超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置的製作方法

2023-12-11 15:14:37 2

專利名稱：：超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及石油、水文地質勘探領域的測井技術，特別涉及一種超聲成像測井儀器，具體說是一種超聲成像測井儀上使用的具有泥漿補償功能的泥漿補償裝置。
背景技術：
：超聲成像儀器是一種利用超聲換能器發射聲波脈衝且接收反射波幅度和旅行時間來產生井壁圖像的設備。井眼中鑽井流體的超聲衰減在超聲成像測井儀器特性中扮演重要的角色。在井眼中超聲衰減的高值會破壞超聲成像測井儀器圖像。一方面，在小井眼中超聲衰減的高值會在圖像中造成幹擾模式(條帶)。幹擾模式是由於衰減的回波引起，換能器的鳴震和儀器內的超聲反射共同引起回波衰減。另一方面，在大井眼中超聲衰減的高值在屈像中造成散斑、模糊和條痕。散斑和模糊是因為信號減小到噪聲引起的。目前，國內現有的超聲成像測井儀器技術條件為每支超聲成像儀器中含有兩個超聲換能器1.5MHz和0.5MHz。由於聲波傳輸衰減與頻率成正比，現有的技術條件在儀器工作時聲波衰減量較大，嚴重影響了聲波的傳輸效率，在圖像解析度上造成散斑、模糊、條痕和條帶，影響測井曲線和圖像的質量。現在的超聲成像測井儀器沒有泥漿補償設置，不能起到降低聲波在泥漿中衰減的作用。在實際應用中測井儀操作者根據具體的被測井的具體情況來選擇相應的增益、換能器工作頻率、換能器工作激勵電壓，可以使得超聲測井儀器在本身工作方面調試到最佳工作方式。但是在聲波衰減方面沒有直接的措施，信號衰減量還是大，所以現有的技術條件在信號採集上有很大的困難，尤其是在泥漿比重《1.25g/cm3的情況下或井眼中直徑在203.2mm以上的情況下，信號衰減量大，超聲回波的幅度就不容易被檢測到，從而限制了超聲成像測井儀器應用範圍，即只能在泥漿密度相對較小的井中使用超聲成像測井儀器。
發明內容本發明的目的是提供一種超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置，通過改變聲波從換能器到井壁，再返回到換能器的旅行路途中的介質，降低聲波在井眼鑽井泥漿中的衰減，提高檢測到超聲回波幅度，提高超聲成像測井儀器的解析度。克服現有超聲成像測井儀器，在泥漿密度大的井中或井眼較大的井中，不容易被檢測到超聲回波的不足。本發明的目的是這樣來實現的超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置，包括連接段、圓錐體過度段和透聲窗組成，連接段、圓錐體過度段和透聲窗為一個整體，採用聚四氟乙烯材料製成，壁厚在5—8mm之間。兩端為圓筒狀的連接段，外徑在80—90mm之間，連接段的端部有內螺紋。兩端的內螺紋能將超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置連接在超聲成像測井儀器外殼的中間。所述的透聲窗在兩個連接段的中間，透聲窗為一個凸出的圓柱，外徑在150—300腿之間，透聲窗的高度為70—90mm。在連接段與透聲窗之間有圓錐體過度段，圓錐體過度段斜邊的傾斜角在10—20度之間。測井時，將上部連接段和下部連接段分別連接在測井儀器外殼上，內部充滿液壓油。超聲換能器發射的聲波脈衝信號首先通過液壓油液體材料，穿過透聲窗到達井壁。由於透聲窗與井壁的距離僅有20—25mm，也就是說僅有20—25mm距離的泥漿需要聲波脈衝信號穿過。聲波脈衝信號穿過泥漿的距離縮短，使聲波脈衝信號的衰減量很少。接收反射波幅度產生井壁圖像代表井壁的真實情況。本發明的有益效果超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置，允許超聲成像測井儀器應用於152.4—203.2mm的井眼中，而不考慮流體的形態和比重。聚四氟乙烯錐體透聲窗口用來減少幹擾的偶然性和嚴重性。透聲窗兩端傾斜15°用來減少換能器與窗口之間的聲反射，否則會引起回波幹擾。泥漿補償裝置設計成在大於203.2mm的井眼中用於減少信號的衰減量。通過選擇相應尺寸的泥漿補償裝置，使得儀器換能器更接近於井壁，本項技術的關鍵在於採用衰減更低的聚四氟乙烯路徑來取代高衰減流體路徑，從而降低了聲波在井眼中流體的衰減。實驗證明泥漿補償裝置到井壁20mm間隔將會產生好的效果，由於泥漿補償裝置到井壁之間的距離縮小，從而聲波在泥漿中的傳播路徑減小，降低了聲波在泥漿中的傳播衰減。同時減少了超聲成像測井儀器在鑽井中粘卡的風險。理論上，超聲成像測井儀器可以成功的應用於任何井眼直徑中，只要如圖l顯示信號幅度大於噪聲。