專利名稱：四極子源短源距聲波全波測井儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種聲波測井儀，特別涉及一種四極子源短源距聲波全波測井儀。
背景技術(shù)：
聲波測井下井儀是利用聲波換能器來測量裸眼井井壁地質(zhì)特性的測井儀器。目前所采用的聲波換能器大多是壓電陶瓷晶體。發(fā)射晶體和接收晶體之間有一定的距離(稱為源距)，接收之間的距離稱為間距。目前國內(nèi)普遍采用的常規(guī)聲波測井儀均為單極子雙發(fā)雙收結(jié)構(gòu)形式如圖I。時差測量原理如下式所示
= (T1R2 T1R1)HT7R1-T7R7) (/￡s/ m )
2χ *式中-T1R2為T1發(fā)射R2接收時的傳播時間J1R1為T1發(fā)射R1接收的傳播時間；同樣，T2R1' T2R2分別是T2發(fā)射時R” R2接收時的傳播時間；L為R1與R2之間的距離。從上式可見所測的時差A(yù)T與兩個接收換能器所對應(yīng)地層的聲波傳播特性有關(guān)。兩個發(fā)射可以補(bǔ)償由于井眼不規(guī)則所造成的誤差。上式是目前常規(guī)聲波測井的基本原理。其源距一般為O. Sm,間距為O. 4m。該儀器由于電路、結(jié)構(gòu)簡單，源距短，所測量的只是地層縱波時差Α >，而地層的其它聲學(xué)參量無
法或取，如橫波時差Mi、斯通利波時差A(yù)^r等。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，同時
對地層聲波傳播特性的深入研究，國內(nèi)外已先后研制開發(fā)出新型的長源距、多極子聲波測井儀。這種新型儀器，由于源距長，它能在時間域分離出由于傳播速度不同(在同一地層中)的各種波(如縱波、橫波和斯通利波)。三種波在時間軸上排列次序如圖2，圖2中①.排列時序?yàn)榭v波P②.橫波S③.斯通利波ST。在常規(guī)短距源距測井儀測量時，雖然這三種波也都存在，但是由于源距短，三種波重疊在一起，無法將這些信息提取出來。即使在長源距儀器測量時，當(dāng)遇到軟地層時橫波也無法測到，這是因?yàn)閷浀貙覸s〈 Vf (地層橫波速度Vs小于井液聲速Vf)，折射角小于入射角，即使入射角為90° ,也不會出現(xiàn)沿界面滑射的橫波，這就是普遍認(rèn)為軟地層不存在臨界折射橫波的原因。為了克服在軟地層中測不到橫波，采用偶極子源產(chǎn)生的彎曲波來代替橫波，而彎曲波可以在各種地層中傳播。但彎曲波是一種頻散波，即波長越長速度越快。只有當(dāng)彎曲波的頻率低于其截止頻率時，彎曲波的傳播速度Vf等于地層橫波速度\，因此在資料處理時應(yīng)作頻散校正。從前面分析可見，前一種聲波測井儀是單極發(fā)射接收的常規(guī)短源距補(bǔ)償聲波測井
儀，測量的是地層縱波時差，無法提取更多的地層信息。但該儀器因長度短、重量輕、電
路及機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，仍得到各油田的廣泛應(yīng)用。而后一種長源距正交多極子聲波測井儀是近期才研制的一種新型儀器。它可以獲取地層更多信息。它是由單極、偶極組合的多發(fā)射、多接收的聲波儀器，但它因長度長、重量重，電路及機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測井現(xiàn)場工人工作強(qiáng)度大，測速慢，測井成本高等缺點(diǎn)，目前主要用于探井勘探。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種四極子源的短源距聲波測井儀，并且四極子聲源采用正弦低頻激勵，所測的扭轉(zhuǎn)波可直接替代地層橫波，可以省去頻散校正。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種四極子源短源距聲波全波測井儀，包括承壓鋼筒和聲系部分，承壓鋼筒內(nèi)設(shè)置有控制電路及儀器電子線路，聲系部分設(shè)置有發(fā)射器和接收器以及位于發(fā)射器和接收器之間的聲系隔聲體，其中，發(fā)射器采用四極子聲波發(fā)射換能器；接收器用四個以上的偶極換能器或四極子接收換能器，用于接收經(jīng)地層傳播的信號；所述四極子聲波發(fā)射換能器既作單極發(fā)射，又作四極發(fā)射，由控制電路的控制激勵信號產(chǎn)生電路對四極子聲波發(fā)射換能器的發(fā)射電路進(jìn)行控制，當(dāng)選擇單極發(fā)射模式時，激勵信號產(chǎn)生電路發(fā)出脈沖觸發(fā)發(fā)射電路，當(dāng)選擇四極發(fā)射模式時，激勵信號產(chǎn)生電路發(fā)出低頻正弦波觸發(fā)發(fā)射電路，該低頻正弦波的頻率低于截止頻率(四極子振型產(chǎn)生的扭曲波具有頻散特 性，其最低頻時的群速度、相速度相等，并等于地層的橫波速度，該最低頻率就是四極子振型的截止頻率。)，使四極子聲波發(fā)射換能器產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)波N直接替代地層橫波。四極子聲波發(fā)射換能器本身具有有單極子發(fā)射、四極子發(fā)射和交替發(fā)射三種模式，模式的選擇受地面系統(tǒng)控制。源距(發(fā)射器與接收器之間的距離)范圍為O. Sm到I. Sm,間距(接收器之間的距離)范圍為O. 15m到O. 40mο有益效果1、本實(shí)用新型提供一種四極子源的短源距聲波測井儀，并且四極子聲源采用正弦低頻激勵，所測的扭轉(zhuǎn)波可直接替代地層橫波，可以省去頻散校正。2、本實(shí)用新型的測井儀器具有結(jié)構(gòu)簡單，低成本，能夠滿足全井段縱波，橫波，斯通利波測量的短源距聲波測井儀器。3、通過本專利可以有效的縮短儀器的長度，降低成本，是適合油田開發(fā)井測井的新型全波聲波測井儀器，使常規(guī)短源距聲波測井儀器具有橫波和斯通利波測量功能。

