CN103352694B - 一种声电组合测井仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声电组合测井仪器，包括：连杆，在所述连杆的一端设置有带磁芯的发射线圈和第一压电晶体管，所述发射线圈和所述第一压电晶体管电连接，通过非金属材料装配到一起；所述发射线圈和所述第一压电晶体管组成了声电发射探头；在所述连杆上，且距离所述声电发射探头预设距离处，套接有至少3组带磁芯的接收线圈和第二压电晶体管，所述接收线圈和所述第二压电晶体管电连接，通过所述非金属材料装配到一起；所述接收线圈和所述第二压电晶体管组成了接收探头。通过该测井仪器分别获得地层的纵横波时差和地层的电阻率，并实现了对套管厚度和固井质量的评价，避免了激发能量低，且提高了测量的精度。
Description
技术领域
本发明涉及石油工程测井施工中裸眼井和套管井的套管质量检测、固井质量检测和裸眼井、套管井地层声学和电学参数测量的专用仪器技术领域，特别涉及一种声电组合测井仪器。
背景技术
在石油勘探和开发的过程中，对地层声波时差和电阻率的测量是评价地层孔隙度和含油饱和度的重要参数。对套管厚度和固井质量进行评价是优化开发方案的重要手段，也是提高采收率等工程应用的重要内容之一。在现有技术中，对套管井厚度的检测采用磁场测量方法，对固井质量检测采用声波测井方法。
其中，电阻率的检测通常有：裸眼井电阻率测井有双感应、阵列感应和双侧向等方法，这些技术都比较成熟。过套管电阻率则采用直流电极方法，将电极推靠到套管内壁，通过电极向套管供直流电，测量结果受电极与套管内壁接触的影响比较大，因此，测井前需要通井、洗井等。井眼条件因素例如套管与水泥环的界面、水泥环与套管的界面影响也比较大。另外，通过接触方式供电，供电电流不能够太大，即激发能量低，这样，测量信号中有用信号的幅度低，原始测量波形幅度小，信噪比较低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种声电组合测井仪器，本发明避免了激发能量低，提高了测量的精度，详见下文描述：
一种声电组合测井仪器，包括：连杆，在所述连杆的一端设置有带磁芯的发射线圈和第一压电晶体管，所述发射线圈和所述第一压电晶体管电连接，通过非金属材料装配到一起；所述发射线圈和所述第一压电晶体管组成了声电发射探头；在所述连杆上，且距离所述声电发射探头预设距离处，套接有至少3组带磁芯的接收线圈和第二压电晶体管，所述接收线圈和所述第二压电晶体管电连接，通过所述非金属材料装配到一起；所述接收线圈和所述第二压电晶体管组成了接收探头。
所述接收探头的数量为4-11个，且所述接收探头等间距，多次测量，提高了测量的精度。
优选所述连杆的材料为非金属材料，所述连杆为长圆管或实心长圆柱，减小了磁场发热，延长了整个仪器的使用寿命。
其中，所述发射线圈和所述第一压电晶体管电连接具体为：串联连接，或并联连接。具体的连接方式取决于第一压电晶体管的状态参数。
其中，所述接收线圈和所述第二压电晶体管电连接具体为：串联连接，或并联连接。具体的连接方式取决于第二压电晶体管的状态参数。
本发明提供的技术方案的有益效果是：用瞬变大电流激发声电探头，避免了激发能量低，且提高了测量的精度；通过本方案距离声电发射探头一定位置的接收探头阵列既接收到振动信号、又收到二次电磁场信号。这些声电信号在频率域和时间域内是分离的，可以单独进行处理，分别获得地层的纵横波时差和地层的电阻率。即通过该仪器实现了套管厚度和固井质量的有效检测、并且能够对裸眼井、套管井地层声学和电学参数进行有效测量。
附图说明
图1为一种声电组合测井仪器的结构示意图。
1：发射线圈；2：第一压电晶体管；
3：连杆；4：第二压电晶体管；
5：接收线圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了避免激发能量低，提高测量的精度，本发明实施例提供了一种利用瞬变电磁激发的声电组合测井仪器，参见图1，包括：连杆3，在连杆3的一端设置有带磁芯的发射线圈1和第一压电晶体管2，发射线圈1和第一压电晶体管2电连接，通过非金属材料将两者装配到一起；发射线圈1和第一压电晶体管2组成了声电发射探头；
在连杆3上，且距离声电发射探头预设距离处，套接有至少3组带磁芯的接收线圈5和第二压电晶体管4，接收线圈5和第二压电晶体管4电连接，通过非金属材料将两者装配到一起；接收线圈5和第二压电晶体管4组成了接收探头。
其中，预设距离根据实际应用中的需要进行确定，本发明实施例对此不做限制。
具体实现时，发射线圈1与第一压电晶体管2的静态电容分别具有感抗和容抗，相互抵消以后，声电发射探头总的阻抗减小，相同电压冲击下能够在声电发射探头上激发出大的电流、声电发射探头能够吸收大的电功率。这些电功率在瞬间完成，同时激发出强的瞬变电磁场和振动。这些瞬变电磁场和振动在井中和地层中分别感应出二次电磁场和纵、横波以及面波，距离声电发射探头一定位置的接收探头阵列既接收到振动信号、又收到二次电磁场信号。这些声电信号在频率域和时间域内是分离的，可以单独进行处理，分别获得地层的纵横波时差和地层的电阻率。为此本方案在裸眼井和套管井内均可以实施。
