聲波測井儀器設(shè)計(jì)機(jī)理研究

1、<p>　　聲波測井儀器設(shè)計(jì)機(jī)理研究</p><p>　　摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場對于石油的需求量越來越多，因而對于測井儀器性能要求越來越嚴(yán)格。本文通過對聲波測井儀器的發(fā)展進(jìn)行研究，從聲波測井儀器基本參數(shù)選擇、接受換能器、測試系統(tǒng)三個方面出發(fā)，對聲波測井儀器的設(shè)計(jì)機(jī)理進(jìn)行研究，并結(jié)合聲波測井儀器在高溫高壓環(huán)境中的性能要求，提出較為完善的設(shè)計(jì)原則，以確保石油勘探過程的順利進(jìn)行。 </p>

2、;<p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場對于石油資源的需求量越來越大，但是石油由于其屬于不可再生資源而儲量越來越小[1]，隨著勝利油田、大慶油田、中原油田等油井的開發(fā)逐漸進(jìn)入后期階段，因而如何提高測井設(shè)備的勘探效率對于確保我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。實(shí)際的生產(chǎn)勘探過程中，主要考慮各地質(zhì)層的分布情況、所檢測區(qū)域石油的儲量、檢測設(shè)備

3、的安裝是否正確等。通過利用聲波測井儀器中產(chǎn)生的聲波的速度、振幅來確定石油儲量情況。聲波測井技術(shù)的發(fā)展需要各方面技術(shù)的綜合發(fā)展，而在聲波測井發(fā)展的初始階段，往往只能獲取較少的數(shù)據(jù)，且可靠性較低，而隨著計(jì)算機(jī)及測控技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)巖土力學(xué)等的發(fā)展，使得測井儀器技術(shù)的發(fā)展取得長足的進(jìn)步。 </p><p>　　國內(nèi)外對于聲波測井儀器技術(shù)的發(fā)展都做出了巨大的貢獻(xiàn)，最早的測井儀器是由法國依據(jù)高低電位轉(zhuǎn)變機(jī)理來設(shè)計(jì)，能夠初步

4、了解到井下的情況，測井儀器的發(fā)展分別經(jīng)歷了地球物理測井誕生階段、數(shù)字化測井階段、數(shù)控測井階段，而隨著二十一世界的發(fā)展，集成電路的發(fā)展使得測井儀器的設(shè)計(jì)越來越完善。本文組要從聲波測井儀器基本參數(shù)選擇、接受換能器、測試系統(tǒng)三個方面出發(fā)，對聲波測井儀器的設(shè)計(jì)機(jī)理進(jìn)行研究，并結(jié)合聲波測井儀器在高溫高壓環(huán)境中的性能要求，提出較為完善的設(shè)計(jì)原則，以確保石油勘探過程的順利進(jìn)行，確保我國的石油儲量。 </p><p>　　一、聲

5、波測井儀器的發(fā)展綜述 </p><p>　　經(jīng)過國內(nèi)外幾十年的研究，形成了逐漸完善的測井儀器設(shè)計(jì)機(jī)理和完善的聲波測井儀器，主要有：水泥膠結(jié)聲波測井儀、聲波成像測井儀、全波列聲波測井儀、偶極子聲波測井儀，因而主要從這四個方面進(jìn)行分析和總結(jié)，對我國測井儀器技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行綜合敘述。我國早期采用的水泥膠結(jié)聲波測井技術(shù)通過記錄在其套管中沿著井中軸向進(jìn)行傳播，其技術(shù)特點(diǎn)在于快速、簡單、大體上可信，缺點(diǎn)是對于空間套管的評價較低

6、，縱向分辨率低[2]。而后又發(fā)展出了井下直觀圖像的測井方法--聲波成像測井儀，可以對裂縫儲集層形成完善的檢測和評價，然而由于其測試速度太慢，成像水平較低，因而隨著社會技術(shù)的進(jìn)步，已逐漸被淘汰。而隨后提出的長源距聲波測井，獲得了滑行縱波、瑞利波、管波、滑行橫波等時間軸上的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并且所設(shè)計(jì)的陣列聲波測井儀器具有線陣測量、高分辨率測量、套管井中水泥膠結(jié)測量、井眼補(bǔ)償聲波測量等四大功能。并且可以用多種頻率的聲學(xué)探頭組合實(shí)現(xiàn)不同部位接著的

