一種八方位高靈敏度噪聲測井儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于測井技術(shù)的領(lǐng)域，涉及一種八方位高靈敏度噪聲測井儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著工業(yè)不斷增長以及國內(nèi)的生活水平進一步的提高這些都加大了我國對 能源的需求，而在這些能源中，石油扮演著不可或缺的重要角色，在交通運輸業(yè)、工業(yè)和農(nóng) 業(yè)中。
[0003] 在石油測井過程中需要大量的井下信息，如地層特性、井眼的信息等，可通過測井 方法來獲取這些井下信息。傳統(tǒng)的有線測井，如將探針安裝在地層傳感器上通過一個電纜 線將其放入井眼內(nèi)。將探針從井眼內(nèi)上提，測量井眼周圍的地層特性信息。而傳統(tǒng)的噪聲測 井就是在一定的壓力梯度下，通過流體在狹窄的孔道里流動時會產(chǎn)生湍流噪聲，研究噪聲 的頻率特征和幅度特性，從而確定井下油與水的流動所發(fā)出的噪聲的情況。
[0004] 現(xiàn)有的噪聲測井的裝置，在方位上測得不是很準確，無法準確測得測井信息，導致 在抽取到井底的石油內(nèi)含有水，且抽到石油不夠純。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種八方位高靈敏度噪聲測井 儀，利用單個接收換能器對目標進行定向，提高了噪聲測井的效率和精確度。
[0006] 為達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種八方位高靈敏度噪聲測井儀，包括接收換能器、電子倉、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和電 源;所述的接收換能器包括壓電陶瓷圓筒，沿壓電陶瓷圓筒周方向其內(nèi)、外壁上等間距覆蓋 有四組銀電極，壓電陶瓷圓筒內(nèi)、外壁上位置對應的兩個銀電極形成一組，每組的兩個銀電 極連在一起，各組銀電極之間的壓電陶瓷圓筒極化方向與壓電陶瓷圓筒的半徑方向平行， 各組銀電極之間的壓電陶瓷圓筒極化后形成四組沿壓電陶瓷圓筒圓周方向間隔交替的正 電極和負電極，壓電陶瓷圓筒內(nèi)部為正電極、外部為負電極，通過正電極與負電極形成四對 信號輸出端；
[0008] 所述的電子倉中包括四路分別與接收換能器四對信號輸出端連接的信號處理通 道，還包括有A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路和CAN總線;各路信號處理通道均包括前置預處 理電路，低通濾波電路，可變增益放大電路和電壓放大電路，單片機控制電路分別與A/D轉(zhuǎn) 換電路連接、CAN總線及各路信號處理通道的可變增益放大電路連接，接收換能器接收到的 聲音信號經(jīng)聲-電轉(zhuǎn)換得到電信號，微弱的電信號通過前置預處理電路，可變增益放大電 路，電壓放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路處理后送到CAN總線，通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊傳送到井上的地面 系統(tǒng)。
[0009] 進一步，所述的接收換能器外部覆蓋有橡皮囊，接收換能器內(nèi)部裝有支架，支架前 端設(shè)有密封架，支架后端裝有管卡，所述支架，密封架和壓電陶瓷圓筒形成一個密封倉，一 端連接接收換能器的內(nèi)部電纜穿過密封倉與電子倉連接。
[0010] 進一步，所述壓電陶瓷圓筒內(nèi)、外壁上位置對應的兩個銀電極通過覆蓋在壓電陶 瓷圓筒頂部或底部邊緣上的銀橋連接在一起。
[0011] 進一步，所述壓電陶瓷圓筒內(nèi)、外壁上的四組銀電極通過絲網(wǎng)印刷形成。
[0012] 進一步，所述預處理電路增益為20,可變增益放大電路為30。
[0013] -種噪聲監(jiān)測方法，將噪聲測井儀放入井底由接收換能器的內(nèi)部的4個正電極與 相對應的外部4個負電極依次連在一起，引出4路聲壓信號，將井下接收換能器接收到的4路 信號傳送到地面系統(tǒng)，通過地面系統(tǒng)將接收到的4路聲壓信號;再由聲壓梯度求得水平與垂 直方向的振速信號，通過聲強流公式，合成8個方向的噪聲信號。對合成的8個方向噪聲信號 的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的分析處理，如果其中一路信號相比其他信號幅度變化在3dB~10dB，則判 斷為有泄露的發(fā)生；如果8路信號的其中一路信號的幅度變化低于3dB，則判斷為沒有泄露 發(fā)生，并可以得到哪一個方向的信號的噪聲最大和最小。
[0014] 進一步，設(shè)接收換能器輸出的4路聲壓信號為P(t)，并由聲壓梯度與振速之間的關(guān) 系求出速度的水平信號Vx(t)，速度的垂直信號V Y(t)，Vx(t)與VY(t)具有偶極子指向性，具 體方法如下：
