一種全井眼掃描偶極聲波陣列聲系的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型涉及油田地質(zhì)勘探聲波測(cè)井配套聲源裝置領(lǐng)域，涉及石油工程測(cè)井中裸眼井和套管井的地層聲學(xué)參數(shù)測(cè)量。具體是一種實(shí)現(xiàn)利用偶極子源探測(cè)和接收地層各項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)的全井眼掃描偶極聲波陣列聲系。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]現(xiàn)有的地質(zhì)勘探領(lǐng)域中，偶極子聲波測(cè)井已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。由于偶極子聲波具有方位發(fā)射、方位接收的特點(diǎn)，通過測(cè)得的地層橫波各項(xiàng)異性及各項(xiàng)異性方位角，可以確定地層巖性的分布方向，裂縫地層的評(píng)價(jià)，以及進(jìn)行地層應(yīng)力場(chǎng)分析。偶極子聲波測(cè)井廣泛采用一個(gè)偶極聲源和八組90°正交分布的四分量換能器陣列。由于其在弱各項(xiàng)異性地層周向分辨能力有限，測(cè)量盲區(qū)較大，斯倫貝謝的Sonic Scanner提出了新的設(shè)計(jì)思路，將接收晶體增加到13個(gè)，每個(gè)接收探頭在圓周方向上有8個(gè)扇區(qū)，能夠同時(shí)接收到兩組方位差45°的正交偶極子原始測(cè)井波形，可以計(jì)算兩次各向異性方位角。由于將圓周分成8個(gè)扇區(qū)，每個(gè)接收探頭所占據(jù)的弧長(zhǎng)減小，導(dǎo)致了接收幅度、靈敏度降低。如果要進(jìn)行偶極聲波遠(yuǎn)探測(cè)，則接收靈敏度達(dá)不到所需的要求。天津大學(xué)沈建國(guó)教授提出了一種將接收陣列的八個(gè)四分量探頭分為兩組，1、3、5、7 —組和2、4、6、8 —組，其方位相差45°，也可以獲得兩條地層各項(xiàng)異性方位角曲線，解決了八扇區(qū)接收探頭接收靈敏度降低問題，卻使儀器的接受間距加大，使其縱向分辨率降低。
[0005]【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0006]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出了一種由電機(jī)帶動(dòng)偶極接收陣列旋轉(zhuǎn)對(duì)井眼進(jìn)行360°全方位掃描接收，既可以測(cè)量近井眼地層的橫波慢度和地層各項(xiàng)異性，又可以接收井外地層深處反射回來(lái)的反射波，判斷井外地質(zhì)反射體的各項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)，以確定其形狀和方位的全井眼掃描偶級(jí)聲波陣列聲系。
[0007]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案:
[0008]—種全井眼掃描偶極聲波陣列聲系，包括分別連接在隔聲體上、下端的偶極接收聲系和偶極發(fā)射聲系，偶極接收聲系與步進(jìn)電機(jī)連接并構(gòu)成360°全方位掃描旋轉(zhuǎn)。
[0009]上述方案進(jìn)一步包括:
[0010]所述偶極接收聲系由4個(gè)或4個(gè)以上四分量的偶極接收探頭組成，每個(gè)接收探頭之間間距固定；所述隔聲體是由多個(gè)合瓣組成的脊椎結(jié)構(gòu)隔聲體；所述偶極發(fā)射聲系包括一個(gè)主頻小于5Khz的偶極聲源和一個(gè)主頻小于1.2Khz的低頻偶極聲源。
[0011]偶極接收聲系每次旋轉(zhuǎn)為15°方位角的整數(shù)倍；所述偶極發(fā)射聲系包括一個(gè)主頻4Khz的偶極聲源和一個(gè)主頻IKhz的低頻偶極聲源。
[0012]步進(jìn)電機(jī)和偶極接收探頭陣列全部包裹在一皮囊中，并注滿硅油。
[0013]本實(shí)用新型技術(shù)效果:
[0014]偶極接收陣列探頭總成在一個(gè)步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，可以對(duì)井眼進(jìn)行360°全方位掃描接收；偶極發(fā)射聲源采用兩種頻率，一個(gè)主頻<5Khz的常規(guī)偶極聲源和一個(gè)低頻(主頻〈1.2Khz)大功率交叉偶極遠(yuǎn)探測(cè)發(fā)射聲源。采用四分量全井眼方位掃描接收技術(shù)，在保證接收靈敏度的情況下，消除了方位各項(xiàng)異性接收盲區(qū)。本實(shí)用新型既可以測(cè)量近井眼地層的橫波慢度和地層各項(xiàng)異性，又可以接收井外地層深處反射回來(lái)的反射波，判斷井外地質(zhì)反射體的各項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)，以確定其形狀和方位。
[0015]尤其是利用低頻IKHz偶極發(fā)射聲源可以有效地探測(cè)井旁的地質(zhì)構(gòu)造，包括裂縫、斷層、傾斜地層界面、水平井的油儲(chǔ)邊界。利用4KHz正交偶極發(fā)射聲源可以評(píng)價(jià)地層裂縫、溶蝕空洞，慢速地層和各向異性地層的橫波慢度計(jì)算，評(píng)價(jià)地層滲透率、各向異性以及非均質(zhì)性等。
[0016]【附圖說(shuō)明】:
[0017]圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的總體示意圖。
[0018]【具體實(shí)施方式】:
