[发明专利]一种阵列方位声波测井仪

说明书

本发明是一种阵列方位声波测井仪，设有发射部分、隔声部分和接收部分。发射部分设有两个发射晶体，接收部分是由四个或八个或十二个切向极化扇区接收晶体组成的方位声波阵列体。该仪器主要功能是高灵敏度、高分辨率测量裸眼井某一特定方位的地层岩性，同时可以测量裸眼井声波时差测井和套管井水泥胶结测井。发射晶体发射声波信号，由于地层的各向异性和不均质性，方位声波阵列体接收到不同方位的声波信号，这些声波信号在地面转换成多组阵列方位声波数据。通过子阵列数据组合、叠加的方法以及声波合成孔径等技术计算处理判断某一特定方位地层的地层岩性，获取地层的孔隙度和岩石的弹性力学等信息。

技术领域

本发明涉及石油测井领域，特别是涉及测量裸眼井特定方位地层特性的一种阵列方位声波测井仪。

背景技术

阵列方位声波测井仪是一种既可以高灵敏度、高分辨率测量裸眼井某一特定方位地层特性，又可以测量裸眼井声波时差测井和套管井水泥胶结测井的仪器。在裸眼井眼中，由于地层的各向异性和不均质性，声波在各个方位传播速度和衰减不同，根据这一特性评价某一特定方位地层岩性、孔隙度和岩石弹性力学等具有较大意义。目前，扇区声波测井仪可以测量套管外水泥胶结成像，解决了窜槽的识别能力差的问题，但不能够测量裸眼井的地层声波；现有的裸眼井声波测井仪通过时差测井可以测量裸眼井的整个井壁的地层岩性、孔隙度和渗透率，而不能够测量某一特定方位的地层特性，并且分辨率和灵敏度有限。

现有的能够测量裸眼井方位声波的测井仪器，是发射晶体分瓣设计，通过发射不同方位的声波信号，单级接收晶体接收，测量指定方位的岩性参数。这种仪器存在的缺陷是，发射晶体的振动频率一般较高（18KHz-20KHz），分瓣设计连接强度弱，工作过程中易发生碎裂。另外，发射晶体受加工工艺限制，分的瓣数较少（4-6瓣），接收晶体得到的方位数据较少，测量的方位角度也较大，分辨率和灵敏度不高，成像效果差，不能够满足对裸眼井某一特定方位地层参数评价的需求。

发明内容

基于上述问题，本发明提出了一种阵列方位声波测井仪，该仪器的接收部分采用分瓣拼镶型切向极化的扇区接收晶体，可以分扇区接收发射晶体发射的声波信号。采用四个或八个或十二个扇区接收晶体组成方位声波阵列体能得到多组阵列数据，通过子阵列数据组合、叠加的方法以及声波合成孔径等技术可以高灵敏度、高分辨率测量裸眼井某一特定方位地层特性，又可以测量裸眼井声波时差测井和套管井水泥胶结测井，完成对整个井眼的声学评价。

一种阵列方位声波测井仪，包括发射部分、隔声部分和接收部分，其中，隔声部分设在发射部分和接收部分的中间，其特征在于，发射部分和接收部分之间的距离是3ft-12ft。接收部分可以是四个或八个或十二个扇区接收晶体阵列，并且随着扇区接收晶体的增多，声波信号的分辨率、灵敏度逐渐增强，接收到的声波阵列数据递增，采用其中任何一种阵列均可实现方位声波阵列的效果。

接收部分依次设有第一组接收槽口，第一组隔声槽，第二组接收槽口，第二组隔声槽，第三组接收槽口，第三组隔声槽，第四组接收槽口，第四组隔声槽。每组接收槽口是长槽口形，在圆周方向均匀分布12个，长度相同。每组接收槽口内侧均安装1个扇区接收晶体，共安装四个晶体。每组接收槽口正对扇区接收晶体的正极，并且每个扇区晶体第一正极在仪器轴线方向一致。每组隔声槽在圆周方向均匀分布3个，轴线方向均匀分布4个。相邻扇区接收晶体的距离是0.5ft。扇区接收晶体的结构是分瓣拼镶型径向圆柱体，极化方式是切向极化。切向极化可以大幅度的提高晶体的灵敏度和分辨率。

接收部分的四个扇区接收晶体可以测量套管井水泥胶结测井，可以得到四个深度的扇区水泥胶结成像，又可以测量裸眼井声波时差测井。更重要的是，四个扇区接收晶体可以分角度（每份30度）接收发射晶体发射的声波信号，每个扇区接收晶体可以得到12个声波信号，这些声波信号组成四组阵列数据，可以高灵敏度、高分辨率测量裸眼井某一特定方位地层特性。