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固井声波成像测井仪

阅读：664发布：2021-02-22

IPRDB可以提供固井声波成像测井仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种油田测井工具，特别涉及一种固井声波成像测井仪。其技术方案是：具有一仪器主体，包括推靠器、变密度短节和电子线路；所述的推靠器由3个以上推靠臂，所述的推靠臂上装有发射换能器和接收换能器。较佳的技术方案是所述的推靠器由六个以环绕方式把整个井周360°分成6个60°等扇区分布的推靠臂。本发明的效果是：由于换能器紧贴套管内壁，采用衰减测量方法，这种测量基本不受套管内大比重井液、井内含气流体以及套管偏心的影响，而这些因素对普通的水泥胶结测量和脉冲回声测量的影响都是非常大的；另外，换能器的几何排列对测量的结果至关重要，极板上的超声波发射换能器和接收换能器的安装位置是具有一定的矩阵关系，信号发射时间受逻辑控制。，下面是固井声波成像测井仪专利的具体信息内容。

1、一种固井声波成像测井仪，包括推靠器、变密度短节(5)和电子线路 控制部分，其特征是：所述的推靠器由三个以上推靠臂(3)，所述的推靠臂(3) 上装有发射换能器(7)和接收换能器(8)。

2、根据权利要求1所述的固井声波成像测井仪，其特征是：所述的推靠器 由六个以环绕方式把整个井周360°分成6个60°等扇区分布的推靠臂(3)组 成。

3、根据权利要求2所述的固井声波成像测井仪，其特征是：所述的推靠器 上的发射换能器(7)和接收换能器(8)的安装位置是按照矩阵关系排列。

说明书全文

一、技术领域：本发明涉及一种油田测井工具，特别涉及一种利用超 声波补偿发射技术和固井声波成像衰减测量方法来测量水泥胶结质量的固井声 波成像测井仪。

二、背景技术：在油田生产开发的中后期，固井质量评价测井是油田 一项重要的测井技术，对解决油井油水串槽等问题起到关键作用，目前使用声 幅测井仪和变密度测井仪来检查固井质量的好坏。然而，声幅测井只能解决套 管与水泥之间界面的胶结情况；变密度测井不仅测量声幅，而且还记录变密度 图VDL，识别VDL地层波的强弱，评价水泥与地层之间的胶结情况。但是这两种 仪器均受微环空、快速地层、泥浆性能变化等因素的影响，其发射、接收均无 定向，测量的声波信息是套管井周360度平均的结果。这样使得测量结果难于 区分套管周围的低抗压强度的水泥，以及套管周围水泥胶结好、但是周围有一 小块在高压时的裂缝这两种情况，且不能识别沟槽的大小，资料解释具有多解 性，另外，测前需在自由套管处刻度，测量时需保持仪器在套管内居中，这在 应用上受到了极大的限制。

三、发明内容：本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提 供一种准确评价固井质量的固井声波成像测井仪。

其技术方案是：具有一仪器主体，包括推靠器、变密度短节和电子线路； 所述的推靠器由3个以上推靠臂，所述的推靠臂上装有发射换能器和接收换能 器。

较佳的技术方案是所述的推靠器由六个以环绕方式把整个井周360°分成6 个60°等扇区分布的推靠臂。

本发明的效果是：由于换能器紧贴套管内壁，这种测量基本不受套管内重 泥浆、井内含气流体以及套管偏心的影响，而这些因素对普通的水泥胶结测量 和脉冲回声测量的影响都是非常大的；另外，换能器的几何排列对测量的结果 至关重要，极板上的超声波发射换能器和接收换能器的安装位置是具有一定的 矩阵关系，信号发射时间受逻辑控制。

