[发明专利]超声相控阵套管井周和前方探视集成检测方法

摘要

一种石油井下套管测量用的超声相控阵套管井周和前方探视集成检测方法，它是通过圆柱形相控阵井周扫描超声换能器实现的，换能器由井周扫描相控探头、前方探视相控探头、周向聚焦声束、下方聚焦声束、换能器单元、分割介质、反射声束、信号激励控制模块、相控延时控制模块、相控延时叠加和处理模块、A/D采样模块组成。该方法通过相控阵井周扫描超声换能器实现油井井周扫描和井下前方探视测量技术的集成，在同一时间完成井眼中的周壁扫描成像和前方探视成像检测的。该方法解决了现有技术中存在的单一井下套管测量，换能器固定在旋转上，井径变换时检测效果较差，分辨率低，印模精度差的问题，本发明可广泛用于石油井下套管测量作业中。

主权项

1、一种超声相控阵套管井周和前方探视集成检测方法，它是通过圆柱形相控阵井周扫描超声换能器实现的，换能器由井周扫描相控探头(1)，前方探视相控探头(2)、周向聚焦声束(3)、下方聚焦声束(4)、换能器单元(7)、分割介质(8)、反射声束(9)、信号激励控制模块(10)、相控延时控制模块(11)、相控延时叠加和处理模块(12)，A/D采样模块(13)组成，其特征在于：该集成检测方法通过圆柱形相控井周扫描超声换能器实现了油井井周扫描和井下前方探视测量技术的集成，在同一时间完成井眼(5)中的周壁扫描成像和前方探视成像测量的；该方法可以同时测量油井或套管内壁360度超声相控阵扫描成像，它是用井周扫描相控探头(1)完成，油井下方的二维相控阵扫描成像，它是用前方探视相控探头(2)完成；两种成像测量均用超声脉冲回波方式，通过相控阵技术周向聚焦声束(3)发射声波到井壁和下方聚焦声束(4)发射声波到井下方，井内壁和井下方落物将声波反射回来，然后分别被这两种换能器接收，接收的数据信号通过相应的接收系统被记录、处理和成像；圆柱形换能器在前端装有2D相控阵列，其外表装有96-128个由压电晶片组成的条形压电换能器单元(7)，在每个换能器单元(7)之间设有分割介质(8)，该换能器主要用于油井内壁超声信号的发射和接收，通过相控阵技术实现对油井内壁的360度扫描测量；该集成检测方法是通过对压电单元的延时控制来实现井壁全方位扫描测量，探头不需要旋转；在仪器工作时，不是所有换能器单元(7)通过分割介质8同时工作，而是通过适当的相控阵技术，选择相邻的8-16个换能器单元(7)，作为一组延时工作，完成对井壁(6)的聚焦扫描，井壁反射扫描信号同样通过相控延时方式被该组换能器接收；控制模块主要包括：压电单元的延时激励延时控制模块，声束聚焦控制模块、A/D采样模块(13)、延时叠加和处理模块(12)，测量工作时，信号激励控制模块(10)供电激发产生声波，该信号通过相控延时控制模块(11)实现不同换能器单元(7)通过分割介质(8)的延时激励，换能器单元(7)激励产生周向聚集声束(3)，声束传播到井壁(6)上被反射而产生反射声束(9)反射信号被同样的换能器单元接收，接收信号被采集送到A/D采样模块(13)变成数字信号，然后被送到延时叠加和处理模块(12)，信号通过数据处理实现井周扫描成像，显示井内壁的特征，前方探视测量的实现也采用同样的方法，与井周相控过程不同的是，仪器通过下方的2D相控阵探头向前方发射聚焦声束，接收下方落物反射信号，采集到的回波信号通过信号处理以后的二维截面像显示仪器前方的空间特征。