CN102312670B

CN102312670B - 在声波幅度测井中对声波发射电压进行矫正的方法和系统

Info

Publication number: CN102312670B
Application number: CN201110264531.8A
Authority: CN
Inventors: 鲍雪山; 桑强; 肖加奇; 白庆杰; 潘良根; 陶钧
Original assignee: CNPC Great Wall Drilling Co
Current assignee: CNPC Great Wall Drilling Co
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2031-09-07
Also published as: CN102312670A

Abstract

本发明涉及在声波幅度测井中对声波发射电压进行矫正的方法和系统。为增强各地测井数据或同一口井的不同深度段的测井数据的可比性，针对测井时不同的环境压力得到发射电压与接收声波幅度之间的基本呈线性的第一关系曲线族；在某一环境压力下现场测量发射换能器的发射电压以及接收到的声波幅度；根据环境压力从第一关系曲线族中找出对应的曲线和所述曲线的斜率；按求出经发射电压矫正之后的声波幅度，其中p₁表示接收到的声波幅度，μ₁表示所述曲线的斜率，v₁表示现场测量的发射换能器的发射电压，v₂表示要被归一化到的标准发射电压。通过本发明能实现精准的测井数据比较，帮助更准确地选择采油位置和出油深度。

Description

在声波幅度测井中对声波发射电压进行矫正的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于在声波幅度测井中对声波发射电压进行矫正的方法和系统，其中所述声波发射电压表示加载在发射测井声波的发射换能器上的输入电压。

背景技术

对声波幅度信息的提取和利用在现代测井技术中占有非常重要的地位，在套管井测井（例如水泥胶结CBL、变密度测井VDL、固井声波成像等）和裸眼井测井（例如声波全波列测井、偶极和多极阵列声波测井、声波井下电视和超声成像测井、声波层析成像等）中都有应用。而声波幅度信息的提取往往又是通过对首先到达的声波（称为“首波”）的第一个波峰或者波谷的测量来实现的。

在<<声波测井原理与应用>>一文中[参见中国国家图书馆,京ICP备0501420号,网址:http://res4.nlc.gov.cn/home/pdfRead.trs?marcid=MDA0MTMyNjcz&channelid=2&bookid=01090489_54&dataid=cnbook&currentpage=1&pathinfo=933_200&top=&type=first&subchannel=0&ifPdfReader=0&jumpType=0&filenameSize=5&part=0],讲述了声波测井的主要方法,具体讲述了声波速度测井方法、套管井中声波测井、声波全波列测井、以及其它声波测井方法。该文章的全部内容在此被引作参考。

声波从发射换能器出发，直到被接收换能器捕获，造成声波幅度变化的影响因素有很多。其主要因素是井壁情况，套管井中表现为套管—水泥，以及水泥—地层的两个界面的胶结程度；裸眼井中主要表现为地层岩性特征。声波测井方法就是通过测量记录声波，分析其传播时间、幅度衰减和频率变化信息来判断固井情况或岩性和储集层孔隙度及岩层弹性力学性质。但是，我们同时应该看到对声波造成影响除了上述主要因素之外还包括发射电路和接收电路的电声/声电转换效率、泥浆比重、井径、深度等。而这些因素对声波的影响同样会被反映在接收到的声波信号上.在实际测井时，这些因素千差万别，只有把测井数据都校准到一个标准环境下之后，这些数据才具有可比性。譬如在测井队在方圆数公里的范围内进行测井并对测井数据进行比较时，只有通过将不同地点的测井数据校准到标准环境下，提高可比性，才能准确客观地实现测井数据比较，帮助决策最佳的采油地点和出油深度。

从声波发射和接收传播路径来分析。原始电信号首先通过发射电路和换能器晶体的电声转换、以波动的形式传递到晶体外的介质中，再通过硅油—橡胶皮囊—泥浆的声阻抗匹配（耦合效果的好坏会影响声波透射效率），将声波透射到泥浆中去；声波在泥浆中传播，到达套管，一部分被反射回泥浆，一部分会透射到水泥中并在水泥和地层中传播，还有一部分满足临界条件，形成套管波，如果是裸眼井，声波除了在泥浆—地层界面的反射、透射，同样会在临界条件下，形成滑行波。最后，一些声波在经过泥浆、透过橡胶皮囊和硅油之后到达接收换能器晶体界面，最后通过晶体和接收电路的声电转换，被采集记录下来。

