CN106094036A - 压电式垂直地震测井仪及测井方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压电式垂直地震测井仪及测井方法，该测井仪主要由外壳、皮囊、压电陶瓷检波器、电荷放大电路、电压放大电路组成。压电陶瓷检波器主要由多个圆管型压电陶瓷传感器并联组成。地震波经过在地层中传播、反射、折射后通过井液到达皮囊内的硅油形成声压信号，压电陶瓷检波器感应到周围的压力变化，并将此压力信号变为电信号，通过电缆上传到地面的数据采集系统，经垂直地震剖面系统软件进行数据计算处理，可得到关于地震波的初至波、上行波、下行波等数据信息。本发明电路结构简单，耐高温高压；通过井液耦合地震波，无需推靠臂结构；仪器直径小，可进行小井眼作业；采用压电陶瓷检波器采集地震波，采集到的信号频率范围宽，分辨率高。

Description

压电式垂直地震测井仪及测井方法

技术领域

本发明涉及的压电式垂直地震测井仪及测井方法，属于地震勘测技术领域，利用压电传感器所产生的电压与所受压力成正比的原理来检测地震波。压电式垂直地震测井仪具有灵敏度高、结构简单、耐高温高压的特点。

背景技术

随着垂直地震勘探开发程度的逐渐加深和难度的进一步加大，向小型化，高分辨率，耐高温高压，高可靠性发展成为必然的趋势。目前存在的垂直地震测井仪器，主要采用动圈式测井仪作为井中地震波接收装置，由于动圈式测井仪测量的是运动型信号，为了将地层的震动更好的耦合到仪器上，提高仪器的灵敏度，需要通过推靠器紧贴井壁才能良好接收信号，由此产生复杂的结构，测井过程繁琐，这种仪器的作业安全可靠性低，容易出现遇卡事故，效率低下；电路结构复杂，体积庞大，致使仪器耐温耐压低，不能适应小井眼及恶劣环境作业；测得的地震波信号频率范围窄，分辨率低，得到的数据量小。本发明采用压电式垂直地震测井仪作为井下仪器接收地震波，解决了上述存在的技术难题，并且价格低，易于推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电式垂直地震测井仪（PiezoVSP），以及由此仪器而实现的一种测井方法。本发明压电式垂直地震测井仪采用压电陶瓷检波器及电荷放大电路、电压放大电路来检测处理地震波，电路结构简单，在钻井液中静态测量地震波，仪器无推靠结构，安全可靠；压电陶瓷检波器采用耐高温高压材料，及采用皮囊内注硅油结构使压电陶瓷检波器始终处于压力平衡状态，仪器耐温达190℃，耐压达140MPa；采集地震波并放大之后频率范围宽为5.3~1000Hz，分辨率高，获得更丰富的地震波测井数据，完全可以作为目前市场存在的动圈式垂直地震仪的替代产品，为测井解释提供更可靠的数据分析的依据；价格便宜，易于推广。

本发明采用了以下技术方案：一种压电式垂直地震测井仪，主要由外壳、皮囊、压电陶瓷检波器、电荷放大电路、电压放大电路组成，压电陶瓷检波器固定在支撑骨架上，压电陶瓷检波器和支撑骨架组合体装配到仪器主体上，皮囊将所述压电陶瓷检波器密封，从注油口往皮囊内腔注满硅油，使压电陶瓷检波器处于压力平衡状态，护壳装在皮囊外并固定好，所述外壳开长槽孔，减小地震波在外壳上的衰减。压电陶瓷传感器的信号线输出连接到电荷放大电路的输入端，电荷放大电路的信号输出端连接到电压放大电路的输入端，电压放大电路的输出端通过测井电缆与地面的数据采集系统相连。

其中，压电陶瓷检波器由多个圆管型压电陶瓷传感器并联组成，每两个压电陶瓷传感器之间用一个O型圈固定，多个压电陶瓷传感器之间用导线并联连接。

利用压电式垂直地震测井仪测井的方法为：

地面震源激发地震波；

地震波经过在地层中传播、反射、折射后通过井液到达皮囊内的硅油形成声压信号，压电陶瓷检波器感应到周围的压力变化，并将此压力信号转变为电信号；

电信号经过电荷放大电路进行信号放大；

电信号经过电压放大电路进行信号放大；

经过两极放大之后的电信号通过电缆上传到地面的数据采集系统，经垂直地震剖面系统软件（软著登字第1232500号）进行数据计算处理，可得到关于地震波的初至波、上行波、下行波等数据信息。

本发明的有益效果：

1、本发明的测井方法为在钻井液中测量地震波，无需推靠测量，无推靠臂，作业安全性高。

2、本发明的测井仪器电路结构简单，压电陶瓷传感器采用耐高温高压材料制成，以及仪器采用皮囊内充硅油的结构，始终使压电陶瓷传感器处于压力平衡状态，使得仪器耐温达190℃，耐压达140MPa,适应恶劣环境作业。

