CN102606140B - 一种系列存储声波变密度测井仪 - Google Patents

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宫继刚
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Abstract

本发明涉及油田井下声波测井仪，特别是一种系列存储声波变密度测井仪，其特征是：至少包括一组上位声波检测单元（1）、一组下位声波检测单元（2）、一磁定位单元（3）和检测处理单元（4），检测处理单元（4）分别通过I/O口与上位声波检测单元（1）和下位声波检测单元（2）的发射控制口电连接，上声波检测单元（1）和下位声波检测单元（2）的声检测电路将检测的信号送到处理放大电路，通过处理放大电路变成数字信号送到检测处理单元（4）的I/O口，检测处理单元（4）将处理得到的信号存贮到一存贮卡（5）上。它避免传统直读方式电缆的频率特性不好造成的对声波信号的传输误差，使测量曲线分辨率和精度提高。

Description

一种系列存储声波变密度测井仪
技术领域
本发明涉及油田井下声波测井仪，特别是一种系列存储声波变密度测井仪。
背景技术
存储声波测井仪是我公司国内首创产品，在具有原来直读声幅测井仪的功能基础上，实现了井下声波测井数据的存储和直读两种工作方式。
常规单发双收直读声波变密度测井仪用于检测套管井水泥胶结质量，仪器测量四个参数：套管接箍（简称CCL）、自然伽玛（简称GR）、声幅（简称CBL）、变密度（简称VDL），套管接箍测量的是井下两节套管连接点，测量原理是探头在经过接箍时固定磁场受外界影响而产生感应电动势；自然伽玛是探测地层固有伽玛放射性强度，通过和裸眼井测量蓝图对比来校对当前深度；CBL测井使用距离发射探头3英尺的探头接收声波信号，经过信号首波幅度来判定第一界面的胶结状况；VDL测井是使用距离发射探头5英尺的探头接收声波信号，用于探测套管井第二界面的胶结质量，即水泥环和地层之间是否胶结良好。仪器一次下井同时测量这四种参数，测量数据通过地面软件处理，以曲线的方式显示。声波的发射器和接收器均安装在充满硅油的橡皮胶囊的声系内，声系的胶囊实现井液与硅油的隔离，通过橡皮囊和硅油实现井内压力与橡皮囊内压的平衡，技术上需克服多芯电缆传输的信号干扰、压电陶瓷晶体及隔声结构的设计以及皮囊的耐气体腐蚀问题。
常规声波测井仪在结构上除上述的单发双收方式，还有单发四收、双发双收、双发八收方式，无论何种方式的声波测井仪，都存在对声波信号的处理、传输，这在常规非存储声波测井仪器都存在技术上无法克服的缺点。
常规的直读声波测井仪的声波采用信号的频率一般为20KHZ,声波信号传输采用单芯电缆或多芯电缆，常规电缆的响应频率只有十几KHZ，所以声波信号经由电缆传输到地面的时候会出现畸变，造成仪器的测量分辨率及精度的误差，而且不同类型不同长度的电缆对声波信号的传输误差各不相同，所以这个测量误差在传统的声波变密度测井仪的应用是无法避免的。
针对这一问题目前技术上采用的方法是，声波信号通过井下模数转换，采用数字信号高速遥传，硬件设备及成本的费用非常高；另外一种方法是更换为满足传输频率特性的特种电缆，则其价格是常规电路的数倍，非常昂贵，不利于现场推广。
而在水平井、大斜度井等电缆无法下放仪器的井况中，常规声幅变密度仪器无法实现其测井功能，也亟待出现电池供电的测井仪器。
发明内容
本发明的目的是提供一种避免传统直读方式电缆的频率特性不好造成的对声波信号的传输误差，使测量曲线分辨率和精度提高的一种系列存储声波变密度测井仪。
本发明的技术方案是：一种系列存储声波变密度测井仪，其特征是：至少包括一组上位声波检测单元、一组下位声波检测单元、一磁定位单元和检测处理单元，检测处理单元分别通过I/O口与上位声波检测单元和下位声波检测单元的发射控制口电连接，上声波检测单元和下位声波检测单元的声检测电路将检测的信号送到处理放大电路，通过处理放大电路变成数字信号送到检测处理单元的I/O口，检测处理单元将处理得到的信号存贮到一存贮卡上。
上声波检测单元和下位声波检测单元分别包括声波上发射头、上发射电路和上声波接收头、上声波接收电路，下位声波检测单元分别包括声波下发射头、下发射电路和下声波接收头、下声波接收电路，检测处理单元控制上发射电路和下发射电路电路驱动声波发射头，检测处理单元每90ms发出一次发射脉冲，经过放大和驱动发射变压器，产生＞2500v发射脉冲，使发射传出声波信号；反射声波信号被上声波接收头、下声波接收头接受，经升压变压器T1或T2,传输到上放大器和下放大器，上下声幅信号经上放大器和下放大器放大进入模拟开关，再输入到A/D转换电路，由A/D转换电路将接收的声频信号转成数字信号送到检测处理单元的I/O口。
所述的上声波检测单元和下位声波检测单元采用水介超声波传感器。
所述的上声波检测单元和下位声波检测单元分别由支架固定，放置在井下工作。
所述的检测处理单元的I/O口上连接有磁定位单元。
所述的磁定位单元包括磁传感器、放大电路、滤波电路和第二缓冲电路，磁传感器、放大电路、滤波电路和第二缓冲电路依次从前至后电连接，第二缓冲电路输出端与检测处理单元的I/O口电连接。
所述的磁定位单元包括两块永久磁钢和绕制的线圈及外壳，两块永久磁钢安装时同极性方向相反吸附在线圈两端。
所述的伽玛仪由组合探头闪烁探测器和机械部件组成。
本发明的优点是：由于检测处理单元将处理得到的信号存贮到一存贮卡上，存贮卡的信息由地面数据处理回放，不仅解决了仪器电缆下放的问题，同时也保证了测量效果。避免传统直读方式电缆的频率特性不好造成的对声波信号的传输误差，使测量曲线分辨率和精度提高。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明电路原理框图；
图2是磁定位单元、上声波检测单元1和下位声波检测单元2电路原理框图。
图中，1、上位声波检测单元；2、下位声波检测单元；3、磁定位单元；和4、检测处理单元；5、存贮卡；6、模拟开关；7、第一缓冲电路；8、A/D转换电路；9、上发射电路；10、下发射电路；11、上放大器；12、下放大器；301、磁传感器；302、放大电路；303、滤波电路；304、第二缓冲电路。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种系列存储声波变密度测井仪，其特征是：至少包括一组上位声波检测单元1、一组下位声波检测单元2、一磁定位单元3和检测处理单元4，检测处理单元4分别通过I/O口与上位声波检测单元1和下位声波检测单元2的发射控制口电连接，用于控制上位声波检测单元1和下位声波检测单元2的发射电路工作，上声波检测单元1和下位声波检测单元2的声检测电路将检测的信号送到处理放大电路，通过处理放大电路变成数字信号送到检测处理单元4的I/O口，检测处理单元4将处理得到的信号存贮到一存贮卡5上，存贮卡5的信息再由读取单元和处理器隔离处理。上声波检测单元1和下位声波检测单元2的声检测电路将检测的信号是通过先送到一模拟开关的两个输入端口，由检测处理单元控制模拟开关6导通选项口完成选项，接通过其中一路信号送到处理放大电路，然后由处理放大电路通过缓冲电路后再输入到A/D转换电路8，由A/D转换电路8将接收的声频信号转成数字信号送到检测处理单元的I/O口。
检测处理单元4的I/O口上连接有磁定位单元3。磁定位单元3由磁传感器301接收磁信号，磁信号通过放大电路302、滤波电路303和缓冲电路304送到检测处理单元4的I/O口上。
上声波检测单元1和下位声波检测单元2采用水介超声波传感器。上声波检测单元1和下位声波检测单元2分别包括声波上发射头、上发射电路9和上声波接收头（声幅变密度传感器）、上声波接收电路，下位声波检测单元2分别包括声波下发射头、下发射电路10和下声波接收头（声幅变密度传感器）、下声波接收电路，检测处理单元4控制上发射电路9和下发射电路电路10驱动声波发射头，检测处理单元4每90ms发出一次发射脉冲，经过发射电路（放大和驱动发射变压器），产生＞2500v发射脉冲，使发射传出声波信号。反射声波信号被上声波接收头、下声波接收头（声幅变密度传感器）接受，经升压变压器T1或T2,传输到上放大器11和下放大器12，上下声幅信号经上放大器11和下放大器12放大进入模拟开关6，通过第一缓冲电路7再输入到A/D转换电路8，由A/D转换电路8将接收的声频信号转成数字信号送到检测处理单元的I/O口。
磁定位单元3包括两块永久磁钢和绕制的线圈及外壳，两块永久磁钢安装时同极性方向相反吸附在线圈两端。上声波检测单元1和下位声波检测单元2分别由支架固定，放置在井下工作。