如前所述，一些仪器工作环境因素也会影响声波幅度。它们包括：声波发射电压的大小、电声转换性能、声耦合效果、井径大小、泥浆比重、套管材质和厚度，水泥标号等等。其中，在对声波幅度信息利用的典型应用CBL（水泥胶结声波测井）测量中，人们就是利用套管材质、尺寸、壁厚、水泥标号和水泥环厚度等因素对声波幅度的影响，进而计算不同情况下声波幅度的相对比值，达到判断水泥胶结状况的目的。

但是目前为止，CBL测量和其他声幅测井中，尚未有人对发射换能器发射电压波动和环境压力进行过声波幅度的矫正。

发明人通过多次实验发现，加载在发射换能器上的发射电压的波动，以及泥浆环境压力对声波幅度的影响也很大。测井中，声波测井仪的缆轴电压会有波动；即使井场设备供电电压稳定，但是不同时间的、不同测试小队在井场测量时使用的电源可能不同，通过电压矫正，可以把所有批次的测量数据校准在同一个参考电压下，对井场测量的可重复性具有意义。另外，测量深度的变化会导致环境压力的不同，而这种变化反映在首波幅度上，如果不予以矫正，这种幅度变化与由于套管和套后水泥胶结状况、以及地层岩性引起的首波幅度变化交织在一起，会影响测量的准确性。所以泥浆环境压力的矫正也是有必要的。

发明内容

据此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于在声波幅度测井中对声波发射电压进行矫正的方法和系统，使得各地的测井数据或同一口井的不同深度段的测井数据更具可比较性。从而在提高可比较性的情况下，实现准确客观的测井数据比较，帮助决策最佳的采油地点和/或出油深度。

在本发明提供的方法中，其所述发射电压表示加载在发射测井声波的发射换能器上的输入电压,包括以下步骤：

-通过实验测量,针对测井时不同的环境压力得到所述发射电压与所述接收声波幅度之间的基本呈线性的第一关系曲线族；

-在一个环境压力下现场测量所述发射换能器的发射电压以及接收到的声波幅度；

-根据所述的一个环境压力从所述第一关系曲线族中找出对应的曲线和所述曲线的斜率；

-按下式求出经发射电压矫正之后的声波幅度p_a:

，其中p₁表示所述接收到的声波幅度，μ₁表示所述曲线的斜率，v₁表示现场测量的所述发射换能器的发射电压，v₂表示要被归一化到的标准发射电压。

优选地，所述发射换能器被实施为压电陶瓷晶体，和/或所述接收声波幅度用接收声波的首波幅度来代表。有利的是，所述标准发射电压v₂为7000V，和/或所述声波幅度测井是采用3英尺或5英尺的发射器-接收器间隔进行的。附加地，所述第一关系曲线族可借助于一个耐压测试桶来测得，所述测试桶的材质和尺寸按照常用套管井材质和尺寸或裸眼井的尺寸来设计，将所述耐压桶竖直放置，再将装有测井仪器的套管置入其中居中固定，在所述耐压桶内灌注泥浆，通过压力泵调节所述耐压桶内的压力。可以通过插值方法从所述第一关系曲线族中找出对应的曲线。

根据上述方法的进一步改进，可以额外对环境压力进行矫正，其中所述环境压力表示随测井深度变化的施加在测井装置上的压力，包括：

-通过实验测量和多项式拟合,针对测井时加载在发射换能器上的不同的发射电压得到所述环境压力与所述接收声波幅度之间的第二关系曲线族；

-根据所述的发射电压从所述第二关系曲线族中找出对应的曲线和表示该曲线的多项式系数；

-按下式求出经环境压力矫正之后的声波幅度p_b:

，其中p_a表示所述经发射电压矫正之后的声波幅度，k_i表示该曲线的多项式系数，ρh₁表示所述的一个环境压力，ρh₂表示要被归一化到的标准环境压力，n为自然数。

在以上的方法中，所述标准环境压力ρh₂优选为3×10⁵kg/m²,和/或仅在环境压力ρh₁大于1.2×10⁵kg/m²的情况下才进行所述的环境压力矫正。可以通过插值方法从所述关系曲线族中找出对应的曲线，和/或n=8。