四、附图说明：

附图1是本发明的仪器结构图；

附图2是本发明的探测器极板阵列展开示意图。

五、具体实施方式：

结合附图，对本发明作进一步的描述：

根据图1，所有的换能器都安装在六块推靠臂3上，在测井时极板紧贴套管 内壁，进行补偿衰减测井。

图1中的电子线路控制部分1提供仪器工作用的各种电源，根据衰减测量 原理对信号进行处理，并计算每个扇面分区的衰减指数，来评价该分区的套管 外水泥胶结质量；并在逻辑命令控制下进行循环发射和接收，三个位置相对靠 上的三个接收换能器8，通过一个模拟开关来进行选择，再经过高通滤波器来进 行滤波并缓冲，接收板从输入到输出总的增益为100。三个位置相对靠下的三个 接收换能器8，信号的处理和三个上部换能器基本相同，输出信号同样输出到多 路选择器。多路选择器用输出两个加速度计信号X和Y，以及用于在进行刻度时 把选择器的输入端对地短路。一个低通滤波器来对加速度计的输出信号进行积 分整形，时间大约为0.1秒。两片地址译码器通过对SEL0、SEL1和SEL2进行 译码来选择换能器。一片用于“now”换能器，另一片用于“delay”换能器。 译码器的输出可以保持5us内有效，以便在VDL驱动板传来的“now”和“delay” 脉冲的控制下发射。

分线密封体2，连接电子线路板到SBIL晶体和变密度晶体的连线，同时进 行耐压100Mpa密封。推靠器由推靠臂3组成，其中推靠臂3上安装有发射和接 收换能器8，可在逻辑命令控制下进行发射和接收来测量套管外固井水泥的胶结 质量。推靠器电机和电机控制电路4，能在地面系统命令控制下“OPEN”和“CLOSE” 推靠器极板。变密度短节5，用来测量第二界面胶结质量。

根据图2，固井声波成像测井仪以环绕方式在包括井眼周围的六个角度区块 定量测量套管外水泥胶结的完整性。其换能器的排列结构有两个特点：一是采 用补偿声系并使源矩至少相当于工作频率以下3个波长为最佳，能够获得声波 测量的精确结果；二是换能器的工作频率保持对管外条件的高灵敏度。选用换 能器的工作频率为100kHz以上时就能满足上述两个要求。在套管外径为5英寸 时，每个极板之间发射换能器7到接收换能器8以及两个接收器之间的距离大 约都为152毫米。

另外，各部分功能如下：

极板探头推靠器是是仪器测量的关键部分，其中有动密封结构，电机控制 机构等。在井下高温高压的环境下推靠器能够正常地工作，把极板打开贴至井 壁，测井完毕后能够顺利地收回。

仪器接收电路中有七个不同的有混合、平衡输入，增益为20倍前置放大器。 输出端的耦合电容和电阻组成一个截止频率为15KHz的高通滤波器。多路选择 器输出两个加速度计信号X和Y，用于在进行刻度时把选择器的输入端对地短路。 公共信号板上的逻辑信号经过两个寄存器进入到接收电路。每一个时钟脉冲经 过移位寄存器都读入输入信号。当16位数据读入后锁存线就发出一个锁存信号， 在每次超声波发射和加速度计信号读结束时重复整个数据处理过程。

换能器驱动电路包含12个完全相同的高精度的驱动电路来驱动6个极板上 的各个换能器。电路中的300V是为了给换能器的充电电容进行充电，由于部分 布线在泥浆里，导线的长度会不一样。各个场效应管IRF740通过耦合变压器由 IRFD120来驱动。

电机控制板由两个实际上完全相同的电路组成。分别来处理接收到的控制 电机“OPEN”和“CLOSE”状态的逻辑信号。每个电路中有3个场效应管电机的 工作。为防止误操作，电路中还包含有补充逻辑电路以防止电机控制信号M0和 M1同时变成高电平。

为了获得最佳的测量效果，仪器采用了衰减测量方法，最后的测量结果不 仅取决于单个的换能器的灵敏度，同时也可以补偿套管表面不平对测量结果的 影响。这样换能器的几何排列对测量的结果至关重要，极板上的超声波发射换 能器7和接收换能器8的安装位置是具有一定的矩阵关系，信号发射时间受逻 辑控制。

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