一种阵列声波测井仪.pdf

本实用新型公开了一种阵列声波测井仪，包括声系和电子线路，所述声系进一步包括隔声体、声波接收晶体阵列、上声波发射晶体阵列、下声波发射晶体阵列、橡胶皮囊和声波外壳，声波接收晶体阵列位于上声波发射晶体阵列和下声波发射晶体阵列之间，声波接收晶体阵列、上声波发射晶体阵列和下声波发射晶体阵列位于隔声体内，橡胶皮囊包围在隔声体外部，其中充满硅油，声波外壳包围在橡胶皮囊外部，其中声波接收晶体阵列包括2到20个按照固定间距顺序排列的声波接收晶体，上声波发射晶体阵列包括1到4个声波发射晶体，下声波发射晶体阵列包括1到4个声波发射晶体。采用了本实用新型的技术方案，不仅提高了声波测井的精度，而且能同时测量到四种不同分辨率声波时差。

1、  一种阵列声波测井仪，包括声系和电子线路，其特征在于，所述声系包括隔声体、声波接收晶体阵列、上声波发射晶体阵列、下声波发射晶体阵列、橡胶皮囊和声波外壳，所述声波接收晶体阵列位于所述上声波发射晶体阵列和所述下声波发射晶体阵列之间，所述声波接收晶体阵列、上声波发射晶体阵列和下声波发射晶体阵列位于所述隔声体内，所述橡胶皮囊包围在所述隔声体外部，其中充满硅油，所述声波外壳包围在所述橡胶皮囊外部，其中声波接收晶体阵列包括2到20个按照固定间距顺序排列的声波接收晶体，所述上声波发射晶体阵列包括1到4个声波发射晶体，下声波发射晶体阵列包括1到4个声波发射晶体。

2、  根据权利要求1所述的一种阵列声波测井仪，其特征在于，所述声波接收晶体之间既可等间距排列，也可不等间距排列，间距范围为6CM至30CM。

3、  根据权利要求1所述的一种阵列声波测井仪，其特征在于，所述上声波发射晶体或下声波发射晶体中的任意两个相邻晶体的距离范围为0至20CM，两个发射晶体可在同一位置完全重叠放置。

4、  根据权利要求1或3所述的一种阵列声波测井仪，其特征在于，所述上声波发射晶体或下声波发射晶体的发射频率为1KHZ至1MHZ，各发射晶体可采用相同发射频率分时发射，也可采用不同发射频率同时或分时发射。

5、  根据权利要求1所述的一种阵列声波测井仪，其特征在于，所述上声波发射晶体阵列中最下面的声波发射晶体与所述声波接收晶体阵列中的最上面的声波接收晶体之间的距离为源距L1，所述下声波发射晶体阵列中最上面的声波发射晶体与所述声波接收晶体阵列中的最下面的声波接收晶体之间的距离为源距L2，源距L1和源距L2的范围为6CM至120CM，源距L1和源距L2通常相等，也可不相等。

6、  根据权利要求1所述的一种阵列声波测井仪，其特征在于，所述声波外壳对应声系的所述声波发射晶体和所述声波接收晶体刻有纵向开槽，用于方便声波的发射和接收，实现无衰减隔断；其余声系部分对应的声波外壳钢体上部刻有横向细开槽，用于隔断衰减无用的直达波声波信号。

