随钻超声井径测量系统设计与实现

摘要

在钻井过程中,井径是工况异常和地层信息识别的重要参数。准确的井径测量有助于区分“掉块”卡钻与“岩屑床”卡钻以及分析判断地下岩层裂缝、套管损坏的位置及变形情况等。针对目前国内随钻超声井径测量方法存在的盲区大、探测距离短和不适应高密度钻井液环境等不足,设计了一种单周期双极性脉冲发射电路,在保证超声换能器发射功率的前提下,减小了井径测量盲区;提出了基于时变的分段式回波信号补偿方法,以适应高密度钻井液环境下的大范围测量;使用改进型的相关检测算法提取超声反射首波过时,进而计算得到准确的井径值。最后,对上述技术和相应电路进行了实验室测试和现场试验。结果表明,在高密度的钻井液环境下,该系统仍能有效地测量到明显的回波信号,减小测量盲区,扩大测量范围。