[发明专利]对套管井外地层声阻抗不连续界面检测的系统及方法

权利要求书

1.一种对套管井外地层声阻抗不连续界面检测的系统及方法，其特征是：它包括安装在套管井井孔中的相控线阵声波测井辐射器，相控线阵声波测井辐射器是由若干个传统的单极子声波测井探头沿着直线排列组成的，构成相控线阵声波测井辐射器的单极子声波测井探头称为阵元，阵元之间满足声电隔离，相邻阵元间距均匀排列或非均匀排列均可，相邻阵元间距均设定在0.04m～0.1m范围内；接收探头采用若干个方位声波接收探头，它们沿套管井周方向均匀放置排列而成，接收探头单独接收采集声波信号或通过接收电路将信号相加后输出到控制系统；相控线阵声波测井辐射器和接收探头的源距在2m～12m之间可调，满足较宽的径向探测范围。

2.如权利要求1所述的对套管井外地层声阻抗不连续界面检测的系统及方法，其特征是：所述相控线阵声波测井辐射器的工作频率范围在3kHz～30kHz之间；相控线阵声波测井辐射器相邻阵元间的延迟时间按照辐射主瓣偏转角等于地层的第一临界角时，用于强套管井孔中接收的地层滑行纵波的幅度，此时可在套管井任意胶结状况下测量地层的纵波速度；

相控线阵声波测井辐射器相邻阵元间的延迟时间按照辐射主瓣偏转角小于地层的第一临界角方式设定时，用于实现向套管井外地层扫描辐射声波的技术；

相控线阵声波测井辐射器相邻阵元间的延迟时间按照辐射主瓣的3dB角宽覆盖地层的第二临界角方式设定时，用于在硬地层可加强套管井孔中接收的地层滑行横波的幅度，此时可在套管井任意胶结状况下测量地层的横波速度。

3.如权利要求1所述的对套管井外地层声阻抗不连续界面检测的系统及方法，其特征是：所述方位声波接收探头为压电陶瓷接收片。

4.如权利要求1或2所述的对套管井外地层声阻抗不连续界面检测的系统及方法，其特征是：所述相控线阵声波测井辐射器的指向性通过幅度加权等指向性综合方法控制；相控线阵声波测井辐射器阵元的响应幅度按照从中心向两端逐渐减小的方式设置，以使主瓣角宽变宽；反之，相控线阵声波测井辐射器阵元的响应幅度按照从中心向两端逐渐增大的方式设置，则使主瓣角宽变窄。

5.一种权利要求1所述的对套管井外地层声阻抗不连续界面检测的系统及方法，其特征是：它的步骤为，

步骤1)：将相控线阵声波测井辐射器置于待测量的套管井井孔中，接收探头沿套管井周方向均匀放置排列；

步骤2)：调节相控线阵声波测井辐射器相邻阵元间的延迟时间，使其在Δt₁～Δt₂之间变化，Δt₁最小取0μs，Δt₂最大取Δt_2max，变化步长最小取0μs，最大取3μs；

Δt2max=d1800]]>

其中d为相控线阵声波测井辐射器相邻阵元间距；Δt_2max是相邻阵元间延迟时间的最大取值，1800是地层纵波速度的最小值。

步骤3)：在相控线阵声波测井辐射器相邻阵元间的延迟时间依次变化时，方位声波接收探头分别接收来自井眼、套管、流体环、水泥环以及地层的声波信息；

步骤4)：在相控线阵声波测井辐射器辐射主瓣偏转角小于地层的第一临界角时实现向套管井外地层定向辐射声波的技术，接收探头接收的声波信息用于评价套管井外地层的地质构造，反演井旁声阻抗不连续界面；

步骤5)：在相控线阵声波测井辐射器辐射主瓣偏转角等于地层的第一临界角时，可大大加强接收探头接收的地层滑行纵波的幅度，得到在套管井胶结差时测量地层纵波信息的方法；

步骤6)：在相控线阵声波测井辐射器相邻阵元间的延迟时间按照辐射主瓣的3dB角宽覆盖地层的第二临界角方式设定，可大大加强接收探头接收的地层滑行横波的幅度，得到在套管井胶结差时测量地层横波信息的方法；

步骤7)：数据采集系统采集得到接收探头接收的信号，利用现有的波形处理技术得到地层纵横波速度和井旁声阻抗不连续界面的几何特征。