随钻声波测井

摘要： 为了探索测井仪器偏心对随钻低频四极子波场的影响,利用有限元法(多物理场耦合有限元软件包)对软地层井孔中随钻仪器偏心情况下低频四极子声源激发的波场进行了数值模拟。通过对随钻四极子测井波形的分析可知,当采用低频随钻四极子偏心声源激发时,测井波列中除传播速度与低速地层横波速度相当的地层四极子波模式外,还存在一个幅度非常低、传播速度略高于井孔流体中声速的模式波,该模式被对应钻铤弯曲波模式,且该模式波的幅度随着随钻四极子源偏离井孔中心距离的增大呈二次方规律增大,地层四极子模式波幅度呈三次方规律增加。

摘要： 针对随钻单极子声波测井仪器无法随钻测量软地层横波速度的问题,设计了一种随钻四极子声波测井仪。该测井仪由Drilog;随钻测井系统、接收电路、扶正器、接收声系、隔声体、发射声系及发射电路组成。详细介绍了随钻四极子声波测井仪关键部件发射换能器、隔声体和接收声系的设计实现方法,并通过试验和模拟方法验证了这些关键部件的功能。该测井仪在新疆轮台KS3-B1Sa井进行了试验,测得了高质量单极子全波及四极子横波信号,且硬地层单极子全波中的横波时差与四极子横波时差吻合。现场试验表明,随钻四极子声波测井仪的功能达到了设计要求,可以随钻测量地层的横波速度,为准确评价地层提供测井数据。

摘要： 将柱坐标系复频移不分裂完全匹配层(CFS-NPML)吸收边界条件应用于随钻套管井声场有限差分模拟中,分析不同环隙位置和胶结质量条件下各模式波的传播特征。结果表明与NPML吸收边界条件相比,CFS-NPML吸收边界条件具有更好的吸收效果和更高的计算稳定性;当环隙位置不同时,套管波在随钻条件下的变化规律与电缆条件下的变化规律基本一致,而钻铤波受套管井环境的影响相对较小;套管波波速和钻铤波波速相近,短源距条件下时域波形会发生重叠;随着胶结指数的增大,首波幅度先快速减小后基本不变。

摘要： 随钻声场在各向异性地层中的传播一直是随钻声波测井的重要课题.该问题中钻铤与井孔和地层的相互作用极大地影响着声场,特别是系统中的模式波的传播特征.因此,本文采用分波计算法来详细地研究在横向各向同性(VTI)地层中随钻多极子声波的传播规律,将声场全波分解成来自波数域中的奇异点(包括支点和极点)的分波的贡献,以此模拟分析了声场中各个分波的传播特征,包括模式波在频域中的频散、激发响应及时域中的分波波形.结果表明:在快速VTI地层中,钻铤的存在使得单极伪瑞利波和二阶四极地层螺旋波的频散大为降低,可以此来测量地层垂直向横波速度;慢速VTI地层中仅存在单一四极地层螺旋波,其低频速度为地层垂直向横波速度.值得注意的是,在各向异性参数满足δ>ε+c_(44)/2c_(33)的地层中,上述模式波的低频截止速度均小于地层的垂向横波速度,这一结果与已知的裸眼井情况一致.

摘要： 随钻多极子声波测井仪的接收声系直接影响采集信号的质量和测井仪机械结构的稳定性。为此,采用有限元法与试验测量相结合的方法,优化设计了随钻多极子声波测井仪器的接收声系。接收声系模拟分析结果表明,接收声系的性能主要受压电陶瓷片厚度、面积、封装外壳厚度及表面平整度的影响:压电陶瓷片厚度越大,接收灵敏度越高,频率在15 kHz以下时压电陶瓷片表面积对接收灵敏度影响不大;接收声系封装外壳的厚度越小,表面平整度越好,接收灵敏度的变化幅度越小。在此基础上,采用3D打印技术加工了厚度分别为0.5和2.0 mm的长条方管铝制金属外壳,并对制作的接收声系进行了灵敏度试验,试验结果与理论计算结果基本吻合,采用薄壁接收声系外壳更有利于接收测量信号。随钻多极子接收声系的优化设计为国产随钻声波测井仪的研制提供了新思路。