7、  根据权利要求1所述的一种阵列声波测井仪，其特征在于，所述电子线路还包括电源、发射控制、接收放大、滤波、信号采集和计算机时差计算及输出接口、仪器外壳。

一种阵列声波测井仪
技术领域
本实用新型涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种阵列声波测井仪。
背景技术
声波测井是一种重要的常规测井方法，通常在油田、煤田钻井完钻后，测量钻井环井周围地层岩石声波速度。若与其他测井方法进行配合，可详细评价井眼周围地层岩石骨架岩性及地层岩石孔隙度。现实际应用的声波测井的声系结构有2发2收、1发5收(4收)和2发4收等。
2发2收是一种传统的声系结构，是由两个接收晶体间距为50CM左右、上下各一个发射晶体组成，声系结构较简单，测量精度不高，其分辨率低。
2发4收声系结构缺陷是声系较差，成本增加，仪器较长又需增加钻井深度，否则测井漏测增多。
1发5收声系结构，其中一个接收晶体用于声波固井质量检测，对于裸眼井声波测井而言相当于1发4收声系结构，由于只有一个发射晶体，没有井眼补偿，声波时差测量值受井眼影响较大，测量精度也不高。目前确实需要提出一种体积相对小、测量分辨率高和适应范围广的声波测井装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种阵列声波测井仪，能够同时测量获取井筒内四种不同分辨率的高精度声波时差。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种阵列声波测井仪，包括声系和电子线路，其特征在于，所述声系包括隔声体、声波接收晶体阵列、上声波发射晶体阵列、下声波发射晶体阵列、橡胶皮囊和声波外壳，所述声波接收晶体阵列位于所述上声波发射晶体阵列和所述下声波发射晶体阵列之间，所述声波接收晶体阵列、上声波发射晶体阵列和下声波发射晶体阵列位于所述隔声体内，所述橡胶皮囊包围在所述隔声体外部，其中充满硅油，所述声波外壳包围在所述橡胶皮囊外部，其中声波接收晶体阵列包括2到20个按照固定间距顺序排列的声波接收晶体，所述上声波发射晶体阵列包括1到4个声波发射晶体，下声波发射晶体阵列包括1到4个声波发射晶体。
所述声波接收晶体之间既可等间距排列，也可不等间距排列，间距范围为6CM至30CM。
所述上声波发射晶体或下声波发射晶体中的任意两个相邻晶体的距离范围为0至20CM，两个发射晶体可在同一位置完全重叠放置。
所述上声波发射晶体或下声波发射晶体的发射频率为1KHZ至1MHZ，各发射晶体可采用相同发射频率分时发射，也可采用不同发射频率同时或分时发射。
所述上声波发射晶体阵列中最下面的声波发射晶体与所述声波接收晶体阵列中的最上面的声波接收晶体之间的距离为源距L1，所述下声波发射晶体阵列中最上面的声波发射晶体与所述声波接收晶体阵列中的最下面的声波接收晶体之间的距离为源距L2，源距L1和源距L2的范围为6CM至120CM，源距L1和源距L2通常相等，也可不相等。
所述声波外壳对应声系的所述声波发射晶体和所述声波接收晶体刻有纵向开槽，用于方便声波的发射和接收，实现无衰减隔断；其余声系部分对应的声波外壳钢体上部刻有横向细开槽，用于隔断衰减无用的直达波声波信号。
所述电子线路还包括电源、发射控制、接收放大、滤波、信号采集和计算机时差计算及输出接口、仪器外壳。
采用了本实用新型的技术方案，不仅提高了声波测井的精度，而且能同时测量到四种不同分辨率声波时差，声系和仪器长度也大大宿小。
附图说明
图1是本实用新型实施例2发10收声系结构示意图。
图2是本实用新型实施例2发10收安装外壳后的示意图。
图3是本实用新型实施例4发10收声系结构示意图。
图4是本实用新型具体实施方式中声系结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
本实用新型具体实施方式中的阵列声波测井仪，包括声系和电子线路两部分，本实用新型突破了传统声波测井声系结构，对声波部分进行了充分改进，提出了一种全新的高分辨率阵列声波测井仪。