[0015] 當接收換能器中輸出4路信號為是？1，？2，？3，？4，分別位于坐標軸上，壓電陶瓷圓 筒的半徑為r，液體的密度為P，則井中的噪聲的聲壓值為P = PX+P2+P3+P4，該噪聲信號的水 平速度為
，該噪聲的信號的垂直速度為
'?出， 聲壓信號p(t)與振速信號v(t)的乘積為聲強流，在各向同性噪聲場中，聲壓與振速是相互獨立 的，矢量接收換能器的偶極子的指向性能夠進行電子的旋轉(zhuǎn)，當電子旋轉(zhuǎn)后矢量接收換能器的 組合指向性
，其中，爐為引導方位，改變爐的值 能夠旋轉(zhuǎn)組合指向性Vc;爐為Vc的極大值方向;聲壓和行適當?shù)慕M合，聲矢量接收換能器能夠 形成多種指向性，其中，由于單邊指向性的公式
L 電 子旋轉(zhuǎn)其引導方向識將產(chǎn)生相應的I，現(xiàn)取兩個相隔確度的波束輸1 t '
tl, 和 計算^與。的相關(guān)運算并經(jīng)過歸一化處理可得：
） 式中：
，當約與％取不同的值時，通過上式得到不同方向的倍頻窄波束指向性 圖。
[0016] 本實用新型八方位高靈敏度噪聲測井儀，利用單個接收換能器對目標進行定向， 而且在一定的條件下與目標源的頻率范圍無關(guān)，具有很強的抗干擾性，與傳統(tǒng)的探測設(shè)備 相比，減少了重量和尺寸。將該裝置放入井底由接收換能器的內(nèi)部的4個正電極與相對應的 外部4個負電極依次連在一起，就可以引出4路聲壓信號，并且這4路沿著坐標軸不同方向的 信號的聲壓信號，由相應的公式合成三路信號分別是:聲壓信號Ρ，垂直的速度信號Vy，水平 的速度信號Vx，通過將這三路信號進行處理理論合成八個方向，確定八個方向的噪聲的波 束的轉(zhuǎn)變，這樣提高了噪聲測井的效率和精確度。
[0017] 解決了現(xiàn)有噪聲測井裝置的沒有方向性，并且適合在低頻工作，同時不會出現(xiàn)嚴 重的信號失真的現(xiàn)象，抗干擾性強，也適合與氣體鉆井的工作范圍，該噪聲測井裝置在矢量 探測和高靈敏上發(fā)揮最佳的優(yōu)勢的問題，結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，體積小，功耗低等特點。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型噪聲測井儀連接系統(tǒng)示意圖；
[0019] 圖2為本實用新型噪聲測井儀的剖面圖；
[0020] 圖3為換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3(a)為壓電陶瓷圓筒的示意圖；
[0022] 圖3(b)為壓電陶瓷圓筒的內(nèi)部信號輸出示意圖；
[0023] 圖4為噪聲聲矢量倍頻窄波束的8方向的指向性圖；
[0024] 圖4(a)為倍頻窄波束的0度指向性圖；
[0025]圖4(b)為倍頻窄波束的45度指向性圖；
[0026] 圖4(c)為倍頻窄波束的90度指向性圖；
[0027] 圖4(d)為倍頻窄波束的135度指向性圖；
[0028] 圖4(e)為倍頻窄波束的180度指向性圖；
[0029] 圖4(f)為倍頻窄波束的225度指向性圖；
[0030] 圖4(g)為倍頻窄波束的270度指向性圖；
[0031]圖4(h)為倍頻窄波束的315度指向性圖；
[0032] 圖5為本實用新型一種八方位高靈敏度噪聲測井儀的原理框圖；
[0033] 圖6為本實用新型一種八方位高靈敏度噪聲測井儀的電路原理圖；
[0034] 圖6(a)為前置預處理電路，低通濾波電路，可變增益放大電路，電壓放大電路和A/ D轉(zhuǎn)換電路；
[0035] 圖6(b)為單片機控制電路和CAN總線電路；
[0036] 圖中：1為井中液體，2為接收換能器;3為射孔;4為地層;5為水泥層;6為電子倉;7 為外部電纜;8為固井套管；201為后殼體;202為電子倉;203為內(nèi)部電纜;204為管卡；205為 橡皮囊；206為壓電陶瓷圓筒；207為支架；208為密封架；209為前殼體；20601為正電極； 20602為負電極；20603為絕緣體。
【具體實施方式】
[0037] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部 的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提 下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0038] 如圖1和圖2所示，本實用新型的八方位高靈敏度噪聲測井儀，由接收換能器2,電 子倉202,數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和電源組成;前殼體209是噪聲測井裝置的前面的探測外殼體，內(nèi)部 設(shè)有接收換能器，通過壓電陶瓷極化后作為接收換能器，在接收換能器的外邊包有橡皮囊 205,橡皮囊205與換能器之間涂硅油為了保護換能器，換能器的內(nèi)部裝有壓電陶瓷，該支架 的前端設(shè)有，該支架的后端裝有管卡204,那么由支架207,密封架208,壓電陶瓷圓筒206的 內(nèi)部形成一個密封倉，內(nèi)部電纜203穿過密封倉與電子