自動聲波測井儀及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程物探巖層結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動聲波測井儀及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲波測井是測量和記錄井剖面上層巖的聲學(xué)性質(zhì)，如巖石的聲速、聲幅等的一種 測井方法。聲波測井儀是通過采集聲波在巖層和介質(zhì)中的傳播特性數(shù)據(jù)，從而檢測出巖層 的地質(zhì)特性和技術(shù)狀況的一種裝置。通過采集不同位置，對所得到的各類介質(zhì)的聲波參數(shù) 測試分析，具體包括縱波測試分析、橫波測試分析和三分量測試分析，從而對這一位置的強 度、缺陷等進行評估。聲速可以計算地層孔隙度、巖石力學(xué)參數(shù)、地應(yīng)力和地層壓力;聲幅可 以研究固井質(zhì)量，觀察巖壁情況、裂縫和套損;聲波頻率可以研究油井串槽和巖下流體的流 動情況，測量數(shù)據(jù)可用于巖性識別、孔隙度計算、井眼穩(wěn)定性預(yù)測等，應(yīng)用十分廣泛。
[0003] 利用聲波測井儀測量巖層中某點的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，就必須知道此點的具體位置。然而， 現(xiàn)有的方法主要是先通過采集巖層中不同點位的聲波信號，然后手動測出這些點位的具體 位置，通過對聲波信號的分析，從而得出這些位置的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。此方法操作麻煩，探測裝置 每采集一個點位的聲波數(shù)據(jù)，就需手動的測量此點的位置，以得到具體的位置信息。特別在 巖層較深且測量點位密集的情況下，測得的位置不僅存在較大的誤差，而且需花費大量時 間和精力。因此，研發(fā)高效率，高精度，高穩(wěn)定性的自動測位裝置，使聲波測井儀在采集過程 中自動獲取位置，有著極強的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種自動聲波測井儀及方法，實現(xiàn)了測量分析裝置和采樣裝置一體化 和測量過程的自動化。
[0005] 為達上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0006] -種自動聲波測井儀，包括：
[0007] 聲波測井換能器、編碼器無線測位裝置、聲波數(shù)據(jù)傳輸電纜、工控計算機和聲波數(shù) 據(jù)采集卡；
[0008] 其中，所述聲波測井換能器與所述聲波數(shù)據(jù)傳輸電纜的一端連接，用于根據(jù)采樣 位移間隔自動采集聲波數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述工控計算機；
[0009] 所述聲波數(shù)據(jù)傳輸電纜，用于控制所述聲波測井換能器在巖層中的移動及聲波數(shù) 據(jù)傳輸；
[0010]所述編碼器無線測位裝置用于實時測量所述聲波測井換能器的位移值，并發(fā)送給 所述工控計算機；
[0011] 所述聲波數(shù)據(jù)采集卡用于控制所述聲波測井換能器按照所述采樣位移間隔自動 采集所述聲波數(shù)據(jù)；
[0012] 所述工控計算機用于根據(jù)接收到的所述位移值，設(shè)置采樣位移間隔，并發(fā)送給所 述聲波數(shù)據(jù)采集卡;對所述聲波數(shù)據(jù)進行分析處理。
[0013] 上述自動聲波測井儀中，所述編碼器無線測位裝置包括:高精度增量式編碼器、計 數(shù)模塊、無線通信模塊及電源模塊；
[0014] 所述電源模塊用于為所述編碼器和所述計數(shù)模塊提供電能;所述高精度增量式編 碼器用于產(chǎn)生兩相相位差為90°的方波脈沖，并將所述方波脈沖傳送給所述計數(shù)模塊;所述 計數(shù)模塊用于根據(jù)所述方波脈沖獲得計數(shù)值;所述無線通信模塊用于將所述計數(shù)值發(fā)送給 所述工控計算機；
[0015] 相應(yīng)的，所述工控計算機用于根據(jù)所述計數(shù)值獲得所述位移值。
[0016] 上述自動聲波測井儀中，還包括:三腳架;用于固定所述編碼器無線測位裝置；
[0017] 所述三腳架上設(shè)置有滑輪，所述滑輪與所述編碼器無線測位裝置相接，所述滑輪 隨著所述聲波數(shù)據(jù)傳輸電纜的移動而轉(zhuǎn)動，帶動所述編碼器無線測位裝置轉(zhuǎn)動，實時測量 所述聲波測井換能器的位移值。
[0018] 上述自動聲波測井儀中，所述編碼器無線測位裝置通過無線串口將所述位移值發(fā) 送給所述工控計算機。
[0019] 上述自動聲波測井儀中，所述工控計算機具體用于根據(jù)所述聲波數(shù)據(jù)，通過聲波 參數(shù)測試分析對巖層的強度和缺陷進行檢測評估。
[0020] 上述自動聲波測井儀中，所述聲波測井換能器為TH - IFnS型一發(fā)多收串式聲波測 井換能器，包括一個聲波發(fā)射端和多個聲波接收端;所述聲波發(fā)射端用于發(fā)射聲波信號，所 述聲波接收端用于接收井旁地層界面反射回井中的聲波信號和沿井壁地層傳播的滑行波 信號，并將采集到到所述聲波數(shù)據(jù)發(fā)送給所述工控計算機。
[0021] 上述自動聲波測井儀中，所述聲波數(shù)據(jù)采集卡包括可編程門電路FPGA和硬件電 路。
[0022] 上述自動聲波測井儀中，所述聲波數(shù)據(jù)傳輸電纜包括一根發(fā)射線纜和兩根接收線 纜。
[0023] -種自動聲波測井方法，包括：
[0024] 編碼器無線測位裝置實時測量聲波測井換能器的位移值，并發(fā)送給工控計算機；
[0025] 所述工控計算機根據(jù)所述位移值，設(shè)置采樣位移間隔，將所述采樣位移間隔發(fā)送 給聲波數(shù)據(jù)采集卡；
[0026] 所述聲波數(shù)據(jù)采集卡向所述聲波測井換能器發(fā)送所述采樣位移間隔；
[0027] 所述聲波測井換能器在所述聲波數(shù)據(jù)傳輸電纜的控制下在巖層中移動，并根據(jù)所 述采樣位移間隔自動采集聲波數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述工控計算機；
[0028] 所述工控計算機根據(jù)所述聲波數(shù)據(jù)，分析巖層的強度和缺陷。
[0029] 本發(fā)明提供的自動聲波測井儀及方法，通過應(yīng)用編碼器無線測位裝置，使聲波測 井換能器在移動過程中，能夠自動跟蹤記錄位移值，并根據(jù)設(shè)置好的位移間隔，自動進行采 樣，保存采集到的聲波信號，通過對聲波信號的分析，實現(xiàn)對巖層的強度和缺陷的檢測評 估，從而實現(xiàn)了測量分析裝置和采樣裝置一體化和測量過程的自動化。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1為本發(fā)明實施例提供的自動聲波測井儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明實施例提供的自動聲波測井儀中的編碼器無線測位裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0033]圖3a和圖3b為本發(fā)明實施例中編碼器輸出脈沖信號示意圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明實施例中信號脈沖選通模塊的電路原理圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明實施例中無線串口部分電路示意圖；
[0036] 圖6為M⑶計數(shù)算法的流程圖；
[0037] 圖7位本發(fā)明實施例提供的自動聲波測井方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0039] 圖1為本發(fā)明實施例提供的自動聲波測井儀的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實施例 提供的自動聲波測井