Claims (2)

1.一种系列存储声波变密度测井仪，其特征是：至少包括一组上位声波检测单元（1）、一组下位声波检测单元（2）、一磁定位单元（3）和检测处理单元（4），检测处理单元（4）分别通过I/O口与上位声波检测单元（1）和下位声波检测单元（2）的发射控制口电连接，上位声波检测单元（1）和下位声波检测单元（2）的声检测电路将检测的信号送到处理放大电路，通过处理放大电路变成数字信号送到检测处理单元（4）的I/O口，检测处理单元（4）将处理得到的信号存贮到一存贮卡（5）上；所述的上位声波检测单元（1）和下位声波检测单元（2）分别包括声波上发射头、上发射电路（9）和上声波接收头、上声波接收电路，下位声波检测单元（2）分别包括声波下发射头、下发射电路（10）和下声波接收头、下声波接收电路，检测处理单元（4）控制上发射电路（9）和下发射电路（10）驱动声波发射头，检测处理单元（4）每90ms发出一次发射脉冲，经过放大和驱动发射变压器，产生＞2500v发射脉冲，使发射传出声波信号；反射声波信号被上声波接收头、下声波接收头接受，经升压变压器T1或T2,传输到上放大器（11）和下放大器（12），上下声幅信号经上放大器（11）和下放大器（12）放大进入模拟开关（6），再输入到A/D转换电路（8），由A/D转换电路（8）将接收的声频信号转成数字信号送到检测处理单元的I/O口；所述的上位声波检测单元（1）和下位声波检测单元（2）采用水介超声波传感器；所述的检测处理单元（4）的I/O口上连接有磁定位单元（3）；所述的磁定位单元（3）包括磁传感器（301）、放大电路（302）、滤波电路（303）和第二缓冲电路（304），磁传感器（301）、放大电路（302）、滤波电路（303）和第二缓冲电路（304）依次从前至后电连接，第二缓冲电路（304）输出端与检测处理单元（4）的I/O口电连接。
2.根据权利要求1所述的一种系列存储声波变密度测井仪，其特征是：所述的上位声波检测单元（1）和下位声波检测单元（2）分别由支架固定，放置在井下工作。
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