摘要： 本文提出了三维柱坐标中的变网格有限差分(FD)算法。传统的柱坐标FD算法计算时,随着径向距离增大,单元网格在方位方向上会发生线性膨胀,导致计算发散、准确性降低。为了防止计算远场时网格过于粗糙,我们在特定的径向位置处将方位步长减半来补偿这种效应。在随钻声波测井(ALWD)的数值模拟研究中,考虑到井孔和随钻仪器组合的多层柱状分层结构、以及井外复杂的地质构造,柱坐标变网格FD计算这类问题时具有更高的效率与精度。对比直角坐标系FD算法,当计算相同模型时,本文提出的算法能够节省约94%的计算网格、约80%的计算时间和内存,而且计算精度更高。另外,计算了ALWD充液井孔与裂缝相交情况下的声场,裂缝处产生的反射波可以等效为一个新的散射源。研究表明,钻铤波和斯通利波之间发生了模式转换,且斯通利波的谱对裂缝更加敏感。最后,讨论了井外不同方位上存在两个地质异常体的情况,能够利用反射波幅度同时对井外两个界面的方位进行准确地测量。

摘要： 海上油田大斜度井日益增多,而大斜度井固井质量评价对井控安全、完井射孔、后期老井开窗侧钻等关系重大.随钻声波测井工具不受井斜限制、操作简单,可获得高质量的声波数据资料.本项目将随钻声波测井技术与完井刮管作业相结合,在刮管作业的同时进行固井质量评价,并在渤海油田某区块成功运用,获得很好效果.

摘要： 石油工业的发展离不开测井技术,而声波随钻测井技术以其随钻随测的特点,节省了大量的经济和时间,逐渐成为测井技术的主流.在国际市场上,旋转导向工具主要由斯伦贝谢、贝克休斯等大型油服公司控制.而在国内的油服行业内,随钻声波测井技术经过长期的发展,也已趋于成熟并进入推广应用阶段.随钻测井中声源会激发沿钻铤传播的钻铤波,对随钻声波测井造成十分不利的影响,因此,只有消除钻铤模式波才能有效进行随钻声波测井.多年以来,人们进行了大量的研究.本文总结了国内外压制钻铤波的方法,为本实验室研制的冲激声源深探测钻铤波的压制总结了经验.

摘要： 随钻四极子声波测井可以在复杂井况下测量提取地层纵波、横波和斯通利波时差,在大斜度井和水平井勘探开发中的应用日益广泛。介绍了中海油田服务股份有限公司自主研发的随钻四极子声波测井仪的电路、换能器、隔声体等结构,及仪器的参数和测量指标。随钻四极子声波测井仪可以获得高质量的测井数据,实现复杂储层的储层参数计算,同时完成固井质量评价。随钻四极子声波测井仪在勘探开发井中已成功完成十余口井的现场应用,获得了良好的应用效果,解决了电缆声波测井仪在大斜度井和水平井等复杂井况下的应用局限。

摘要： 随钻声波测井是准确获取地层信息的重要手段,但是其中沿着钻铤传播的直达波严重干扰地层波的测量.为了消除钻铤直达波对测井数据的影响,提出了一种利用单声源延迟反相激励消除钻铤直达波的新方法.该方法通过自适应滤波有源噪声控制技术虚拟出一个发射声源,实现单声源和虚拟声源激发的两列钻铤直达波到达相同接收器时同频反相干涉相消的目的,从源头上消除钻铤直达波对地层波信号的影响,避免了因对钻铤进行物理加工,导致降低钻铤机械强度所引发的测井风险.通过对单声源延迟反相激励原理模型的分析、对原理模型的仿真计算和开发基于自适应滤波有源噪声控制技术的软件对实际测井数据的处理,均验证了该新方法对随钻声波测井中的钻铤直达波消除效果明显.

摘要： 随钻测井技术是近年来发展迅猛的测井技术,不同与传统测井,随钻测井指在钻井的同时测量地层地质参数,可以有效的避免钻井后测量泥浆侵入的影响,获得更加原始的地层数据.随钻声波测井相比于电缆声波测井,具有节省时间、实时测量、能够进行大角度倾斜井测量等优点,因此使用随钻声波测井测量地层信息受到越来越多的关注与研究.Aron(1994年)及Minear(1995年)等人证明在随钻的情况下,可以实现在快地层中的横波测量,从而引发国内外众多学者的不懈研究.声波测井换能器的变化是声波测井技术发展的主要特征，不同的换能器的组合应用不同的地层及井眼条件，而将其应用于随钻测井也各有其优势和难点，如何更好的解决软地层及超软地层随钻横波测量中钻铤波的影响及地层的三维成像和钻铤方位导向，仍是未来随钻声波测井发展的亟需解决的焦点问题。同时，人工智能行业的发展使得石油测井方法有了更大的可能，通过对测井数据的大规模运算分析，使得基于大数据的准确储层判别成为可能，如何将其应用于测井领域，还需更多的研究。

