固井聲波成像測井儀的製作方法
2023-12-11 15:33:17
專利名稱：固井聲波成像測井儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種油田測井工具，特別涉及一種利用超聲波補償發射技術和固井聲波成像衰減測量方法來測量水泥膠結質量的固井聲波成像測井儀。
背景技術：
在油田生產開發的中後期，固井質量評價測井是油田一項重要的測井技術，對解決油井油水串槽等問題起到關鍵作用，目前使用聲幅測井儀和變密度測井儀來檢查固井質量的好壞。然而，聲幅測井只能解決套管與水泥之間界面的膠結情況；變密度測井不僅測量聲幅，而且還記錄變密度圖VDL，識別VDL地層波的強弱，評價水泥與地層之間的膠結情況。但是這兩種儀器均受微環空、快速地層、泥漿性能變化等因素的影響，其發射、接收均無定向，測量的聲波信息是套管井周360度平均的結果。這樣使得測量結果難於區分套管周圍的低抗壓強度的水泥，以及套管周圍水泥膠結好、但是周圍有一小塊在高壓時的裂縫這兩種情況，且不能識別溝槽的大小，資料解釋具有多解性，另外，測前需在自由套管處刻度，測量時需保持儀器在套管內居中，這在應用上受到了極大的限制。
發明內容
本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種準確評價固井質量的固井聲波成像測井儀。
其技術方案是具有一儀器主體，包括推靠器、變密度短節和電子線路；所述的推靠器由3個以上推靠臂，所述的推靠臂上裝有發射換能器和接收換能器。
較佳的技術方案是所述的推靠器由六個以環繞方式把整個井周360°分成6個60°等扇區分布的推靠臂。
本發明的效果是由於換能器緊貼套管內壁，這種測量基本不受套管內重泥漿、井內含氣流體以及套管偏心的影響，而這些因素對普通的水泥膠結測量和脈衝回聲測量的影響都是非常大的；另外，換能器的幾何排列對測量的結果至關重要，極板上的超聲波發射換能器和接收換能器的安裝位置是具有一定的矩陣關係，信號發射時間受邏輯控制。
四
附圖1是本發明的儀器結構圖；附圖2是本發明的探測器極板陣列展開示意圖。
五具體實施例方式結合附圖，對本發明作進一步的描述根據圖1，所有的換能器都安裝在六塊推靠臂3上，在測井時極板緊貼套管內壁，進行補償衰減測井。
圖1中的電子線路控制部分1提供儀器工作用的各種電源，根據衰減測量原理對信號進行處理，並計算每個扇面分區的衰減指數，來評價該分區的套管外水泥膠結質量；並在邏輯命令控制下進行循環發射和接收，三個位置相對靠上的三個接收換能器8，通過一個模擬開關來進行選擇，再經過高通濾波器來進行濾波並緩衝，接收板從輸入到輸出總的增益為100。三個位置相對靠下的三個接收換能器8，信號的處理和三個上部換能器基本相同，輸出信號同樣輸出到多路選擇器。多路選擇器用輸出兩個加速度計信號X和Y，以及用於在進行刻度時把選擇器的輸入端對地短路。一個低通濾波器來對加速度計的輸出信號進行積分整形，時間大約為0.1秒。兩片地址解碼器通過對SEL0、SEL1和SEL2進行解碼來選擇換能器。一片用於「now」換能器，另一片用於「delay」換能器。解碼器的輸出可以保持5us內有效，以便在VDL驅動板傳來的「now」和「delay」脈衝的控制下發射。
分線密封體2，連接電子線路板到SBIL晶體和變密度晶體的連線，同時進行耐壓100Mpa密封。推靠器由推靠臂3組成，其中推靠臂3上安裝有發射和接收換能器8，可在邏輯命令控制下進行發射和接收來測量套管外固井水泥的膠結質量。推靠器電機和電機控制電路4，能在地面系統命令控制下「OPEN」和「CLOSE」推靠器極板。變密度短節5，用來測量第二界面膠結質量。
