CN1918487A - 用于校准声学接收器的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种用于校准声学接收器(112)的方法和系统。该方法和系统便于在声学接收器(112)安装于井下声学工具(102)的同时对其校准。原位校准声学接收器(112)提供了比现在可用方法更加精确的结果。该方法和系统对声学接收器(112)在不同频率和对不同发射源提供了独立的补偿因子。独立的补偿因子便于在更广的条件范围上获取更精确的信号。

Description

用于校准声学接收器的方法及系统

技术领域

本发明一般地涉及用于在钻孔中进行的声学测量研究地表下地层的方法及系统。更加特别地，本发明关注用于校准用来沿钻孔收集声学测量结果的声学接收器的方法及系统。

背景技术

钻孔声学波的产生和记录是在油田钻孔测井中采用的一种关键测量。目前，有多种可供用于进行声学测量的钻孔工具和方法。某些工具包括单个声波源及两个或更多个接收器，而目前，大多数工具包括两个或更多个声源及按阵列排列的多个接收器。虽然，目前可供利用的声学工具对于提供关于邻近地层和钻孔参数的大量信息是有帮助的，但声学钻孔测量的主要用途在于压缩波和剪切波地层减慢度的评价。

压缩波地层减慢度通常利用经第一运动检测法获得的行进时间来评价。在现有技术提出的单个源、两个接收器的工具的情况下，地层减慢度通过将两个接收器的到达时间之间相减并除以接受器间距离进行评价。然而，这种评价由于工具倾斜、钻孔缺口、底层边界效应等而导致不精确。已经采用了额外的声源和接受器及包括诸如STC(减慢度时间相干分析)的更加有力的方法来降低由这些环境影响导致的不准确。

压缩波可以利用单极测量来检测。然而，在慢地层中，剪切波无法用单极测量来检测。方向性或双极声源有助于压缩波和剪切波两者的检测。然而，双极测量的单极和四极污染是使用接受器阵列的声学测井工具的首要问题。声学接收器通常具有不同的灵敏度，而对于相同波的不同灵敏度导致了非双极污染的更大的可能性。即使是类似或相同方式制造的接收器，也容易报告出不同的振幅和接收时间(即，振幅和相位失配)。因此，通常必须通过检查和校正安装于测井工具上的各个接收器的振幅和相位失配来校准声学测井工具，从而改善减慢度评价和井下模式计算。

通常，在每次测井操作前由当地员工独立地校准每个单个接收器，来试图校准振幅和相位失配。虽然这种校准可以起到一定的帮助，但每个接收器是在安装到工具前并且是在接收器处于大气条件下进行校准。然而，即使进行了通常的校准努力，仍有多个因素会一起对导致明显的灵敏度变化产生作用。导致灵敏度变化的某些因素包括接收器的位置和排列、井下的电子装置、诸如压强和温度的环境因素、及其它。通常，接收器将经受与地表校准条件相当不同的条件，且其目前难以或无法解决由接收器在测井工具上的最后定位和排列导致的变化。工作时，接收器安装在注油的检测装置中，但在校准期间，其暴露于空气。因此，尽管某些接收器供应商保证对于单个接收器的较小的(≤0.5％)的灵敏度变化，在接收器安装到声学工具上以后，灵敏度变化通常不再处于规定的参数范围内。

另外，某些声学测井工具采用成打的接收器或更多。随着对于越来越精确的测井数据需要的增加，用于测井工具中的接收器数量也越来越多。因此，校准每个单独的接收器变得非常费时和昂贵的事务。然而，如上所述，即使是昂贵而费时的方法，目前可供利用的方法的效果也有限。目前的校准方法忽略了多个重要因素，包括接收器在测井工具上的最终定位和实际工作环境。

发明内容

本发明关注于克服或至少降低上述一种或多种问题的影响。

本发明满足上述需要及其它要求。具体而言，本发明提供一种用于校准声学接收器的方法和系统。该方法和系统便于原位校准声学接收器。现有技术的校准技术是在声学接收器安装于工具前对其校准。本发明是在接收器安装于工具的情况下校准声学接收器。在安装于工具的情况下校准声学接收器导致更加精确的测井数据。

根据本发明的一些方面，所述方法和系统通过对不同接收器之间应用校正和补偿振幅和相位失配的过程便于校准声学接收器。该过程可以验证和校正声学接收器的响应以确保适当的操作，并且在关注双计测量时排除非双极模式。该过程可以包括对不同频率范围和对不同的声学发射源计算不同的补偿因子。

根据本发明的一个方面，对于一个或多个单个的声学接收器的振幅和相位补偿因子从在装载工具的声学腔中产生的低、中和高频处的静态测量结果来确定。将从多个工具取向获得的原始波形信号平均化并观测。获取对于每个声学发射器和测井频率的多个帧，并且在每个工具取向处平均化，从而计算对于一个或多个声学接收器的补偿因子。