摘要： 目前国内对随钻声波测井仪器的研究仍处于起步阶段,声系结构及其激励电路是随钻声波测井技术的关键技术之一.本文提出一种可相控阵列式声系设计方案,并设计了一种多通道多模式换能器激励系统.在实验室对一个2阵元的相控阵发射声系进行了声场测试,研究表明,采用相控阵技术不仅可以明显提高换能器激发能量,还可以在轴向上控制辐射声束偏转方向,使其具有一定方位分辨能力.同时本文设计的多通道多模式激励系统不仅满足相控激励要求,还可以作为一种自主知识产权的实验室换能器测试设备用于其他实验测试.

摘要： 在随钻声波测井中,提高换能器发射功率有助于测井数据的有效获取与地层的有效评价.本文采用三叠片圆形型换能器作为随钻四极子源,利用有限元方法,分析了基片材料对其发射性能的影响.论文首先建立二维轴对称有限元模型,然后进行模态分析与谐响应分析,得到换能器的谐振频率、导纳特性以及发射响应随基片材料物理参数的变化曲线.结果表明,当换能器结构尺寸不变时,基片材料的密度与泊松比的改变对于换能器的谐振频率、峰值电导以及发射响应的影响幅度较小,而基片杨氏模量的改变则极大影响了换能器的谐振频率与发射响应.因此,在一定的几何尺寸下,可以按实际需要,综合考虑换能器的谐振频率与发射性能,选择最合适的基片材料,为随钻声波测井换能器的优化设计提供理论基础.

摘要： 本文采用时域有限差分法(FDTD)模拟随钻声波测井波场，并分析钻铤波的传播特性。rn 本文实现了轴对称柱坐标系下的速度-应力交错网格弹性波FDTD算法。为了验证算法的正确性，将计算出的不同频率、不同地层情况下的电缆声波测井和随钻声波测井的时域全波，与半解析的实轴积分法计算结果进行详细的对比。rn 在上述工作基础上，分别针对钻挺置于无限大流体介质中、随钻声波测井的钻铤在中间以及端部截断等模型，计算钻铤外流体和井外地层中的时域全波波形、时间-速度相似相干(STC)图以及不同时刻的波场分布快照，分析钻铤波传播特性。rn 随钻声波测井钻铤波在沿钻铤传播的同时，向外部介质(钻铤外流体乃至井外地层中)辐射能量。到达井壁的钻铤波能量将激发地层纵横波和各种模式波等并部分反射回井内。以至于井壁处的钻铤波幅度高于相同轴向距离钻铤表面的钻铤波幅度。位于钻挺表面接收器记录的钻铤波不完全是沿钻铤传播的直达场，还包括来自井壁界面的反射场。

摘要： 本文开发了一套基于复频变换完全匹配层吸收边界(CFS-PML)的频域有限元数值模拟软件,并利用该软件对水平井及大斜度井中多极子随钻声波测井响应进行了研究.相比有限差分法,本文开发的有限元软件可以十分容易地设置声源和接收器位置,使其相对仪器中心严格对称.此外,更利于CFS-PML的编程实现.利用有限元方法系统地对慢速地层情况下水平井及大斜度井中的随钻测井仪器偏心对测量结果的影响进行了研究.研究结果表明由于仪器的偏心,在偶极子仪器偏心时,会出现斯通利波模式.基于研究结果,得出一套利用偶极子测量模式的波形定量评价仪器偏心角度和程度的方法.这些参数与地质导向钻井的底部钻具组合十分重要.

摘要： 随钻声波测井可以测得地层的声波传播速度等参数,在石油勘探开发过程中有着广泛的潜在应用.声波发射器产生声波信号,接收器接收到经地层传播的地层纵波和横波信号,同时也会有直达的钻铤波.钻铤波会对地层波进行干扰,从而影响地层信息的提取.所以需要在发射器和接收器之间设计隔声体对钻铤波进行衰减.目前普遍应用的是周期性均匀刻槽隔声体.声波在钻铤中传播会有固有的频率阻带,周期性环形刻槽后阻带范围增大,由此可以衰减钻铤波的幅度,从而提取干净的地层速度信息.本文根据周期性环形凹槽隔声体的理论频散特性,研究频散阻带及中心频率与结构参数之间的关系.结果表明,阻带中心频率随凹槽长度和间隔增加而减小,而凹槽深度并不影响中心频率.阻带带宽随着凹槽长度和间隔增大会减小.而凹槽深度变大,会使得阻带带宽以较大幅度增大.