[0019]參見圖1，本實(shí)用新型最上面為一個(gè)步進(jìn)電機(jī)1，下面帶動(dòng)一個(gè)偶極接收聲系2(也稱偶極接收陣列總成)旋轉(zhuǎn)，此偶極接收陣列總成由超過4個(gè)四分量的偶極接收探頭組成，每個(gè)接收探頭之間間距固定。接收總成每次旋轉(zhuǎn)為15°的整數(shù)倍，可以360°全方位掃描接收地層來(lái)的聲波信號(hào)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到地面發(fā)送的控制信號(hào)時(shí)，開始轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一次，可使接收陣列轉(zhuǎn)動(dòng)15°方位角。
[0020]其步進(jìn)電機(jī)和偶極接收探頭陣列全部包裹在一皮囊中，并注滿硅油。
[0021]接收探頭陣列下面為可變長(zhǎng)度隔聲體3，通過加工不同長(zhǎng)度的由η (η>1)個(gè)合瓣組成的脊椎結(jié)構(gòu)的隔聲體，并將其不同長(zhǎng)度的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)源距的可調(diào)。它能在整個(gè)頻率范圍內(nèi)有效的隔離聲能量。根據(jù)井眼的地質(zhì)情況選擇合適長(zhǎng)度的隔聲體，以此來(lái)確定源距和探測(cè)深度。
[0022]隔聲體下面為偶極發(fā)射聲系(也稱多頻偶極陣列聲源)。上部連接一個(gè)主頻<5Khz的交叉偶極聲源4向地層發(fā)射低頻聲波，激發(fā)井孔中的低頻撓曲波。主要用來(lái)測(cè)量近井眼的橫波慢度和地層各項(xiàng)異性。在其下部連接一個(gè)低頻(主頻〈1.2Khz)大功率交叉偶極發(fā)射聲源總成5 (也稱低頻偶極聲源)，主要用來(lái)接收地層深處反射回來(lái)的反射波。利用具有方位發(fā)射的互成90°的X、Y方向偶極聲源和具有方位接收特性的接收聲系接收反射波信號(hào)來(lái)獲得遠(yuǎn)場(chǎng)地層各項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)。
[0023]其多頻偶極陣列聲源裝置全部包裹在一皮囊中，并注滿硅油。
[0024]本實(shí)用新型優(yōu)選的結(jié)構(gòu)由隔聲體下面連接的4KHz偶極聲源4和IKHz偶極聲源5在發(fā)射控制電子線路的控制下，向地層分時(shí)發(fā)射低頻撓曲波。一個(gè)偶極接收陣列總成2在步進(jìn)電機(jī)I的帶動(dòng)下，根據(jù)地面操作人員下發(fā)命令的控制旋轉(zhuǎn)不同的角度，接收從地層中反射回來(lái)的反射波和近井眼的撓曲波。接收陣列下面連接隔聲體3，隔絕井眼中的直達(dá)波。隔聲體3的長(zhǎng)短可調(diào)，通過不同長(zhǎng)度隔聲體的組合，來(lái)調(diào)節(jié)源距的大小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全井眼掃描偶極聲波陣列聲系，包括:分別連接在隔聲體上、下端的偶極接收聲系和偶極發(fā)射聲系，其特征是:偶極接收聲系與步進(jìn)電機(jī)連接并構(gòu)成360°全方位掃描旋轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全井眼掃描偶極聲波陣列聲系，其特征是:所述偶極接收聲系由4個(gè)或4個(gè)以上四分量的偶極接收探頭組成，每個(gè)接收探頭之間間距固定；所述隔聲體是由多個(gè)合瓣組成的脊椎結(jié)構(gòu)隔聲體；所述偶極發(fā)射聲系包括一個(gè)主頻小于5Khz的偶極聲源和一個(gè)主頻小于1.2Khz的低頻偶極聲源。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全井眼掃描偶極聲波陣列聲系，其特征是:偶極接收聲系每次旋轉(zhuǎn)為15°方位角的整數(shù)倍；所述偶極發(fā)射聲系包括一個(gè)主頻4Khz的偶極聲源和一個(gè)主頻IKhz的低頻偶極聲源。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3所述的全井眼掃描偶極聲波陣列聲系，其特征是:步進(jìn)電機(jī)和偶極接收探頭陣列全部包裹在一皮囊中，并注滿硅油。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種全井眼掃描偶級(jí)聲波陣列聲系，包括分別連接在隔聲體上、下端的偶極接收聲系和偶極發(fā)射聲系，偶極接收聲系與步進(jìn)電機(jī)連接并構(gòu)成360°全方位掃描旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型的偶極接收陣列探頭總成在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，可以對(duì)井眼進(jìn)行360°全方位掃描接收；偶極發(fā)射聲源采用兩種頻率，一個(gè)主頻<5Khz的常規(guī)偶極聲源和一個(gè)低頻（主頻<1.2Khz）大功率交叉偶極遠(yuǎn)探測(cè)發(fā)射聲源。采用四分量全井眼方位掃描接收技術(shù)，在保證接收靈敏度的情況下，消除了方位各項(xiàng)異性接收盲區(qū)。本實(shí)用新型既可以測(cè)量近井眼地層的橫波慢度和地層各項(xiàng)異性，又可以接收井外地層深處反射回來(lái)的反射波，判斷井外地質(zhì)反射體的各項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)，以確定其形狀和方位。
【IPC分類】E21B47/14, E21B49/00
【公開號(hào)】CN204877453
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520466498
【發(fā)明人】晁永勝, 朱留方, 紀(jì)祝華, 任燕敏, 沈洪楚, 閆永平
【申請(qǐng)人】中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司測(cè)井公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月2日