根据本发明的用于在声波幅度测井中对声波发射电压进行矫正的系统，其中所述发射电压表示加载在发射测井声波的发射换能器上的输入电压,所述系统包括：

-发射电压测量装置，用于在一个环境压力下现场测量所述发射换能器的发射电压；

-声波幅度测量装置，用于在所述的一个环境压力下现场测量接收到的声波幅度；

-发射电压矫正装置，用于根据所述的一个环境压力从第一关系曲线族中找出对应的曲线和所述曲线的斜率，其中所述第一关系曲线族表示所述发射电压与所述接收声波幅度之间的基本呈线性的关系，并且是通过实验测量针对测井时不同的环境压力而得到的；所述发射电压矫正装置还用于按下式求出经发射电压矫正之后的声波幅度p_a:

在所述的系统中，所述发射换能器优选被实施为压电陶瓷晶体，和/或所述接收声波幅度用接收声波的首波幅度来代表。所述标准发射电压v₂优选为7000V，和/或所述声波幅度测井优选是采用3英尺或5英尺的发射器-接收器间隔进行的。与上述方法中一样，在本发明的系统中，发射电压矫正装置可以通过插值方法从所述第一关系曲线族中找出对应的曲线。

进一步有利的是，所述的系统可以进一步包括对环境压力进行矫正的措施。具体地，该系统还包括：

-用于测量泥浆密度和测井深度以得到环境压力的环境压力测量装置，其被用于测量所述的一个环境压力，

-用于对环境压力进行矫正的环境压力矫正装置，其根据所述的发射电压从第二关系曲线族中找出对应的曲线和表示该曲线的多项式系数，其中所述第二关系曲线族表示所述环境压力与所述接收声波幅度之间的关系，并且是通过实验测量和多项式拟合针对测井时加载在发射换能器上的不同的发射电压而得到的；

所述环境压力矫正装置还用于按下式求出经环境压力矫正之后的声波幅度p_b:

在上述的系统中，所述标准环境压力ρh₂优选为3×10⁵kg/m²,和/或所述环境压力矫正装置优选仅在环境压力ρh₁大于1.2×10⁵kg/m²的情况下才进行所述的环境压力矫正。同样，所述环境压力矫正装置可以通过插值方法从所述关系曲线族中找出对应的曲线，和/或n=8。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的具体实施例。图中:

图1是根据本发明的声波发射电路以及发射换能器的发射电压测量系统的框图。

图2是根据本发明对发射换能器的发射电压值进行采样测量的示意图。

图3是声波测井仪的实验室测量环境示意图。

图4是通过试验测量的在不同环境压力下的发射电压与3英寸接收声波的首波幅度之间的关系图。

图5是通过实验室测量和高阶多项式建模获得的、在不同发射电压下的环境压力与3英寸接收声波的首波幅度之间的关系图。

图6是按照本发明对声波幅度进行发射电压矫正和环境压力矫正的系统框图。

具体实施方式

首先分析接收的声波幅度和用于发送声波的发射换能器的发射电压的关系:

井内的声波衰减主要包括：泥浆内的扩展损失和吸收损失J₁、沿井壁的传播损失J₂，其它损失，比如热传导吸收损失和弛豫吸收损失，和温度、材质有关，但是都非常小，可以忽略。

接收换能器接收到的声波声强J可以表示为：

10log(J)=10log(J₀)-10log(J₁)-10log(J₂)

几何扩展损失和泥浆吸收损失为：

其中，α₁是泥浆声吸收系数，它与声波频率有关，

是发射端到井壁的距离，

是井壁到接收端的距离。

J₀=

其中ρ为泥浆密度，c为声速，p₀为初始声压。

初始声压p₀和发射电压有关，简化起见可以写成：

其中μ是声压灵敏度，它和陶瓷晶体的介电系数、密度和弹性模量和柏松比等机械参数、以及工作状态有关（晶体是否工作在谐振状态下），在实际中，该系数μ和外界压力也有关系，一则是因为外界压力的改变会改变晶体的物理边界条件，进而改变晶体的谐振状态，二则压力大的时候，换能器外面的硅油—橡胶皮囊—泥浆耦合度要好一些。同样的发射电压，耦合度越好，透射进入泥浆的能量越大。