摘要： 在非均匀井径的井孔中,采用柱坐标系,利用二维时域有限差分方法研究井孔内单极子声源激发的全波曲线.通过比较均匀井径与非均匀井径的井孔中的全波曲线和全波STC处理的结果来分析井径变化的大小对声场的影响.结果表明:在随钻声波测井中,即使井径变化程度比较小(例如1cm),但是仍然会对地层中的信息产生较大影响.斯通利波的幅度会随着井径非均匀幅度的增大而减小,并且斯通利波和伪瑞利波的到时会向后延迟;同时由于其他波形的干扰,导致地层横波速度的提取难度有所增加.在相同井径变化程度下的不同距离处的接收器接收到的斯通利波幅度也会有差别,接收器处井径越大,所接收到的波形幅度越小;井径越小,则斯通利波幅度越大.

摘要： 随钻声波测井(Acoustic logging while drilling,缩写为LWD)相比传统电缆声波测井,具有省时、能实时监控、泥浆侵入少、适应大角度倾斜井等优点,因此受到越来越多的关注与研究.其中重要研究内容之一就在于测量地层各向异性.传统正交偶极子测量地层各项异性的方法由于钻铤波的干扰而无法应用于随钻测井中.但使用随钻四极子模式波可以测量地层横波波速,并且在倾斜井中会发生波形分裂现象,因此本文在前人的研究基础上,提出一种随钻四极源发射、多模式采集的方法测量地层各向异性,并且通用三维时域有限差分(FDTD)进行数值模拟,以验证此方法的可行性.

摘要： 本发明提出了最宽的形式的一种声波测井方法，它涉及到通过井下处理装置再处理探测信号，从而简单地确定声波到达接收器的波至时间，然后仅将波至时间传送到地面。本发明还提供一种适宜的声波测井井下工具和用该工具的测井系统，它包括：一个A-D转换器；一个第一存储器；一个第二存储器；一个微处理器。

摘要： 本发明的随钻偶极声波测井仪器具备：钻铤，由中空的柱状管构成；隔开规定的距离安装在所述钻铤的外壁上的发射换能器和接收换能器；以及数据处理装置，用于对由所述随钻偶极声波测井仪器测量得到的测井数据进行处理，在所述发射换能器和所述接收换能器之间的所述钻铤上未作隔声处理。根据本发明，利用已经被“搁置”了的随钻偶极子声波测井技术（结构），能够在不需要设置隔声体的情况下将随钻偶极声波测井技术直接用于测量慢速地层的横波速度，得到精准的地层横波速度。也就是说，在本申请中能够应用被认为无法直接应用的随钻偶极子技术进行随钻测井，并且能够得到偏差非常小的地层横波速度值，能够获得准确的慢速地层横波速度。

摘要： 本发明涉及一种应用于随钻声波测井的采集控制电路及测井装置，该电路包括：数字信号处理器DSP、至少一个可编程逻辑门阵列器件FPGA、模拟与数字转换器ADC和存储单元；其中，DSP通过控制FPGA对ADC进行控制；FPGA将ADC采集的数据进行采样，并将采样数据传输给DSP，DSP对采样数据进行分析处理以及协议的设定，再将处理后带有协议设定的数据通过FPGA存储到存储单元。本发明采集控制电路不但充分发挥了DSP数据处理功能强的优势，而且将FPGA控制时序精准、接口丰富的特点表现出来，提高了时间的控制精度，大幅度减小了电路板的占用空间。

摘要： 本发明公开了一种随钻声波测井仪器及测井方法，克服目前采用在钻铤刻槽和镶嵌重金属来实现隔声要求所导致的损害钻铤强度且隔声效果有限的不足，其中该方法包括：产生声波信号；采集该声波信号在地层中传播而感应出的震电信号。本发明的实施例不需要对设备结构设计隔声体，仪器结构简单，测量精度和可靠性高，制作成本低，进而极大优化随钻声波测井仪器的结构设计，降低设备制造成本，提高随钻声波测井技术的应用水平。

