CN1250133A - 用超声脉冲反射法测量射孔孔眼深度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用超声脉冲反射法直接测量射孔孔眼深度的方法,它是超声波探头在井下旋转上升过程中发射脉冲超声波对井壁进行扫查,利用接收到的反射波波列来确定孔眼深度,而孔眼深度值为孔眼中流体的声速与孔底反射信号到达时间之乘积的二分之一。该方法所采用的探头是主频小于1MHz、声束的直径小于射孔孔眼直径的聚焦宽频带超声波探头。本方法中探头的运动、控制、超声脉冲信号的发射接收、反射波的数据采集、处理、计算等过程均由专用程序控制。
Description
本发明涉及一种地球物理测井方法，它是利用超声脉冲反射法测量井下射孔孔眼的深度。
油气井射孔是石油勘探与开发中的一项关键技术，也是油气井完井作业系统工程之一，射孔质量的优劣直接关系到油田产量的大小和油气采收率的高低，射孔质量的全面检验尤其是射孔穿深的准确评价一直是人们关注的问题。多年来，人们对射孔孔眼深度测量问题进行了大量研究，主要是利用实验室的模拟射孔和测量结果来预测井下的情景，具体做法是将待实验岩石用钢管套起来形成射孔靶并施以单轴压力和静压力以分别模拟岩石所受径向压力和上覆压力，用各种枪身和射孔弹对射孔靶射击，将射过孔的靶锯开，测量和分析射孔孔眼的形状和深度及其与岩性之间的关系。人们发现，射孔孔眼深度与射孔靶的性质、岩石所受的上覆压力、井内流体静压力等因素有关，射孔孔眼深度随上覆压力的增加而减小。为了预测井下实际的射孔孔眼深度，人们在实验室内测量岩石所受的静压力与岩石声波速度、密度之间的关系，然后利用声波测井资料和密度测井等资料推测射孔孔眼深度。但是，精度、可靠程度等均无法评价。迄今国内外尚没有直接测量井下射孔孔眼深度的成功理论和有效手段。
本发明的目的是要提供一种直接测量井下射孔孔眼深度的方法。
本发明的目的是这样实现的，应用超声脉冲反射方法，将一个超声波探头下入井底，通过控制电路和步进电机，使探头边旋转边上升，同时发射脉冲超声波对套管壁进行扫查，利用接收到的反射波和散射波波列来确定孔眼深度，所采用的超声波探头是主频小于1MHz，发出的声束直径小于射孔孔眼直径的聚焦宽频带自发自收探头。根据套管内壁的反射波能量，首先识别套管壁上有无孔眼：如果套管内壁反射波的能量较强，则表示套管壁上没有孔眼，反之则表示套管壁上有孔眼存在，在判定有孔眼的前提下，对整个反射波波列进行数据采集、处理，进而计算得到孔眼深度值D＝Vf*tb/2，其中Vf为射孔孔眼中流体的声速，th为孔底反射信号到达的时间，从接收到的反射波波形的尾部向前寻找得到。而孔底反射信号的确定则根据孔底反射脉冲波应有足够的能量和孔底反射脉冲波的主频应接近于入射脉冲波的主频这两点判据。
本发明所述的测量射孔孔眼深度的方法，通过超声波对目的层段套管内壁全覆盖扫描，只记录套管内壁反射波的时域波形，检测接收时域中的能量，可方便快速地判断套管上有无孔眼，当发现套管内壁有孔眼时，再记录整个反射波波形，判断孔眼深度。因此，本方法能够有效地节约存储空间，减小数据传输系统的负担。同时利用开窗法和频率限定法从接收时域波形的尾部向前寻找孔底反射信号到达时间，判断准确、易于实现。
图1是依据本发明所述的射孔孔眼深度测量示意图。
图2是依据本发明所述射孔孔眼深度测量方法专用总体控制程序流程图。
图3是依据本发明所述射孔孔眼深度测量方法数据采集流程图。
下面结合附图来进一步描述本发明。
图中，1--射孔孔眼，2--超声波探头，3--电动马达及控制电路，4--套管，5--水泥环，6--地层。
选择一种主频小于1MHz、发出的声束直径小于射孔孔眼1直径(约10mm)的聚焦宽频带探头2，与高精度步进电机及控制电路3相连接，并下入井中；与探头连接的自发自收信号源须满足以下要求：激励强度可调，阻抗特性可调，输出脉冲宽度在1μs--10μs范围内可调，具有程控和自激两种工作模式。在控制器的控制下，步进电机驱动超声波探头边旋转边上升，同时，探头不断地发出超声脉冲信号，对套管4内壁进行扫查，探头同时接收反射回来的声波，并送入采集、处理系统，所有过程都由计算机控制。
Claims (2)
1、一种利用超声脉冲反射法直接测量射孔孔眼深度的方法，其特征在于：
a.超声波探头在井下旋转上升过程中发射脉冲超声波，对套管内壁进行扫查；
b.由套管内壁反射波的能量来识别套管壁上有无孔眼，若套管内壁反射波较强，则表示套管壁上没有孔眼，反之则表示套管壁上存在孔眼，在判断有孔眼的前提下，对整个反射波波形进行数据采集、处理；
c.从接收到的反射波波形的尾部向前寻找孔底反射信号到达时间tb，而孔底反射信号的寻找是根据孔底反射脉冲波应有足够的能量和孔底反射脉冲波的主频应接近于入射脉冲波的主频这两个判据；
d.根据公式D＝Vf*tb/2计算出孔眼深度，其中Vf为射孔孔眼中流体的声速。
2、根据权利要求1所述的射孔孔眼深度测量方法，其特征在于所说的超声波探头是主频小于1MHz、声束的直径小于射孔孔眼直径的聚焦宽频带超声波探头。
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