根據圖2，固井聲波成像測井儀以環繞方式在包括井眼周圍的六個角度區塊定量測量套管外水泥膠結的完整性。其換能器的排列結構有兩個特點一是採用補償聲系並使源矩至少相當於工作頻率以下3個波長為最佳，能夠獲得聲波測量的精確結果；二是換能器的工作頻率保持對管外條件的高靈敏度。選用換能器的工作頻率為100kHz以上時就能滿足上述兩個要求。在套管外徑為5英寸時，每個極板之間發射換能器7到接收換能器8以及兩個接收器之間的距離大約都為152毫米。
另外，各部分功能如下極板探頭推靠器是是儀器測量的關鍵部分，其中有動密封結構，電機控制機構等。在井下高溫高壓的環境下推靠器能夠正常地工作，把極板打開貼至井壁，測井完畢後能夠順利地收回。
儀器接收電路中有七個不同的有混合、平衡輸入，增益為20倍前置放大器。輸出端的耦合電容和電阻組成一個截止頻率為15KHz的高通濾波器。多路選擇器輸出兩個加速度計信號X和Y，用於在進行刻度時把選擇器的輸入端對地短路。公共信號板上的邏輯信號經過兩個寄存器進入到接收電路。每一個時鐘脈衝經過移位寄存器都讀入輸入信號。當16位數據讀入後鎖存線就發出一個鎖存信號，在每次超聲波發射和加速度計信號讀結束時重複整個數據處理過程。
換能器驅動電路包含12個完全相同的高精度的驅動電路來驅動6個極板上的各個換能器。電路中的300V是為了給換能器的充電電容進行充電，由於部分布線在泥漿裡，導線的長度會不一樣。各個場效應管IRF740通過耦合變壓器由IRFD120來驅動。
電機控制板由兩個實際上完全相同的電路組成。分別來處理接收到的控制電機「OPEN」和「CLOSE」狀態的邏輯信號。每個電路中有3個場效應管電機的工作。為防止誤操作，電路中還包含有補充邏輯電路以防止電機控制信號M0和M1同時變成高電平。
為了獲得最佳的測量效果，儀器採用了衰減測量方法，最後的測量結果不僅取決於單個的換能器的靈敏度，同時也可以補償套管表面不平對測量結果的影響。這樣換能器的幾何排列對測量的結果至關重要，極板上的超聲波發射換能器7和接收換能器8的安裝位置是具有一定的矩陣關係，信號發射時間受邏輯控制。
權利要求
1.一種固井聲波成像測井儀，包括推靠器、變密度短節(5)和電子線路控制部分，其特徵是所述的推靠器由三個以上推靠臂(3)，所述的推靠臂(3)上裝有發射換能器(7)和接收換能器(8)。
2.根據權利要求1所述的固井聲波成像測井儀，其特徵是所述的推靠器由六個以環繞方式把整個井周360°分成6個60°等扇區分布的推靠臂(3)組成。
3.根據權利要求2所述的固井聲波成像測井儀，其特徵是所述的推靠器上的發射換能器(7)和接收換能器(8)的安裝位置是按照矩陣關係排列。
全文摘要
本發明涉及一種油田測井工具，特別涉及一種固井聲波成像測井儀。其技術方案是具有一儀器主體，包括推靠器、變密度短節和電子線路；所述的推靠器由3個以上推靠臂，所述的推靠臂上裝有發射換能器和接收換能器。較佳的技術方案是所述的推靠器由六個以環繞方式把整個井周360°分成6個60°等扇區分布的推靠臂。本發明的效果是由於換能器緊貼套管內壁，採用衰減測量方法，這種測量基本不受套管內大比重井液、井內含氣流體以及套管偏心的影響，而這些因素對普通的水泥膠結測量和脈衝回聲測量的影響都是非常大的；另外，換能器的幾何排列對測量的結果至關重要，極板上的超聲波發射換能器和接收換能器的安裝位置是具有一定的矩陣關係，信號發射時間受邏輯控制。
文檔編號E21B47/14GK1702295SQ200510043798
公開日2005年11月30日 申請日期2005年6月17日 優先權日2005年6月17日
發明者許玉俊, 王長文, 張立鵬, 辛鵬來 申請人:中國石化集團勝利石油管理局測井公司