7、探測。后來又發(fā)展出了偶極子橫波測井儀，通過使用偶極子聲波測井，能夠獲得對于石油儲備情況的精確確定。 </p><p>　　二、聲波測井儀器設(shè)計(jì)機(jī)理 </p><p>　　1. 聲波測井儀器相關(guān)參數(shù) </p><p>　　聲波測井儀器基本參數(shù)的選擇在聲波儀器的設(shè)計(jì)的過程中占有主要意義，在設(shè)計(jì)時必須首先考慮基本參數(shù)的選用，并且各個參數(shù)之間本身存在著相互之間的制約影響作用

8、，從這些參數(shù)的影響因素角度出發(fā)，來確定聲波測井儀器的設(shè)計(jì)機(jī)理，以使其符合石油勘探開發(fā)中的性能要求，設(shè)計(jì)中主要要考慮的原則包括：源距L、聲波間隙發(fā)射頻率fT、間距Ls、儀器測速V等，因?yàn)檫@些原則影響著儀器的薄層分辨能力，并且能夠正確檢測縱波首波等。 </p><p>　　2. 接收換能器隔聲設(shè)計(jì) </p><p>　　在聲波測井儀器的設(shè)計(jì)過程中，發(fā)射、接收換能器之間的隔聲以及接收換能器之間的

9、隔聲設(shè)計(jì)也占有什么重要的位置，其隔聲設(shè)計(jì)對于儀器性能有著很大影響，一旦設(shè)計(jì)出來的隔振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合適，便會造成特殊井的勘探開發(fā)工作出現(xiàn)異常，從而致使獲得的測井?dāng)?shù)據(jù)資料無法使用，特別對于陣列聲波的設(shè)計(jì)過程中，必須選擇合適的隔聲效果。而在我國現(xiàn)行隔聲器的設(shè)計(jì)過程中，需要不斷調(diào)整材料配比和隔聲器結(jié)構(gòu)，進(jìn)而得到最優(yōu)化的隔聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)石油勘探開發(fā)過程中多的測井?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在隔聲器的設(shè)計(jì)中，必須要充分考慮聲波測井波動學(xué)的一些理論成果和聲波

10、傳播的物理模型，并需要對接受換能器連接部分的歌聲特性進(jìn)行研究，進(jìn)而得到較好的接收器隔聲效果。 </p><p>　　3. 聲波測井儀器測試系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　聲波測井系統(tǒng)是指用于測量鉆井過程中井眼中的縱波、橫波及其他類型的利波的傳輸特征，得到衰減后的速度，根據(jù)其衰減特性可以判斷地層的孔隙度、巖性、地層滲透率等特性。而實(shí)際的的油氣勘探過程往往需要面對各種各樣的惡劣環(huán)境和地質(zhì)條件，

11、故而在聲波測井儀器的設(shè)計(jì)過程中，必須建立與之相適應(yīng)的完善的鉆井儀器測試系統(tǒng)，以確保測井儀器進(jìn)行作業(yè)過程中的可靠性、穩(wěn)定性、作業(yè)時間和時效。聲波測井儀器主要分為控制電路和聲系兩個部分，采用多極子陣列聲波測井儀器接收器換能器結(jié)構(gòu)，用四個發(fā)射換能器組合而成的發(fā)射部分，通過地面系統(tǒng)按照時序和指令控制井下的各種儀器，主要采用的地面系統(tǒng)為ELIS地面系統(tǒng)，并根據(jù)該測井儀器的工作原理構(gòu)建測試系統(tǒng)，并選擇聲波數(shù)據(jù)仿真模塊，測試系統(tǒng)與各個井下電路的儀器之

12、間進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令通信，按模塊進(jìn)行劃分，主要的模塊有：聲系仿真模塊、換能器測試模塊、EDIB總線測試模塊組成，通過井下儀器模擬通道板、井下儀器發(fā)射短節(jié)、井下儀器下端、井下儀器CPU控制板等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且電路的布局過程要遵循一定的原則，所有的電路都要儀器核心元件為中心進(jìn)行布局，各個元器件的排列應(yīng)該均勻、整齊、緊湊，并且便于安裝調(diào)試。測試</p><p><b>　　三、結(jié)論 </b><

13、/p><p>　　本文主要介紹了測井的發(fā)展情況，并對外國內(nèi)對于測井儀器研究進(jìn)行綜合概述，進(jìn)而分析了影響油氣勘探開發(fā)過程中的各個參數(shù)對于測井過程中信息的影響，接著研究了接收隔能器隔振設(shè)計(jì)的影響因素，最后對于聲波測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合研究，確定了聲波測井儀器設(shè)計(jì)中需要考慮的各種因素，從而確定了聲波測井儀器設(shè)計(jì)機(jī)理。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p