图1是本实用新型实施例2发10收声系结构示意图。如图1所示，包括声系101、电子线路102，声系部分进一步包括下声波发射晶体103、声波接收晶体阵列104、上声波发射晶体105、隔声体106，声波接收晶体阵列包括10个等间距排列的声波接收晶体，其中源距L1＝L2＝24CM，间距H＝12CM。
图2是本实用新型实施例2发10收安装外壳后的示意图。如图2所示，隔声体其外筒对应声系的所有发射晶体，接收晶体都刻有纵向开槽，以便声波发射和接收顺利通过，无衰减隔断，其余声系部分，钢体上部刻有横向细开槽，用来隔断衰减无用的直达波声波信号。
图3是本实用新型实施例4发10收声系结构示意图。如图3所示，包括声系301、电子线路302，声系部分进一步包括下声波发射晶体阵列303、声波接收晶体阵列304、上声波发射晶体阵列305、隔声体306，下声波发射晶体阵列包括2个声波发射晶体，声波接收晶体阵列包括10个等间距排列的声波接收晶体，上声波发射晶体阵列包括2个声波发射晶体，其中源距L1＝L2＝24CM、L3＝L4＝6CM，间距H＝12CM，4个发射探头中2个发射20KHZ频率，另2个发射15KHZ频率，两种频率可同时或分时模式发射方式。
图4是本实用新型具体实施方式中声系结构示意图。如图4所示，包括声系401、电子线路402，声系部分进一步包括下声波发射晶体阵列403、声波接收晶体阵列404、上声波发射晶体阵列405、隔声体406，下声波发射晶体阵列包括4个声波发射晶体，声波接收晶体阵列包括20个等间距排列的声波接收晶体，上声波发射晶体阵列包括4个声波发射晶体，其中L为0-20CM，H为6-30CM，L1：6-120CM，L2：6-120CM。
声系部分包括隔声体、声波接收晶体阵列、上声波发射晶体阵列、下声波发射晶体阵列、橡胶皮囊和声波外壳，声波接收晶体阵列位于上声波发射晶体阵列和下声波发射晶体阵列之间，声波接收晶体阵列、上声波发射晶体阵列和下声波发射晶体阵列位于隔声体内，声系部分密封并套上橡胶皮囊再充满硅油，最后将密封好的声系总成装入声波仪器声系金属外筒。其中，声波接收晶体与声波发射晶体可采用两个环形电陶瓷并联组成，声波接收晶体R的声波频率带宽为0至25KHZ，发射探头T1、T2发射声波的中心频率F＝20KHZ。
通常还把上声波发射晶体阵列中最下面的发射晶体与接收阵列晶体阵列中的最上面的接收晶体之间的距离定为源距L1，把下发射晶体阵列最上面的发射晶体与接受晶体阵列中最下面的接受晶体之间的距离定为源距L2。
仪器电子线路部分，通常完成声波发射控制，并对接收的声波信号进行放大，高速AD采集，并计算，将数据通过传输至地面仪，也可将声波信号放大，直接将模拟信号传输至地面仪，由地面仪计算声波时差。
实施过程中，把本发明仪器放置井筒里，控制声波上下发射晶体阵列依次发射声波，根据声波原理声波信号经过井筒泥浆部分地沿着井臂产生地层滑行波，到达接收晶体区域，又有部分满足声学折射条件的按一定角度折射返回井筒里恰好被接收晶体接受，经过电子线路放大，滤波，高速AD采样送单片机，可求取声波时差。由于是阵列发射和阵列接收，因此，应用深度推移叠加原理可方便求取4种高精度的12CM高分辨率声波时差，24CM高分辨率声波时差，36CM中分辨率声波时差，48CM低分辨率声波时差。一次下井可同时求取以上四种不同分辨率的高精度声波时差。
采用了上述高分辨率阵列声系结构，具备以下多种特性：
可同时测量得到4种不同分辨率地层.声波时差。包括12CM高分辨率声波时差，24CM高分辨率声波时差，36CM中分辨率声波时差及48CM低分辨率声波时差。
具备高精度，由于采用阵列发射，阵列接收，可测量得到多个阵列化的地层声波时差，应用深度推移，阵列探头对同一地层多次阵列测量，时差多次叠加原理，具备高精度。其中4发10收声系由于采用两种发射频率同时或分时发射，因而又可得到两种频率下的4种高分辨率的声波时差，还可以再次叠加，具备更高精度。
突破传统的声系结构，最小源距L1＝L2＝24CM，相比传统的源距L≥80CM而言，极大的缩小了声系和仪器长度。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。