摘要： 本发明提供了一种与底部钻具组合配合使用的单极随钻声波测井仪、测量慢地层横波速度的方法。与底部钻具组合配合使用的单极随钻声波测井仪中的底部钻具组合包括钻铤和钻头，钻铤的端部上安装钻头，钻铤上连接的单极随钻声波测井仪包括：安装在钻铤上的声波接收器；安装在钻铤上的单极子声源，并且单极子声源发出预定频率范围的声波；单极子声源与声波接收器之间由隔声体连接；钻铤的外直径D1与钻头的外直径D2的比值为d，则0.75＜d＜1。应用本技术方案能够解决现有技术中存在的对于慢地层横波速度测量，需同时使用单极子测井和四极子测井来分析地层纵波与横波速度，操作过程与数据处理复杂导致测量精度不高和效率降低的技术问题。

摘要： 本发明涉及一种应用于随钻声波测井的采集控制电路及测井装置，该电路包括：数字信号处理器DSP、至少一个可编程逻辑门阵列器件FPGA、模拟与数字转换器ADC和存储单元；其中，DSP通过控制FPGA对ADC进行控制；FPGA将ADC采集的数据进行采样，并将采样数据传输给DSP，DSP对采样数据进行分析处理以及协议的设定，再将处理后带有协议设定的数据通过FPGA存储到存储单元。本发明采集控制电路不但充分发挥了DSP数据处理功能强的优势，而且将FPGA控制时序精准、接口丰富的特点表现出来，提高了时间的控制精度，大幅度减小了电路板的占用空间。

摘要： 本发明公开了一种随钻声波测井仪器及测井方法，克服目前采用在钻铤刻槽和镶嵌重金属来实现隔声要求所导致的损害钻铤强度且隔声效果有限的不足，其中该方法包括：产生声波信号；采集该声波信号在地层中传播而感应出的震电信号。本发明的实施例不需要对设备结构设计隔声体，仪器结构简单，测量精度和可靠性高，制作成本低，进而极大优化随钻声波测井仪器的结构设计，降低设备制造成本，提高随钻声波测井技术的应用水平。

摘要： 本发明属于随钻声波测井技术领域，具体地说，涉及一种基于声源激励频率的随钻声波测井钻铤刻槽方法，包括：声波发射器发射不同声源激励频率的信号；通过声波接收器获取不同声源激励频率的钻铤能量信号的时域波形；对于不同声源激励频率，绘制能量分布曲线；根据该曲线，绘制声源激励频率与钻铤能量信号集中分布区域在钻铤径向方向上的空间分布位置曲线；根据实时获取的声源激励频率，利用获得的空间分布位置曲线，判断当前获取的声源激励频率下，钻铤能量信号集中分布区域在钻铤径向方向上的空间分布位置；并根据判断出的空间分布位置，选择对应的随钻声波测井钻铤刻槽方式。

摘要： 本发明提供了一种与底部钻具组合配合使用的单极随钻声波测井仪、测量慢地层横波速度的方法。与底部钻具组合配合使用的单极随钻声波测井仪中的底部钻具组合包括钻铤和钻头，钻铤的端部上安装钻头，钻铤上连接的单极随钻声波测井仪包括：安装在钻铤上的声波接收器；安装在钻铤上的单极子声源，并且单极子声源发出预定频率范围的声波；单极子声源与声波接收器之间由隔声体连接；钻铤的外直径D1与钻头的外直径D2的比值为d，则0.75＜d＜1。应用本技术方案能够解决现有技术中存在的对于慢地层横波速度测量，需同时使用单极子测井和四极子测井来分析地层纵波与横波速度，操作过程与数据处理复杂导致测量精度不高和效率降低的技术问题。

摘要： 本实用新型提供了一种与底部钻具组合配合使用的单极随钻声波测井仪。与底部钻具组合配合使用的单极随钻声波测井仪中的底部钻具组合包括钻铤和钻头，钻铤的端部上安装钻头，钻铤上连接的单极随钻声波测井仪包括：安装在钻铤上的声波接收器；安装在钻铤上的单极子声源，并且单极子声源发出预定频率范围的声波；单极子声源与声波接收器之间由隔声体连接；钻铤的外直径D1与钻头的外直径D2的比值为d，则0.75＜d＜1。应用本技术方案能够解决现有技术中存在的对于慢地层横波速度测量，需同时使用单极子测井和四极子测井来分析地层纵波与横波速度，操作过程与数据处理复杂导致测量精度不高和效率降低的技术问题。