专利名称：一种在钻铤上变径隔声的随钻声波测井方法及装置的制作方法
一种在钻铤上变径隔声的随钻声波测井方法及装置
背景技术：
本发明属于 应用地球物理/声学测井技术。具体而言，本发明是一种在随钻条件下，通过在不同截面的钻铤上安装的发射和接收换能器对井周围地层的声学参数进行测量的技术。
背景技术：
由于石油、天然气勘探和开发的需要，随钻测井技术近年来发展很快，并被大量使用。作为这种技术的一个主要方面之一的随钻声波测井技术，也已经问世二十多年。随钻声波测井的目的是在钻井过程中确定地层纵波，横波速度，为油气田的勘探和开发提供重要信息。例如利用测得的地震波(即弹性波)速度模型与地震勘探数据相结合，可以实时确定地层界面的位置，估计地层孔隙压力等。对于这些方面的应用，可以用随钻声波测井来代替常规的电缆声波测井，并可以节省大量的井架占用时间，这在深海钻探中尤其重要。然而，同其它随钻技术相比，随钻声波技术也是一门复杂而造价昂贵的技术。这与这门技术中的关键技术之一，随钻仪器的隔声技术有着密切的关系。在纵波的随钻测井中会激发出一种沿着钻铤传播的导波(从声学理论上来讲，这种波为圆柱型钻铤中的拉伸波)。若不作隔声处理，钻铤波将会在测井的波形数据中占主导地位，从而严重的妨碍对地层中传来的纵波的测量。迄今为止的所有随钻声波的隔声技术，包括早期的[1]，中期的[2’3]及近期M的随钻测井仪器，都采用在发射和接收换能器之间周期性(或准周期性)刻槽的方法来阻隔沿着钻铤传播的波。有的仪器[2’3]不仅在钻铤的外壁，而且在其内壁上进行刻槽。
图1给出了这种刻槽的示意图。刻槽一般是沿着钻铤的轴向刻上一系列凹凸状的周期性构造，凹凸构造之间的长度L约为[5]
权利要求
1.一种在钻铤上变径隔声的随钻声波测井方法，利用拉伸波在钻铤中传播时，频率响应上存在固有阻带这一现象，对不同横截面积，即不同内、外径，不同固有阻带的钻铤加以组合并且使这些阻带在频率上首尾相互重叠或相连，使组合后的有效阻带比单个钻铤的阻带大为拓宽；将发射系统中的调频器对信号发生器产生的脉冲信号进行调整，使发射信号的中心频率或整个发射信号的功率谱都位于变径钻铤组合的钻铤波的阻带的范围内；对接收器上采集的波形中占主导地位的地层声波信号直接进行处理，提取地层的声波参数。
2.一种在钻铤上变径隔声的随钻声波测井方法，利用拉伸波在钻铤中传播时，频率响应上存在固有阻带这一现象，对不同横截面积，即不同内、外径，不同固有阻带的钻铤加以组合并且使这些阻带在频率上首尾相互重叠或相连，使组合后的有效阻带比单个钻铤的阻带大为拓宽；将发射系统中的调频器对信号发生器产生的脉冲信号进行调整，激发包括低频的Stoneley波，也包括较高频率的钻铤波，以及沿井壁地层传播的声波在内的宽带声波信号，对这种宽带声波信号可进行两种采集，一是为井下实时处理进行的采集；二是为钻后处理进行的采集；在第一种采集中，将接收系统中的模拟滤波器的带宽设置与变径钻铤组合的阻带一致，滤波后信号的主要成份即为沿井壁地层传播的声波，采集后的波形数据可供实时处理之用；在第二种采集中，接收系统的模拟滤波器为宽带设置，频率从一千到二万赫兹的范围，这样采集的波形数据由微处理器存贮，供钻后处理；在钻后处理过程中，对数据进行数字滤波，把数字滤波器的频率范围设为数千赫兹可以提取出Stoneley声波信号； 把滤波器的频率范围设置在随钻仪器中的变径钻铤组合的阻带之内，可以提取出地层的声波信号。
3.一种在钻铤上变径隔声的随钻声波测井装置，由若干段钻铤首尾相接，其特征在于， 所述若干段钻铤的内径为变径结构，以形成不同变径尺寸、不同阻带的钻铤组合；所述变径的次数依如下条件确定首先，不同内径尺寸的各钻铤的固有阻带应有一定的重叠或者首尾相连；其次，源到第一次变径处的距离，两变径处之间钻铤的长度，以及最后一次变径处到接收器的距离均不应小于一个波长，以保证沿钻铤传播的声场是以导波的形式传播。
全文摘要
本发明公开了一种在钻铤上变径隔声的随钻声波测井方法及装置，利用拉伸波在钻铤中传播时，频率响应上存在固有阻带这一现象，对不同横截面积，不同固有阻带的钻铤加以组合并且使这些阻带在频率上首尾相互重叠或相连，使组合后的有效阻带比单个钻铤的阻带大为拓宽；将发射系统中的调频器对信号发生器产生的脉冲信号进行调整，使发射信号的中心频率或整个发射信号的功率谱都位于变径钻铤组合的钻铤波的阻带的范围内；对接收器上采集的波形中占主导地位的地层声波信号直接进行处理，提取地层的声波参数。本发明采用不同于刻槽方法的原理来解决对钻铤波进行隔声的技术问题，可以避免刻槽对钻铤强度的不利影响，降低随钻声波仪器的造价和使用成本。
文档编号G01V1/40GK102322258SQ20111029959
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者唐晓明, 李刚, 苏远大, 谭宝海 申请人:中国石油大学(华东)