明屬于石油天然氣勘探開發技術領域，具體涉及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。

背景技術

地層巖石聲學參數可反映地層巖性、孔隙度、力學性質及含流體性質等信息，這些儲層參數的測井解釋評價需要準確的巖心分析資料建模，巖心的聲學參數測量尤為重要。現今巖心聲學參數測量基本都在實驗室中進行，一般將巖心加工成柱塞狀，采用超聲透射法測量巖心縱、橫波速度，進而計算動態彈性參數，也可分析頻率、幅度、衰減等其它聲學特性。但實驗室中測試和實際地層環境存在較大差異，高溫高壓實驗可模擬部分環境，但地層中復雜的溫度、應力及含流體狀態是室內實驗無法完全模擬的，因此實驗室中測得的聲學參數并不能完全代表地層巖石的聲學性質。另外，從地層取心再去實驗室加工、測量的傳統巖石聲波測量方法，實驗結果的應用往往滯后于儲層開發。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供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，有助于實現測量時的溫度、應力狀態、含流體狀態與聲波測井、地震等地球物理方法測量時的一致性，提高巖石聲學參數測量環境的真實性和結果應用的時效性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是，一種單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的探頭，包括發射換能器、接收換能器、推靠裝置、隔聲體、外殼、換能器信號線和接線插座；發射換能器和接收換能器固定在隔聲體的一側，推靠裝置固定在隔聲體上與發射換能器相對的一側，推靠裝置打開后推靠探頭，使位于另一側的發射換能器和接收換能器緊貼孔壁巖石，換能器信號線從隔聲體中穿過，接線插座設置在外殼上，發射換能器和接收換能器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。

發射換能器和接收換能器均集成一組縱波換能器。

發射換能器和接收換能器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。

加裝多個不同源距的接收換能器，用于采集不同源距的聲波信號，獲取更準確的縱波速度。

接收換能器的間隔為探頭超聲發射和接收換能器頻率均為1MHz或以上，發射換能器與接收換能器間距，即探頭源距大于10mm。

推靠裝置中設置液壓伸縮機構、電動伸縮機構或彈簧。

基于本發明所述探頭單邊透射法原位孔內測量地層聲波參數的方法，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，使發射換能器和接收換能器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。