[发明专利]一种随钻超声成像测井装置和测井方法

说明书

本发明公开了一种随钻超声成像测井装置和测井方法，改善了钻井时效较低、测量精准度较差的技术问题。该装置包括骨架，用于和钻铤进行同轴连接；超声波换能器，至少为三个、且分别嵌设于骨架上；装配槽，开设于骨架上，且装配槽的槽底嵌设有超声波聚焦探头；保护罩，呈镂空状、且封盖装配槽的端口，保护罩与装配槽之间形成供泥浆进入的容纳腔；反射块，设置于保护罩的内表面，且反射块对准超声波聚焦探头；其中，多个超声波换能器的中心频率各不相同。本发明可以在一趟钻井过程中实现多种不同尺寸的井眼环境的探测，并且能够同时对泥浆声速进行测量，不仅能够提高钻井时效，还能提高测量精准度。

技术领域

本发明属于测井装置技术领域，具体涉及一种随钻超声成像测井装置和测井方法。

背景技术

随钻超声成像测井技术可以提供高分辨率的井壁成像，可以识别井壁的裂缝、崩塌、孔洞、层界面等地质构造特征。通过安装在钻铤的超声波探头，在钻井过程中利用钻具的旋转，就可以测量井眼内壁的反射波信号，从而进行反射波幅度和到时成像，进而实现对井眼的测量。同时，随钻超声成像测井具有可以对水平井或大斜度井进行测量，并在钻井过程中就可以测量，节省钻井时效等优点。

目前，现有的随钻超声成像测井仪器，基本都是采用了1个、3个或4个相同频率的超声波探头进行测量。但是，利用超声波探头对井眼环境进行测试时，需要保证超声波焦斑正好聚焦在井筒内壁上，才能收到更多的回波信号，从而提高测试精准度。然而，频率相同的超声波探头只能对固定尺寸的井眼进行测试，这就使得相关技术中的测井仪器难以探测多种不同尺寸的井眼环境，必须要不断更换不同频率的超声波探头，并进行多次重复探测，才能探测不同尺寸的井眼环境，进而存在钻井时效较低的问题。不仅如此，现有的随钻超声成像测井仪器难以测量泥浆声速，钻铤与井壁之间的具体距离难以计算，使得井眼内径成像的精确度相对较低。

因此，如果一趟钻井就可以实现多种不同尺寸的井眼环境的探测，并且能够同时对泥浆声速进行测量，不仅能够提高钻井时效、提高测量精准度，还对评价井眼垮塌、井漏具有重要意义。

发明内容

为了解决上述全部或部分问题，本发明的目的在于提供一种随钻超声成像测井装置和测井方法，可以探测多种不同尺寸的井眼环境、实现泥浆声速的测量，从而提高钻井时效和测量精准度。

第一方面，本发明提供了一种随钻超声成像测井装置，包括：

骨架，用于和钻铤进行同轴连接；

超声波换能器，至少为三个、且分别嵌设于所述骨架上；

装配槽，开设于所述骨架上，且所述装配槽的槽底嵌设有超声波聚焦探头；

保护罩，呈镂空状、且封盖所述装配槽的端口，所述保护罩与所述装配槽之间形成供泥浆进入的容纳腔；

反射块，设置于所述保护罩的内表面，且所述反射块对准所述超声波聚焦探头；

其中，多个所述超声波换能器的中心频率各不相同。

可选地，所述超声波换能器的中心频率范围为100~500kHz，所述超声波聚焦探头的中心频率不小于500kHz。

可选地，多个所述超声波换能器沿所述骨架的圆周方向均匀排布。

可选地，所述超声波换能器的下嵌深度为0.9~4.5cm。

可选地，所述反射块与所述超声波聚焦探头共中心线，且所述反射块端面的面积大于所述超声波聚焦探头端面的面积。

可选地，所述超声波聚焦探头的端面与所述装配槽的槽底平齐，且所述反射块的端面与所述超声波聚焦探头的端面平行。

可选地，所述超声波聚焦探头与所述反射块之间的距离至少为6mm。