根据本发明的某些方面，剪切波测量以低频补偿因子补偿，而高频压缩波测量以中和高频补偿因子补偿。校准过程确认每个接收器的功能和灵敏度，指定最灵敏的接收器作为参照，给予参照接收器与其余接收器之间的差异计算对于其余接收器的增益和延迟因子。

根据本发明的某些方面，应用校准过程确保接收器之间约1.0dB的振幅失配最大水平，以及接收器之间约1.5度的最大相位失配。通过确保接收器之间的最大失配水平，双极对单极比例一般将大于等于30dB，这确保了在双极测量中排除单极、四极和六极模式。

本发明的其它优点和新颖特征将在以下介绍中展示或可以由本领域技术人员通过阅读这些材料或实践本发明而掌握。本发明的优点可以通过在所附权利要求中提出的装置获得。

附图说明

附图示出了本发明的优选实施例，且成为说明书的一部分。附图连同下面的介绍论证和说明了本发明的原理。

图1为根据本发明一实施例，一声学工具和声学腔的装配图；

图2为根据本发明一实施例，装载声学工具的图1的声学腔的透视图；

图3为根据本发明一实施例，与声学工具和声学腔相关联的电子装置的示意图；

图4A为向接收器应用任何补偿因子前声学工具第一接收器位置处的波形帧；

图4B为根据本发明一实施例，向接收器应用补偿因子后声学工具第一接收器位置处的波形帧；

图5为根据本发明一实施例，示出波形平均化过程后的一系列典型波形；

图6A为根据本发明一实施例，沿第一取向的声学腔内装载的声学工具的端面截面图；

图6B为根据本发明一实施例，沿第二取向的声学腔内装载的声学工具的端面截面图；

图6C为根据本发明一实施例，沿第三取向的声学腔内装载的声学工具的端面截面图；

图6D为根据本发明一实施例，沿第四取向的声学腔内装载的声学工具的端面截面图；

图7A至7D示出了根据本发明一实施例，可应用于波形的窗化技术；

图8A为根据本发明一实施例，示出在低频处向失配接收器信号应用补偿因子的结果的波形图；

图8B为根据本发明一实施例，示出在低频处向失配接收器信号应用补偿因子的结果的波谱图；

图9A为根据本发明一实施例，示出在中或高频处向失配接收器信号应用补偿因子的结果的波形图；

图9B为根据本发明一实施例，示出在中或高频处向失配接收器信号应用补偿因子的结果的波谱图；以及

图10示出了根据本发明一实施例，向失配接收器信号应用补偿因子前后，每个接收器位置的平均压强和标准偏差的计算。

附图中，相同的附图标记始终表示类似但不必是相同的元件。

具体实施方式

下面，将介绍本发明的说明性实施例和各个方面。为清楚起见，实际应用的并非所有的特征都在本说明书中介绍。显然可以理解的是，在任何这样一个实际实施例的开发中，必须进行大量的专门用途的选择，从而实现开发者的具体目的，诸如服从于相关系统和相关行业的限制，这将使得一种应用于另一种之间相差甚多。然而，可以理解的是，这种开发努力会比较复杂且费时，但仍然不失为对于从本公开受益的本领域技术人员的一种例行保证。

本发明关注于声学工具的声学接收器与安装于声学工具上的声学接收器的校准。如上所述，现有技术中，声学接收器是从工具上分离开地且在大气条件下校准。现有技术校准由于接收器在工具上的最终定位和从工具上分离后无法精确估计的其它因素而进行了妥协。本发明提供了用于在原位校准声学接收器的方法和系统。该方法和系统可以特别好地适应用于钻井的声学测井工具的原位校准。然而，在此提出的方法和系统并不限于此。该些方法和系统可以应用于任何校准技术。另外，尽管下面介绍了便于在声学接收器安装于声学工具时校准声学接收器的特殊方法，该些特殊方法不限于此。通过本发明可以构想任何在声学接收器安装在工具上的情况下校准声学接收器的方法。

如在说明书和权利要求中通篇使用的，术语“低”用于修饰低于约7kHz的频率。术语“中”表示范围在约7与16kHz之间的频率。“高”频率表示高于约16kHz或在约16kHz与25kHz之间的频率。“间隙”表示两个或更多个部件之间的间隔。在用于包括权利要求在内的说明书中时，词“包含”和“具有”具有与词“包括”相同的意思。

