[發明專利]一種多頻多模聲波測井儀器及其使用方法

在審

• 申請號: 202010575048.0
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN113093285A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 晁永勝;張晉言;紀祝華;李明剛;許大華;溫建平;閆永平;孫鋒;王玉棟;柏強;賈學賓;劉磊;秦欣
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團有限公司;中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司測井公司
• 主分類號: G01V1/44
• 分類號: G01V1/44;G01V1/52
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

本發明涉及礦場地球物理技術領域，具體為一種多頻多模聲波測井儀器：所述的多頻多模聲波測井儀器包括聲波發射探頭、聲波接收探頭兩個部分。發射探頭由大功率多模式發射換能器與接收換能器組成，多頻發射覆蓋100Hz?20kHz，多模發射覆蓋單極縱波、偶極橫波、四極子波和超磁模式四種模式；接收探頭由聲波推靠裝置與多個高精度接收換能器組成,接收頻率范圍為0?30kHz，接收聲系有多個推靠臂，推靠臂由聲波推靠裝置控制。本發明解決井孔周邊地質異常體或裂縫走向的方位探測問題。

技術領域

本發明涉及礦場地球物理中的發射多頻、多模式聲波進入地層進而接收、采集聲波反射波技術領域，具體為一種多頻多模聲波測井儀器。

背景技術

傳統的聲波反射波測井儀器，包括：縱波遠探測測井儀與橫波遠探測測井儀，這兩種儀器探測中均以居中測量為主，發射與接收之間采用結構復雜的隔聲結構，該儀器的特點是在井眼較為規則、地層巖性致密的情況下才能正確地采集到沿井壁傳播的表面滑行波，進而與之后采集到來自井外異常體的反射波進行比較，然后計算確定異常體的走向及形狀等信息，為地層評價提供有力的參數。但是這些儀器在井眼不規則和疏松地層中，首波較弱、存在多峰，因此由于無法準確采集首波，難以得到可靠的滑行直達波，也就難以確定和計算反射波。另外在反射波測井中由于受井筒影響嚴重，會激發各種無用的模式波、管波、斯通利波等，這些無用波形在振幅上要遠遠大于來自異常體的發射波，因此傳統的反射波測井儀器難以對井外的異常體進行方位判斷和識別，也難以對其進行描述與刻畫。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種多頻多模聲波測井儀器。

其技術方案如下：

一種多頻多模反射波測井儀器，包括聲波發射探頭、聲波接收探頭；所述聲波發射探頭由井下電容短節、井下發射控制電子線路、井下發射聲系組成；所述聲波接收探頭由井下采集控制電子線路、井下接收聲系及聲波推靠裝置組成；所述井下電容短節、井下采集控制電子線路、井下接收聲系及聲波推靠裝置、井下發射聲系、井下發射控制電子線路自上而下依次連接組成儀器串，其中所述井下電容短節分別與所述井下采集控制電子線路、井下接收聲系及聲波推靠裝置、井下發射聲系、井下發射控制電子線路電連接。

進一步的，所述井下接收聲系包括貼井壁測量聲系及聲波推靠裝置，所述井壁測量聲系設置于所述聲波推靠裝置上。所述聲波推靠裝置包括圍繞儀器串周向設置若干推靠臂。所述推靠臂為3-6個。所述推靠臂呈周向對稱分布。所述貼井壁測量聲系包括設置于推靠臂的接收換能器。所述接收換能器數量為6-12個。所述井下發射聲系由多個多模發射換能器和接收換能器組成。

更進一步的，所述發射換能器和接收換能器的發射頻帶覆蓋100Hz-1.5kHz、1.5kHz-3kHz、3kHz-5kHz、5kHz-10kHz、10kHz-20kHz的頻帶，頻帶分辨率為100Hz。

更進一步的，一種多頻多模反射波測井儀器的使用方法，包括步驟：

（1）絞車通過電纜將由井下電容短節、井下采集控制電子線路、井下接收聲系、井下發射聲系、井下發射控制電子線路組成的儀器串放至目標深度；

（2）通過7芯電纜給聲波反射波測井儀器供電，同時為井下電容短節補充能量；

（3）地面系統通過7芯電纜把編碼后的控制信號下發至接收探頭中的井下接收采集控制電子線路，井下接收采集控制電子線路對控制信號進行解碼，一路形成聲波發射控制信號送至發射控制電子線路，一路形成推靠控制信號，推靠控制信號驅動伺服機構開腿，使接收聲系中的接收換能器緊貼井壁，聲波發射控制信號由發射控制電子線路驅動后控制發射聲系中的多頻多模換能器發出規律性聲波信號進入地層到達井外異常反射體，聲波發射期間的能量由地面面板經由7芯電纜與井下電容短節共同完成，以保證能量穩定供給；

（4）聲波發射后，來自發射探頭中的接收換能器接收采集主要來自儀器殼體的直達波，同時位于接收聲系貼于井壁的高精度接收換能器接收和采集來自地層的經異常體和界面反射的聲波與部分井孔中激發的模式波，采集到的各種信號井下編碼后經7芯電纜上傳至地面系統。