对于J₂来说，井壁和地层内声波传播特征较复杂，既有滑行波，又有诱导面波存在，它是声幅测井中的主要研究对象。它们的声学性质—声速、幅度衰减、频率变化规律等会被反映在接收到的声波信号中，通过信号分析，人们可以判断和评估井壁或地层情况，例如水泥胶结好坏，地层弹性性质。但是，显然J₁的影响也会反映在接收到的声波信号中，所以，这里需要做的是，在接收到的声波中尽量剔除J₁的影响。

影响J₁的主要因素除了井径、还包括泥浆比重(请参见：声波测井原理与应用，章成广、江万哲、潘和平，石油工业出版社，北京，2009.3，第23-25页)，以及随时可能变化的发射电压、测井深度和温度。其中泥浆比重的差异会导致泥浆声阻抗差异，泥浆吸收损失、泥浆和套管壁的界面反射损失、换能器和泥浆界面的透射损失、声波在泥浆里的传播速度变化。供电电压的变化，会影响换能器的驱动电压，改变发射信号的幅度。随着测量深度的变化，外界水压力会不同，声波换能器的力学边界条件就不一样，换能器的振动模态将发生变化，反映在接收换能器上的接收信号幅度会有变化（请参见：应用声学基础—实轴积分法及二维谱技术，沈建国，天津大学出版社，天津，2004.9，第82-85页）；另外，外界压力增大，换能器的声耦合也会加强，同样表现在接收信号的幅度会变大。本申请中，只关注发射电压、泥浆比重和测井深度对声波幅度的变化。

通过上面的分析，可以认为接收声波信号的幅度p和加载在发射换能器上的声波发射电压v应该近似成线性关系，表述如下：

(1)

其中μ是声压灵敏度，q为常数。鉴于泥浆比重和测井深度的变化，对系统的影响要复杂的多，可以通过实验室测量、数据拟合的方法，将这种关系用多项式和表示出来：

(2)

定义环境压力参数，ρ为泥浆密度，h为测井垂直深度，n可以根据需要取适当的自然数。

井场实时测量和实验室测量

通过上面的分析，为了对发射电压和/或环境压力进行矫正，需要实时测量两个参数：发射换能器上的驱动电压和/或环境参数ρh，即泥浆密度与垂直测量深度的乘积。前一个参数可以在测井过程中通过实时测量的方式实现，后一个参数可以在实验室内测得。对它们分别介绍如下：

如图1所示，其给出了根据本发明的声波发射电路以及发射换能器的发射电压测量系统的框图。一般来讲，交流电源1给整流电路2提供电源，以便将整流后的直流电压提供给储能电容3。该储能电容7的电压通过开关控制装置4的切换作用，生成瞬时脉冲，然后经输出变压器5放大输出给发射换能器6（这里为压电陶瓷晶体）。压电陶瓷晶体6发射出测井声波，由未示出的接收器进行接收。这里，示例性地采用3英尺的发射器-接收器间隔。显然也可以根据应用情况采用5英尺或其它尺寸的发射器-接收器间隔。

这里，发射换能器（例如陶瓷晶体）的发射电路由2部分构成：储能电路和发射驱动电路。

1、储能电路

由于压电陶瓷的激励需要很高的瞬时能量，为了能够稳定的提供这部分能量，电路采用了储能电容3的方式。

缆轴电压例如为250V 50Hz交流电，经全桥电路2整流为直流电压，该直流电压对储能电容3进行充电，经一段时间后储能电容3上的电压趋于稳定；充电的时间常数取决于电路的参数，实际应用中该时间常数远远小于两次发射的时间间隔，以保证有充足的时间对储能电容进行充电。

在对储能电容3充电的时候，可以采用一个未示出的二极管进行反向钳位，在储能电容电压3趋于稳定后，不会形成纹波，保证了发射电压的稳定性。

2、发射驱动电路

控制电路4驱动MOSFET对储能电容3上的电压进行通断控制，使之生成一个瞬时的脉冲电压，然后脉冲电压经输出变压器5变换后，加在压电陶瓷晶体6上，激励生成声波信号。输出变压器5的作用是：进行阻抗匹配，从而使压电陶瓷6达到额定的发射功率。

