扇區水泥膠結測井儀的製作方法
2023-12-11 13:38:32 1
專利名稱：扇區水泥膠結測井儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油測井領域中一種測量固井水泥膠結質量的
專用工具，特別涉及一種對固井的I、 n界面膠結特徵進行360。顯
示成像測井的專用儀器。
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。目前油田使用 聲幅水泥膠結測井和聲波變密度測井作為常規的水泥膠結測井儀，來 測量套管與水泥之間界面的膠結情況，利用這種測井方式其發射和接
收均無定向，只能反映套管周圍360。水泥膠結的平均狀況，不能反 映套管周圍不同方位的水泥膠結狀況，這樣測量就難以區分圍繞套管 的低抗壓強度的水泥，以及套管周圍水泥膠結好但周長中有一小區塊 水泥隔離差等情況，再加上水泥密度、套管厚度、儀器偏心等因素的 影響，使得評價結果存在偏差和多解性。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種扇區水泥膠結測井儀，克服了原有 儀器在使用中的局限性，水泥成像圖能直觀、準確、詳細地反映水泥 溝槽和空隙。
實現本實用新型目的的技術方案是一種扇區水泥膠結測井儀，包 括陣列聲波密度短節、傳感器系統及配套的電子線路，其特徵是傳感器系統中含有六個推靠測量臂，每個推靠臂極板上裝有一組換能器， 且每組換能器上有兩個發射換能器和一個接收換能器。
其中所述的六個推靠測量臂以環繞方式把整個井周360°分成6
個60°等扇面分布。
其中所述的發射換能器和接收換能器的安裝位置是按照矩陣關 系排列。
其中所述的發射換能器有兩個發射單元，且每個發射單元為1/4 波長。
本實用新型是石油測井領域固井水泥膠結質量測井專用儀器，儀 器採用目前最先進的推靠臂式分扇區水泥膠結測井方案。儀器分6扇 區測量固井水泥膠結質量，它採用六組換能器和陣列聲波密度短節， 對套管水泥膠結質量進行井下成像，可以更細微地對水泥膠結強度、 裂縫、氣泡等進行分析，特別適用於對水泥膠結強度要求較高的井。
本實用新型為推靠式貼井壁測量，採用六扇區測量水泥膠結質 量，它是一種新型的水泥膠結測井儀，它不受微環空、快速地層、泥 漿性能變化等因素的影響，水泥成像圖能直觀、準確、詳細地反映水 泥溝槽和空隙。克服了原有儀器在使用中的局限性。
本實用新型每個接收器接收相鄰極板上發射器發射的聲波，這樣 就可以測出一組聲幅曲線，每條曲線顯示一定張開角內扇面內水泥的 膠結狀況，這樣就可以顯示套管周圍不同方位處水泥的膠結情況，進 一步提高檢査固井質量的精度。
圖1是聲波極板整列圖。
圖2是測量極板360。展開示意圖。
圖3是換能器發射接收示意圖。
圖4是聲波換能器增強技術示意圖。
圖5是電路原理圖。
圖6是本實用新型儀器結構圖。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型作進一步描述。
如圖6所示，本實用新型主要由陣列聲波密度短節l、傳感器系 統及配套的電子線路5組成。傳感器系統有六個推靠測量臂2，每個 極板上裝有兩個發射換能器4和一個接收換能器3，相鄰兩極板之間 的夾角為60度。測井時，推靠測量臂2將六個安裝有發射換能器4 和接受換能器3的極板推靠到井臂，六個極板把整個井周360°分成 6個60°等扇面的扇區及分成6個120。等扇面的扇區。對每個扇區 用高頻(lOOKHz)聲波發射接收，分別在環繞圓周方向以120°近源 距0.2m測量一次；以60°源距0.375m測量一次；在偏心聲源理論 圖版的支持下，處理測量波形的相位信息分別對固井的I、 II界面膠 結特徵進行分扇區精細測量，並且以成像的方式顯示360。的膠結特 徵。
(1)換能器排列
本實用新型以環繞方式在包括整個井眼的6個區塊定量測量水泥膠結的完整性。6組聲波換能器安裝在6個極板上，測井時，通過 動力推靠使得極板與套管內壁接觸，以便進行補償衰減測量，聲波極
板陣列如圖l所示，6個極板按360度方向展開後如圖2所示；6組
換能器的組合測量能對水泥膠結質量從縱向和橫向沿套管周邊進行 定量測量。這種測量方法屬於偏心聲源激發的三維聲場的運用，在每
個儀器分區中，利用4個鄰近極板上的2個發射器和2個接收器組成 的聲系從兩個方向來測量聲波衰減，在操作次序方面，發射器Tl發 射，測量R2和R3處的聲幅，定義為A12和A13，如圖3所示， 然後T4發射，測量聲幅為A42和A43。按下式計算出衰減 衰減=10 lg[ (A12 XA43) / (A13 XA42)]