同時，對於一個好的圖像，在信號與噪聲之間至少有6-dB的餘量。泥漿補償裝置在測井過程中的選擇如下tableseeoriginaldocumentpage5下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置結構剖面示意圖。是實施例1的結構示意圖。圖2為帶有泥漿補償裝置和沒有泥漿補償裝置的超聲信號隨流體超聲衰減的示意圖。圖中，1.儀器外殼，2.連接段，3.圓錐體過度段，4.透聲窗，5.內部固定軸。具體實施方式實施例1。參閱圖1。以一個適合在直徑為165.lmm井壁中測井的超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置為例，進行說明。連接段2、圓錐體過度段3和透聲窗4為一個整體，採用聚四氟乙烯材料製成，壁厚為6mm。兩端連接段2為圓筒狀，外徑為90mm，連接段2的端部有內螺紋。透聲窗4在兩個連接段2的中間，透聲窗4為一個凸出的圓柱，外徑為165.lmm之間，透聲窗4的高度為80mm。在連接段2與透聲窗4之間有圓錐體過度段3，圓錐體過度段3斜邊的傾斜角為15度，超聲成像測井儀器中泥漿補償裝置的上部連接段2和下部連接段2分別連接在測井儀器外殼上，內部充滿液壓油。適應井壁直徑變化時，超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置透聲窗4的度保持不變，為80mm。同時，圓錐體過度段3斜邊的傾斜角度保持不變，為15度。圖1儀器的內部固定軸5的作用是，連接測井的超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置兩端的儀器外殼1，保證儀器的完整性和牢固性。圖2表示的是沒有測井的超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置和帶有273.0mm測井的超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置的超聲反射波信號幅度隨著流體超聲衰減而降低的情況示意圖。噪聲曲線的指數部分是與在標準圓桶窗口與換能器之間的換能器鳴震和聲波反射引起的噪聲相關；噪聲曲線的常數部分對應於超聲成像測井儀器電子噪聲的下限。從圖2中可以明顯觀察到帶有泥漿補償技術的超聲成像儀器在泥漿中信號衰減量小，可以提供大範圍的有用信號，便於儀器採樣和傳輸。權利要求1、一種超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置，包括連接段(2)、圓錐體過度段(3)和透聲窗(4)組成，其特徵是連接段(2)、圓錐體過度段(3)和透聲窗(4)為一個整體，採用聚四氟乙烯材料製成，壁厚在5—8mm之間，兩端連接段(2)為圓筒狀，外徑在80—90mm之間，連接段(2)的端部有內螺紋，所述的透聲窗(4)在兩個連接段(2)的中間，透聲窗(4)為一個凸出的圓柱，外徑在150—300腿之間，透聲窗(4)的高度為70—90mm，在連接段(2)與透聲窗(4)之間有圓錐體過度段(3)，圓錐體過度段(3)斜邊的傾斜角在10—20度之間，上部連接段(2)和下部連接段(2)分別連接在測井儀器外殼上，內部充滿液壓油。2、根據權利要求l所述的超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置，其特徵是透聲窗(4)的高度為80mm，圓錐體過度段(3)斜邊的傾斜角為15度。全文摘要超聲成像測井儀器中的泥漿補償裝置，應用於超聲成像測井儀，是一種具有泥漿補償功能的泥漿補償裝置。特徵是包括連接段、圓錐體過度段和透聲窗組成，連接段、圓錐體過度段和透聲窗為一個整體，採用聚四氟乙烯材料製成，壁厚在3-8mm之間。兩端連接段為圓筒狀，外徑在80-110mm之間，連接段的端部有內螺紋。所述的透聲窗在兩個連接段的中間，透聲窗為一個凸出的圓柱，外徑在150-300mm之間，透聲窗的高度為70-90mm。在連接段與透聲窗之間有圓錐體過度段，圓錐體過度段斜邊的傾斜角為10-20度之間。效果是泥漿補償裝置到井壁的距離縮短，聲波在泥漿中的傳播路徑減少，降低了聲波在泥漿中的傳播衰減；並能減少儀器在鑽井中粘卡的風險。文檔編號G01V9/00GK101122231SQ20071012034公開日2008年2月13日申請日期2007年8月16日優先權日2007年8月16日發明者任麗娟,劉建成,朱文奎,劍李,李亞敏,李文博,葛海婭,賀海龍,賈向東,賈長雨,林鄧,高紅軍申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油集團測井有限公司