在一优选的实施例里，为了获取到较高的测量精度，接收探头的数量为4-11个，还可以根据测量精度的要求，增加到12个，且接收探头之间的间距相等。
在优选的实施例里，连杆3的材料为非金属材料，且为长圆管或实心长圆柱，通过材料的选择，减小了连杆内交变磁场热量，延长了整个声电组合测井仪器的使用寿命。
其中，发射线圈1和第一压电晶体管2电连接可以为：串联连接，即发射线圈1的一端与压电晶体管2的一端连接，发射线圈1的另一端与第一压电晶体管2的另一端作为输出端，接出，进而作为声电发射探头的输出线。
另，发射线圈1和第一压电晶体管2电连接可以为：并联连接，即发射线圈1的两端与第一压电晶体管2的两端连接，并引出两个连接线作为输出端，接出，进而作为声电发射探头的输出线。
其中，接收线圈5和第二压电晶体管4电连接可以为：串联连接，即接收线圈5的一端与第二压电晶体管4的一端连接，接收线圈5的另一端与第二压电晶体管4的另一端作为输出端，接出，进而作为接收探头的输出线。
另，接收线圈5和第二压电晶体管4电连接可以为：并联连接，即接收线圈5的两端与第二压电晶体管4的两端连接，并引出两个连接线作为输出端，接出，进而作为接收探头的输出线。
该声电组合测井仪器的工作原理为：发射探头1采用带高磁导率磁芯的线圈与圆管状第一压电晶体2串联或者并联两种方式，用非金属材料装配在一起，组成了声电发射探头。距离声电发射探头一定距离后，开始等距离放置一系列接收探头，接收探头由第二压电晶体管4和接收线圈5串联或者并联组成，用非金属材料装配在一起，组成了接收探头。第一压电晶体管2和第二压电晶体管4用来测量声信号和部分电信号，发射线圈1和接收线圈5主要用来测量瞬变电磁感应信号。声信号的频率为kHz范围、电信号频率为Hz范围之内，差别很大，可以通过滤波进行分离。在裸眼井内声信号在5ms以内，电信号在10ms以后才主要反映地层参数，在时间很上容易分离。在套管井内，套管的瞬变电磁信号幅度很大，与声信号叠加在一起，需要通过频率滤波将其分离。
采用瞬变电磁激发和变频瞬变激发等多种方式，在裸眼井或套管井中产生高频振动（由声波探头的谐振频率确定）和瞬变电磁场，高频振动沿裸眼井和套管井传播，通过测量不同距离的声波波形完成地层的声波时差测量；瞬变电磁场以低频连续谱在裸眼井或套管井中激发瞬变电磁场，通过测量井中感应的电动势波形，完成套管厚度和不同深度地层电阻率的测量。两种探头组合以后，发射线圈1、接收线圈5的感抗与第一压电晶体管2、第二压电晶体管4的容抗相互抵消，激发电流能够加到探头上，既能够产生比较强的瞬变电磁场又能够激发出幅度比较大的振动能量，在套管井中能够感应出比较强的感应电动势，增加原始信号中地层信息的幅度。
具体实现时，本发明实施例对上述器件的型号不做任何限制，只要能完成上述功能的器件均可。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种声电组合测井仪器，包括：连杆，其特征在于，在所述连杆的一端设置有发射线圈和第一压电晶体管，所述发射线圈带磁芯，
所述发射线圈和所述第一压电晶体管电连接，通过非金属材料装配到一起；所述发射线圈和所述第一压电晶体管组成了声电发射探头；
在所述连杆上，且距离所述声电发射探头预设距离处，套接有至少3组接收线圈和第二压电晶体管，所述接收线圈带磁芯，所述接收线圈和所述第二压电晶体管电连接，通过所述非金属材料装配到一起；所述接收线圈和所述第二压电晶体管组成了接收探头；
所述第一压电晶体管和所述第二压电晶体管用来测量声信号和部分电信号，所述发射线圈和所述接收线圈用来测量瞬变电磁感应信号；
所述声电组合测井仪器采用瞬变电磁激发，在裸眼井或套管井中产生瞬变电磁场，通过测量井中感应的电动势波形，完成套管厚度和不同深度地层电阻率的测量。
2.根据权利要求1所述的一种声电组合测井仪器，其特征在于，所述接收探头的数量为4-11个，且所述接收探头之间等间距。
3.根据权利要求1所述的一种声电组合测井仪器，其特征在于，所述连杆的材料为非金属材料。
4.根据权利要求1或3所述的一种声电组合测井仪器，其特征在于，所述连杆为长圆管或实心长圆柱。
5.根据权利要求1所述的一种声电组合测井仪器，其特征在于，所述发射线圈和所述第一压电晶体管电连接具体为：串联连接。
6.根据权利要求1所述的一种声电组合测井仪器，其特征在于，所述发射线圈和所述第一压电晶体管电连接具体为：并联连接。
7.根据权利要求1所述的一种声电组合测井仪器，其特征在于，所述接收线圈和所述第二压电晶体管电连接具体为：串联连接。
8.根据权利要求1所述的一种声电组合测井仪器，其特征在于，所述接收线圈和所述第二压电晶体管电连接具体为：并联连接。
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