在开关控制电路4前对储能电容3进行测量，然后将测量结果乘以输出变压器5的倍数，即为加载在发射换能器晶体6上的发射电压。

在压电陶瓷6谐振的状态下，它可以等效为一个纯电阻R0，这时它的发射功率P与加在它上面的电压U之间的关系为P=U²/R0。因此，要得到压电陶瓷6的发射能量，必须要测得加在它上面的电压大小。但是，在实际应用中，由于该电压值很高，往往达到几千伏，而且持续的时间很短，给测量电路的设计带来难度。

考虑到压电陶瓷6的电压是储能电容3电压经变压器耦合过来，它们之间是简单的线性关系。因此只需要测出发射瞬间储能电容3的电压，就可以得到压电陶瓷6的电压，推算出发射能量。

图2所示为储能电容3上的电压波形示意图，以及采样点的选取。如图2所示，为测量储能电容3上的电压，采取测量正好发送发射脉冲时的时间点上的电压，该电压是储能电容3具备的最大电压值。

环境压力参数也是可以测量的，在测井小队每测一口井之前，先前的钻井作业时用的泥浆比重都是已知的；而垂直测量深度也是可以通过计算下放的电缆长度和下放倾角得到。出厂之前，每批次的仪器的特性是不一样的，需要在出厂之前在实验室内进行压力测试，测量系统安装示意图如图3所示。从该图3可以看出，为测量接收声波与发射电压之间的关系，需要一个密封耐压测试桶，测试桶的材质和尺寸按照常用套管井材质和尺寸（或裸眼井的尺寸）来设计。将该耐压桶竖直放置，再将声波测井仪置入其中居中固定，桶内灌注泥浆，通过压力泵调节桶内压力。声波测井仪获得的数据通过电缆被传输给地面上的测井仪上位机，以进行分析和处理。

这里以常温下7inch（7英寸）套管的测量结果举例说明。当然也可以采用其它尺寸的套管和相应地测量结果。

在图4中示出了在不同环境压力参数下测得的发射电压与3英尺接收声波的首波幅度之间的关系。图中曲线A1、A2、A3、..A20分别对应于以下环境压力参数：

A1: 环境压力参数ρh=0.2814×10⁵kg/m²

A2: 环境压力参数ρh=0.5628×10⁵kg/m²

A3: 环境压力参数ρh=0.8443×10⁵kg/m²

A4: 环境压力参数ρh=1.1257×10⁵kg/m²

A5: 环境压力参数ρh=1.4071×10⁵kg/m²

A6: 环境压力参数ρh=1.6885×10⁵kg/m²

A7: 环境压力参数ρh=1.9699×10⁵kg/m²

A8: 环境压力参数ρh=2.2513×10⁵kg/m²

A9: 环境压力参数ρh=2.5328×10⁵kg/m²

A10: 环境压力参数ρh=2.8142×10⁵kg/m²

A11: 环境压力参数ρh=3.0956×10⁵kg/m²

A12: 环境压力参数ρh=3.3770×10⁵kg/m²

A13: 环境压力参数ρh=3.6584×10⁵kg/m²

A14: 环境压力参数ρh=3.9399×10⁵kg/m²

A15: 环境压力参数ρh=4.2213×10⁵kg/m²

A16: 环境压力参数ρh=4.5027×10⁵kg/m²

A17: 环境压力参数ρh=4.7841×10⁵kg/m²

A18: 环境压力参数ρh=5.0655×10⁵kg/m²

A19: 环境压力参数ρh=5.3470×10⁵kg/m²

A20: 环境压力参数ρh=5.6284×10⁵kg/m²

如图4所示，测量结果表明，发射电压和声波幅度呈现明显的线性关系，它们的斜率基本相同，而声波幅度偏置则和环境压力参数有关。这和上面的理论分析结果是一致的。通过对该预设的现行函数关系式进行建模，可以很容易的求解各线性函数中的参数。