3、本发明的测井仪器外径小，可进行小井眼作业。

4、本发明所采用的采集地震波的传感器为压电陶瓷，经过放大电路之后地震波频率范围宽为5.3~1000Hz，频率范围宽，分辨率高，获得更丰富的地震波测井数据，为测井解释提供更可靠的数据分析的依据。

5、本发明的测井仪器可以多级作业，使得每次地震可以进行多点测量，缩短测井时间，测井效率高。

附图说明

图1是本发明一种压电式垂直地震测井仪的组成结构示意图；

图2是本发明一种压电式垂直地震测井仪的剖面结构示意图；

图3是本发明一种压电式垂直地震测井仪的仪器连接示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明一种压电式垂直地震测井仪，主要由外壳9、皮囊8、压电陶瓷检波器4、电荷放大电路21、电压放大电路22组成，压电陶瓷检波器4固定在支撑骨架3上，压电陶瓷检波器4和支撑骨架3组合体装配到仪器主体1上，电荷放大电路21、电压放大电路板22装配到腔体23内并固定，由皮囊8将所述压电陶瓷检波器4密封，从注油口17往皮囊8内腔注满硅油，使所述压电陶瓷检波器4处于压力平衡状态，外壳9装在皮囊8外并固定好，外壳9开长槽孔，减小地震波在外壳上的衰减。压电陶瓷检波器4的信号线输出端连接到电荷放大电路21的输入端，电荷放大电路21的信号输出端连接到电压放大电路22的输入端，电压放大电路的输出端通过测井电缆70与地面的数据采集系统30相连。

其中，压电陶瓷检波器4由多个圆管式压电陶瓷传感器40并联组成，多个压电陶瓷传感器40每两个之间用一个O型圈5固定，多个压电陶瓷传感器40之间用导线并联连接。

如图3所示，在实际测井中，为了一次下井可以测量多个点，提高测井效率，一次下井可以连接多级（使用常规七芯测井电缆，最多可达18级）压电式垂直地震测井仪50，井下仪器串从上到下依次为由测井电缆连接的电缆头、多级压电式垂直地震测井仪50、加重杆60，整个仪器串通过测井电缆70与地面数据采集系统30相连。

地震波经过在地层中传播、反射、折射后通过井液到达皮囊8内的硅油形成声压信号，压电陶瓷检波器4感应到周围的压力变化，并将此压力信号转变为电信号，输出到电荷放大电路21，电荷放大电路21的输出端连接到电压放大电路22的输入端，电压放大电路22输出的信号由电缆70上传到地面数据采集系统30，经垂直地震剖面系统软件（软著登字第1232500号）进行数据计算处理，可得到关于地震波的初至波、上行波、下行波等数据信息，从中可分析地层的特性。

本发明的特点为在井液中测量地震波，无需推靠测量，无推靠臂，作业安全性高；测井仪器电路结构简单，耐温达190℃，耐压达140MPa,适应恶劣环境作业；采集地震波的传感器为压电陶瓷，经过放大之后信号频率范围宽为5.3~1000Hz，获得更丰富的地震波测井数据，为测井解释提供更可靠的数据分析的依据。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.压电式垂直地震测井仪，其特征在于：主要由外壳、皮囊、压电陶瓷检波器、电荷放大电路、电压放大电路组成,压电陶瓷检波器固定在外壳内的固定支撑架上，用皮囊将所述压电陶瓷检波器密封，皮囊内注入硅油，外壳装在皮囊外并固定。

2.根据权利要求1所述的压电式垂直地震测井仪，其特征在于所述压电陶瓷检波器由多个圆管型压电陶瓷传感器并联组成，相邻两个压电陶瓷传感器之间用一个O型圈固定，多个压电陶瓷传感器之间用导线并联连接。

3.根据权利要求1所述的压电式垂直地震测井仪，其特征在于，外壳开长槽孔，减小地震波传播过程中的衰减。

4.根据权利要求1和2所述的压电式垂直地震测井仪，其特征在于，圆管型压电陶瓷传感器采用耐高温、高压材料制成。

5.根据权利要求1所述的压电式垂直地震测井仪，其特征在于，皮囊内注入硅油，使皮囊结构内的压电陶瓷检波器表面处于压力平衡状态。

6.根据权利要求1所述压电式垂直地震测井仪所产生的测井方法，其特征在于：

地面震源激发地震波；

地震波经过在地层中传播、反射、折射后通过井液到达皮囊内的硅油形成声压信号，压电陶瓷检波器感应到周围的压力变化，并将此压力信号转变为电信号；

电信号经过电荷放大电路进行信号放大；

电信号经过电压放大电路进行信号放大；

经过两极放大之后的电信号通过电缆上传到地面的数据采集系统，经垂直地震剖面系统软件（软著登字第1232500号）进行数据计算处理，可得到关于地震波的初至波、上行波、下行波等数据信息。