兩次測量結果組合在一起求出補償後數值，它不取決於接收器靈 敏度或發射器的能量。這種測量過程對6個分區中每一個進行重複。 這種發射和接收器的排列也補償了套管表面不平和內壁有殘留水泥 的影響，在整個範圍內完全進行補償。 (2)聲束的控制
本實用新型採用聲波換能器增強技術使極板上發射換能器的輸 出得以加強。這種技術利用兩個發射單元(每個為1/4波長)控制 發射器的方向特性，從所要求的方向最遠的單元首先發射，當聲波從 第一單元通過第二單元時，第二單元發射，從而增強了該預定方向上
的聲波能量，如圖4所示；因聲波強度隨幅度的平方變化，使得有效實際測井過程中通過輸入已知的套管參數和水泥參數，如套管外 徑、水泥壓縮指數等，計算出發射延遲時間等參數輸送到井下儀器， 對儀器的刻度和測量參數進行有效設置，從而進一步提高儀器的測量 精度。
兩個井下加速度計用來確定下井儀相對方位，從而確定下井儀相 對於井斜的零度測量臂的相對方位。
(4) VDL測量
本實用新型除對水泥膠結質量從縱向和橫向沿套管周邊進行定 量扇區測量外，實際測井過程中，還掛接有VDL測井短節，實現常規 聲波變密度測井，作為本實用新型的輔助測量。
(5) 綜合解釋
本實用新型測量數據經傳輸短節上傳至數控成像測井地面系統，
處理結果用兩種測井圖表示主測井圖和分區陣列圖。主測井圖與普 通水泥膠結測井圖格式類似，顯示水泥膠結聲幅、最小和平均衰減曲 線、特徵波形或變密度顯示、對比曲線和接箍定位曲線。平均衰減曲 線是6個區塊測量結果的平均值，最小衰減曲線代表最小衰減的
60°區塊。這兩條曲線用同一比例尺並行顯示，標出的兩條衰減曲線 的幅度差表示套管某一側缺失水泥。分區陣列圖以360度成像的形式 定量顯示6個經過圖形增強處理的補償衰減測量值。
(6) 電路原理
如圖五所示，電路分為電源模塊、電容器板、極板接收板、極板 驅動板、VDL驅動板、馬達控制等幾部分。本實用新型可以通過32芯標準接頭和兩種傳輸短節相連，它的
供電為150V來自傳輸短節，同時也為接在它下方的儀器提供150V電 源，它接收傳輸短節輸出的數位訊號(DATA, CLOCK, LATCH, SYNC),並按 傳輸短節的指令控制極板和VDL的狀態.
它的輸出為兩路模擬信號:LLREC和L—REC.其中U一REC輸出的是 上極板的接收信號;L—REC輸出的是下極板的接收信號以及VDL接收 信號，還有X， Y加速度計的信號也從L—REC輸出.
儀器線路系統由以下兩部分組成線路骨架部分和過線密封接頭 組件。過線密封接頭組件是儀器傳感器部分與線路部分的過渡連接 段，不但起到高壓井液和向常壓線路部分的壓力隔離作用，而且解決 了把儀器高壓井液端向常壓線路部分的電連接問題及絕緣問題。在結 構設計上，將多達42根電源線與信號線隔離並且分層分股走線，解 決了幹擾問題。
線路骨架分為上、下兩個骨架，用加速度傳感器支架連接起來。 骨架採用工字梁結構，線路板和元器件分布在工字梁兩側的平面上。
權利要求1、一種扇區水泥膠結測井儀，包括陣列聲波密度短節(1)、傳感器系統及配套的電子線路(5)，其特徵是傳感器系統中含有六個推靠測量臂(2)，每個推靠測量臂極板上裝有一組換能器，且每組換能器上有兩個發射換能器(4)和一個接收換能器(3)。
2、 如權利要求1所述的一種扇區水泥膠結測井儀，其特徵是所述的 六個推靠測量臂(2)以環繞方式把整個井周360°分成6個60°等扇 面分布。
3、 如權利要求1所述的一種扇區水泥膠結測井儀，其特徵是所述的 發射換能器(4)和接收換能器(3)的安裝位置是按照矩陣關係排列。
4、 如權利要求1所述的一種扇區水泥膠結測井儀，其特徵是所述的 發射換能器(4)有兩個發射單元，且每個發射單元為1/ 4波長。
專利摘要本實用新型提供一種扇區水泥膠結測井儀，包括陣列聲波密度短節、傳感器系統及配套的電子線路，其特徵是傳感器系統中含有六個推靠測量臂，每個推靠測量臂極板上裝有一組換能器，且每組換能器上有兩個發射換能器和一個接收換能器。本實用新型為推靠式貼井壁測量，採用六扇區測量水泥膠結質量，它是一種新型的水泥膠結測井儀，它不受微環空、快速地層、泥漿性能變化等因素的影響，水泥成像圖能直觀、準確、詳細地反映水泥溝槽和空隙。
文檔編號E21B49/00GK201236700SQ20082002995
公開日2009年5月13日 申請日期2008年8月15日 優先權日2008年8月15日
發明者傑 任, 任小寧, 易迪峰, 波 薛, 詹保平, 韓紅毅 申請人:西安威盛電子儀器有限公司