环境压力对声波幅度的影响相对复杂一些，难以找到准确的解析表达式，发明人通过实验测量数据和多项式拟合的方法对两者的关系进行建模，其结果如图5所示。

在图5中示出了在不同发射电压参数下测得的环境压力参数与3英尺接收声波的首波幅度之间的关系。图中曲线B1、B2、B3、..B10分别对应于以下发射电压参数：

B1: 发射电压为5500V时的测量数据及拟合曲线

B2: 发射电压为5700V时的测量数据及拟合曲线

B3: 发射电压为5900V时的测量数据及拟合曲线

B4: 发射电压为6100V时的测量数据及拟合曲线

B5: 发射电压为6300V时的测量数据及拟合曲线

B6: 发射电压为6500V时的测量数据及拟合曲线

B7: 发射电压为6700V时的测量数据及拟合曲线

B8: 发射电压为6900V时的测量数据及拟合曲线

B9: 发射电压为7100V时的测量数据及拟合曲线

B10: 发射电压为7300V时的测量数据及拟合曲线

从图5中可以看出，随着环境压力参数的增大，声波幅度显著增强；环境压力增加到一定程度之后（如图5中在约1.2×10⁵kg/m²之后），声波幅度的增大速度趋缓。

从以上的测量结果可以看出，缆轴电压的微小波动在经过变压器5升压之后都会对施加在晶体6上的发射电压产生较大的影响，进而改变发射出去的声波的幅度。为了让所有的测井数据都统一到一个固定的电压下，将任意的实际发射电压下测量到的声波信号幅度都归一化到7000V的标准发射电压上。如图4所示，在给定的外界环境压力参数ρh₁一定的情况下，发射电压v₁和接收到的声波信号幅度p₁成线性关系：

(3)

类似地，μ₁是声压灵敏度，q₁为常数，参见公式（1）。在环境压力参数不变的情况下，如果发射电压变成v₂，则相应的接收信号的幅值p₂为：

(4)

则有以下关系成立：

(5)

令v₂等于标准发射电压7000V，则可以得到当前压力参数ρh₁下，发射电压矫正之后的声波幅度p_a的值：

(6)

接下来，选择性地或附加地，再根据本发明对该声波幅度值p_a进行环境压力校准。设定标准环境压力参数ρh为3×10⁵kg/m²，

如前所述，信号幅度和环境压力参数的关系太复杂，难以找到准确的解析表达式，实际应用中该问题可以通过多次测量和高阶多项式拟合的方法来解决。在譬如7000V的标准发射电压下，根据前文的公式（2），当前环境压力参数ρh₁与声波幅度p₁具有如下关系：

(7)

在标准发射电压不变的情况下，环境压力参数变成ρh₂，则对应的接收信号幅度p₂为：

(8)

则有以下关系成立：

(9)

令ρh₂等于标准环境压力参数3×10⁵kg/m²，则可以得到环境压力校准之后的声波幅度p_b：

(10)

最后表达式：

(11)

v₁、p₁和ρh₁分别是当前发射电压、当前声波幅度和当前环境压力参数，它们都可以被实时测量，常数7000V和3×10⁵kg/m²分别是需要被归一化到的标准电压和标准环境参数，系数k_i和μ_i已经通过实验室测量和测量数据高阶多项式建模的方法获得。n根据需要取自然数，在工程中譬如通常可以取7-11。

以上讲述的是先进行发射电压矫正，然后再进行环境压力矫正的联合矫正。实际上，两种矫正可以分别单独进行。单独的电压矫正可以根据公式

(12)

进行。

对于单独的环境压力矫正，以上的公式（11）变成一般式：

(13)

至此，声波幅度的发射电压和环境压力矫正就完成了。

测井仪在出厂之前会进行一致性处理，保证在同样的环境下，同批次的仪器的测量结果是一样的，可称之为出厂前刻度。然后对这批仪器选择一只，按照上面说的方法，进行变缆轴电压、变水压测量，根据测量的原始数据和预设的关系表达式(1)、(2)，绘制像图4、图5那样的图，并求解表达式系数；再设定标准发射电压和/或标准环境压力参数（上文中的例子是7000V和/或3×10⁵kg/m²）；最后将这些已知参数和待矫正数据代入式（6）、(11)或（12）中，就可以求出矫正后的声波幅度值。下面举出两个实例。