圖I是常規(guī)聲波測井儀聲系結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是全波列波形排序圖；圖3是四極子源聲系結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是四極子源聲波測井儀器電路框圖；圖5是四極子源聲波測井儀器示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見圖3 圖5，一種四極子源短源距聲波全波測井儀，其外觀參見圖
5。圖5中，標(biāo)號I為儀器電子線路承壓鋼筒，2為儀器的聲系部分，3為電子線路，4為儀器上接頭，5為儀器中間接頭，6為聲系隔聲體，7為四極子發(fā)射換能器，8、9、10、11分別為四極子接收換能器?？刂齐娐泛蛢x器電子線路設(shè)置在承壓鋼筒I內(nèi)。發(fā)射器位于聲系末端，采用四極子聲波發(fā)射換能器；接收器用四極子換能器(或者用四個以上的偶極換能器)，用于接收經(jīng)地層傳播的信號。源距(發(fā)射器與接收器之間的距離)范圍為O. Sm到I. 2m,間距(接收器之間的距離)范圍為O. 15m到O. 20m。參見圖3，源距為O. 90m,間距均為O. 15m。所述四極子聲波發(fā)射換能器既作單極發(fā)射，又作四極發(fā)射。四極子聲波發(fā)射換能器工作于單極方式還是四極方式，由控制電路進(jìn)行控制?？刂齐娐泛锌刂萍钚盘柈a(chǎn)生電路，激勵信號產(chǎn)生電路對四極子聲波發(fā)射換能器進(jìn)行控制，參見圖4，當(dāng)選擇單極發(fā)射模式時，激勵信號產(chǎn)生電路發(fā)出脈沖觸發(fā)發(fā)射電路，通過采用低頻脈沖激勵地層的斯通利波進(jìn)行斯通利波測量。當(dāng)選擇四極發(fā)射模式時，激勵信號產(chǎn)生電路發(fā)出低頻正弦波觸發(fā)發(fā)射電路，采用低頻正弦脈沖激勵(主頻在地層四極子聲源的截止頻率附近)所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)波N直接替代地層橫波，其傳播速度接近地層橫波速度，在信息處理時可免去頻散校正。 上述方案可以在短源距的情況下，獲得全波列(縱波、橫波及斯通利波)信號的測量。
權(quán)利要求1.一種四極子源短源距聲波全波測井儀，包括承壓鋼筒和聲系部分，承壓鋼筒內(nèi)設(shè)置有控制電路及儀器電子線路，聲系部分設(shè)置有發(fā)射器和接收器以及位于發(fā)射器和接收器之間的聲系隔聲體，其特征是發(fā)射器采用四極子聲波發(fā)射換能器；接收器用四個以上的偶極換能器或四極子接收換能器，用于接收經(jīng)地層傳播的信號；所述四極子聲波發(fā)射換能器既作單極發(fā)射，又作四極發(fā)射，由控制電路的控制激勵信號產(chǎn)生電路對四極子聲波發(fā)射換能器的發(fā)射電路進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四極子源短源距聲波全波測井儀，其特征是發(fā)射器與接收器之間的距離，即源距范圍為O. Sm到I. Sm ;接收器之間的距離，即間距范圍為O. 15m到O.40m。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種四極子源短源距聲波全波測井儀，發(fā)射器采用四極子聲波發(fā)射換能器；接收器用四個以上的偶極換能器或四極子接收換能器；所述四極子聲波發(fā)射換能器既作單極子發(fā)射，又作四極子發(fā)射，也可交替發(fā)射，當(dāng)選擇單極子發(fā)射模式時，激勵信號產(chǎn)生電路發(fā)出脈沖觸發(fā)發(fā)射電路，當(dāng)選擇四極子發(fā)射模式時，激勵信號產(chǎn)生電路發(fā)出低頻正弦波觸發(fā)發(fā)射電路，該低頻正弦波的頻率在四極子振型的頻散曲線的截止頻率附近處，使四極子聲波發(fā)射換能器產(chǎn)生一個扭曲波N直接替代地層橫波。本實(shí)用新型提供一種四極子源的短源距聲波測井儀，并且四極子聲源采用正弦低頻激勵，所測的扭曲波可直接替代地層橫波，可以省去頻散校正。
文檔編號E21B49/00GK202788824SQ201220428128
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者王軍杰, 王武營, 張博, 鄧方青, 常平平, 劉峰, 成思, 喬喜梅, 殷謙, 周祥熹 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所