实施例一

假设某测井小队测量某口井得到如下数据：

测井环境压力参数为ρh₁=4.7841×10⁵kg/m²，同时监控到的晶体发射电压为7100V，3feet处接收到的声波的幅度（这里以首波为例）为1200mV。

首先，在该仪器的图4“电压—幅度”特征曲线中找到环境压力参数为4.7841×10⁵kg/m²的曲线（在实际中可能没有刚好是4.7841×10⁵kg/m²的曲线，但是根据图4可以很容易地用插值的方法找到这个曲线），这时“电压—幅度”关系曲线的系数是

其中μ₁=0.1673，而实际测量的数据为：v₁=7100V， p₁=1200mV，

将这些参数和数据代入式（6）可得到单独经过发射电压矫正之后的声波幅度p_a的值：

=1200 - 0.1673（7100-7000）=1183.27mV

也即：P_a=1183.27mV

然后，替代地或附加地，可以在图5“压力参数—幅度”特征曲线中找到晶体发射电压是7100V的曲线（同样，实际中可能没有刚好是7100V的曲线，但是根据图5也可以很容易地用插值的方法找到这个曲线），这时“压力参数——幅度”关系曲线的系数是

其中

=4.7841×10⁵kg/m²，事先通过多次测量和高阶多项式拟合得到的系数为：

k0 = -3.397×10^-047

k1 = 9.731×10^-041

k2 = -1.174×10^-034

k3 = 7.754×10^-029

k4 = -3.047×10^-023

k5 = 7.221×10^-018

k6 = -9.82×10^-013

k7 = 6.18×10^-008

k8 = 0.0005099

k9 = 1015

将这些参数和数据代入式（12）可得到单独经过环境压力矫正之后的声波幅度p_b的值：

(其中n=8)

P_b=1194.83mv

或者，将这些参数和数据代入式（11）可得到经过发射电压和环境压力联合矫正之后的声波幅度p_b的值：

(其中n=8)

得到：P_b=1178.1mV。

实施例二

假设某测井小队测量某口井得到如下数据：

测井环境压力参数为ρh₁= 1.4071×10⁵kg/m²，同时监控到的晶体发射电压为6500V，3feet处接收到的声波的幅度（这里以首波为例）为980mV。

首先，在该仪器的图4“电压—幅度”特征曲线中找到环境压力参数为1.4071×10⁵kg/m²的曲线（在实际中可能没有刚好是1.4071×10⁵kg/m²的曲线，但是根据图4可以很容易地用插值的方法找到这个曲线），这时“电压—幅度”关系曲线的系数是

其中μ₁=0.163，而测量的实际数据为：v₁=6500V，p₁=980mV。

=980 - 0.163（6500-7000）=1061.5mV

也即P_a=1061.5mV

然后，替代地或附加地，可以在图5“压力参数——幅度”特征曲线中找到晶体发射电压是6500V的曲线（同样，实际中可能没有刚好是6500V的曲线，但是根据图5也可以很容易地用插值的方法找到这个曲线），这时“压力参数——幅度”关系曲线的系数是

其中

=1.4071×10⁵kg/m²，事先通过多次测量和高阶多项式拟合得到的系数为：

k0 = -1.948×10^-047

k1 = 5.918×10^-041

k2 = -7.525×10^-035

k3 = 5.212×10^-029

k4 = -2.138×10^-023

k5 = 5.262×10^-018

k6 = -7.339×10^-013

k7 = 4.513×10^-008

k8 = 0.0008742

k9 = 928.8

(其中n=8)

得到：P_b=1130.5mv

得到：P_b=1212mV

据此，通过根据本发明对发射电压和/或环境压力进行矫正，可以消除电压波动或环境压力波动对测井数据的影响。通过将测井数据归一化到统一的发射电压和环境压力下，使得各地的测井数据以及同一口径但不同深度段的测井数据更具可比较性，为精确地找出最佳采油位置提供了更为客观的比较数据，从而准确找到最具价值的油井和/或出油深度。

Claims

1.一种用于在声波幅度测井中对声波发射电压进行矫正的方法，其中所述发射电压表示加载在发射测井声波的发射换能器(6)上的输入电压,

其特征在于,所述方法包括以下步骤：

通过实验测量,针对测井时不同的环境压力得到所述发射电压与接收声波幅度之间的基本呈线性的第一关系曲线族(A1-A20)；

在一个环境压力下现场测量所述发射换能器的发射电压以及接收到的声波幅度；

根据所述的一个环境压力从所述第一关系曲线族(A1-A20)中找出对应的曲线和所述曲线的斜率；

按下式求出经发射电压矫正之后的声波幅度p_a:

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射换能器被实施为压电陶瓷晶体，和/或所述接收声波幅度用接收声波的首波幅度来代表。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准发射电压v₂为7000V，和/或所述声波幅度测井是采用3英尺或5英尺的发射器-接收器间隔进行的。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述第一关系曲线族(A1-A20)借助于一个耐压测试桶来测得，所述测试桶的材质和尺寸按照常用套管井材质和尺寸或裸眼井的尺寸来设计，将所述耐压桶竖直放置，再将装有测井仪器的套管置入其中居中固定，在所述耐压桶内灌注泥浆，通过压力泵调节所述耐压桶内的压力。

5.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，通过插值方法从所述第一关系曲线族(A1-A20)中找出对应的曲线。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步对所述环境压力进行矫正，其中所述环境压力表示随测井深度变化的施加在测井装置上的压力，包括：

通过实验测量和多项式拟合,针对测井时加载在发射换能器(6)上的不同的发射电压得到所述环境压力与所述接收声波幅度之间的第二关系曲线族(B1-B10)；

根据所述的发射电压从所述第二关系曲线族(B1-B10)中找出对应的曲线和表示该曲线的多项式系数；

按下式求出经环境压力矫正之后的声波幅度p_b:

Figure 2011102645318100001DEST_PATH_IMAGE002

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述标准环境压力ρh₂为3×10⁵kg/m²,和/或仅在环境压力ρh₁大于1.2×10⁵kg/m²的情况下才进行所述的环境压力矫正。

8.如权利要求6-7之一所述的方法，其特征在于，通过插值方法从所述第二关系曲线族(B1-B10)中找出对应的曲线，和/或n=8。

9.一种用于在声波幅度测井中对声波发射电压进行矫正的系统，其中所述发射电压表示加载在发射测井声波的发射换能器(6)上的输入电压,

其特征在于,所述系统包括：

发射电压测量装置，用于在一个环境压力下现场测量所述发射换能器的发射电压；

声波幅度测量装置，用于在所述的一个环境压力下现场测量接收到的声波幅度；

发射电压矫正装置，用于根据所述的一个环境压力从第一关系曲线族(A1-A20)中找出对应的曲线和所述曲线的斜率，其中所述第一关系曲线族(A1-A20)表示所述发射电压与所述接收声波幅度之间的基本呈线性的关系，并且是通过实验测量针对测井时不同的环境压力而得到的；所述发射电压矫正装置还用于按下式求出经发射电压矫正之后的声波幅度p_a:

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述发射换能器被实施为压电陶瓷晶体，和/或所述接收声波幅度用接收声波的首波幅度来代表。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述标准发射电压v₂为7000V，和/或所述声波幅度测井是采用3英尺或5英尺的发射器-接收器间隔进行的。

12.如权利要求9-11之一所述的系统，其特征在于，所述发射电压矫正装置通过插值方法从所述第一关系曲线族(A1-A20)中找出对应的曲线。

13.如权利要求9所述的系统，其特征在于，进一步包括：

用于测量泥浆密度和测井深度以得到环境压力的环境压力测量装置，其被用于测量所述的一个环境压力，

用于对环境压力进行矫正的环境压力矫正装置，其根据所述的发射电压从第二关系曲线族(B1-B10)中找出对应的曲线和表示该曲线的多项式系数，其中所述第二关系曲线族(B1-B10) 表示所述环境压力与所述接收声波幅度之间的关系，并且是通过实验测量和多项式拟合针对测井时加载在发射换能器(6)上的不同的发射电压而得到的；

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述标准环境压力ρh₂为3×10⁵kg/m²,和/或所述环境压力矫正装置仅在环境压力ρh₁大于1.2×10⁵kg/m²的情况下才进行所述的环境压力矫正。

15.如权利要求13-14之一所述的系统，其特征在于，所述环境压力矫正装置通过插值方法从所述第二关系曲线族(B1-B10)中找出对应的曲线，和/或n=8。