现在参照附图，特别参照附图1，示出了根据本发明原理的声学工具校准系统(100)。声学工具校准系统(100)包括一声学工具，例如声波工具(102)。声波工具(102)可以是任何声学工具，且不限于所示构造。声学工具校准系统(100)还包括声学腔，根据图1的实施例，其为一圆柱波导声波管(104)。为简便起见，以声波管(104)代表声波工具(102)。声波管(104)可以具有比声波工具(102)的直径更大的直径。因此，声波管包括在一个或多个轴向位置处排列在声波工具(102)周围的多个隔垫(106)，从而支撑声波工具(102)与圆柱形声波管(104)基本同心。

声波工具(102)包括电子组件包(108)和用于便于数据获取和校准的补偿器机架(110)。声波工具(102)还包括一个或多个声学接收器，以及一个或多个声学发射器或源。根据图1的实施例，声波工具(102)包括排列为13行或位置的声波接收器(112)阵列。13个接收器位置的每一个包括多个沿方位角排列的声波接收器(112)。根据图1的实施例，在13个接收器位置的每一个有8个沿方位角排列的声波接收器(112)。然而，本领域技术人员利用本公开之便可以理解，也可以使用其它的声波接收器排列。图1所示的声波接收器(112)阵列实际上是示例性的，且用于说明如下一步所详细介绍的本发明的原理。

根据图1，一个或多个声学发射器包括一第一或上单极发射器(114)和一第二或下单极发射器(116)。设置在第一或上端(120)处的轴环(118)便于将声波工具(102)密封在声吸收声波管(104)内。声波管(104)通常为圆柱形，且包括一第一或开放端(122)和通过塞(126)封闭的第二端(124)。

在校准声波接收器(112)前，声波工具(102)优选插在声波管(104)中，轴环(118)密封开放端(122)，如图2所示。流体源，如水龙管，与声波管(104)的填注线路(128)流体连通。填注线路(128)具有设置于其中的填注阀(130)。在填注阀(130)打开时，水流经填注线路(128)并进入声波管(104)。水填充声波工具(102)与声波管(104)之间的所有间隙空间。

除了填注线路(128)以外，声波管(104)可以包括其中设置有空气释放阀(134)的第二线路(132)。因此，在声波管(104)填充水时，可以打开空气释放阀(134)从而将所有进入声吸收声波管(104)中的空气排出。第二线路(132)还可以包括压力表(136)，从而指示声波管(104)内的压强。

根据图2的实施例，声波管(104)设置在距水平成角(α)处。角(α)便于通过空气释放阀(134)释放容纳在声吸收声波管(104)中的任何空气。根据所示实施例，角(α)优选约30度，但也可以使用其它角度，包括与水平一致的角度。

在泵阀(140)打开时，填注线路(128)还与泵(138)连通。因此，泵(138)可以在泵阀(140)打开且填注阀(130)和空气释放阀(134)关闭时对声波管(104)加压。根据某些实施例，声波管(104)在声波工具(102)插入且间隙空间以水填充后加压至至少300psi。根据其它实施例，声波管(104)加压至约500psi。由于高压校准环境比声波接收器经常在其下校准的本地大气压条件更加接近地表现了声波工具(102)的最终工作条件，加压声波管(104)至约500psi改善了校准精度。

接着参照图3，示出了声学校准系统(100)的电学示意图。如图3中所示，由声波接收器(112，图1)构成的接收器阵列(142)和上下单极发射器(114，116)位于声波管(104)内。第一通讯电缆，例如31针对31针连接电缆跨接线(144)，从声波工具(102)延伸并至声波管(104)外。连接电缆跨接线连接声波工具(102)至电子设备筒(146)和遥测筒(148)。电子设备筒(146)和遥测筒(148)可最后用于在声波工具(102)与诸如计算机(150)的地面控制模块之间通讯。第二通讯电缆，例如31针对10针的连接电缆跨接线(152)，从遥测筒(148)延伸，并连接声波工具(102)与计算机(150)。10针对10针虚拟器(154)可以设置在31针对10连接电缆(152)与计算机(150)之间。

计算机(150)、电子设备筒(146)、或电子组件包(108，图1)可以包含校准处理指令，其在执行时自动校准一个或多个声波接收器(112，图1)。处理指令可以包括校准方法，其中的某些将在下面进一步详细介绍。

再参照图1，根据本发明的原理，声波接收器(112)安装于声波工具(102)，声波工具插入到声吸收声波管(104)中，进而校准声波接收器(112)。产生均匀的声压场从而便于校准声波接收器(112)。为了更好地校准声波接收器(112)，可以通过如上所述地加压声波管(104)而产生均匀的声压场。其后，在声吸收声波管(104)中产生声学波，并通过多个声波接收器(112)的每一个测量。

参照图4A，在任何接收器位置处八个沿方位角排列的接收器(112，图4A中表示为R1至R8)的每一个测得一波形。波形可以通过上或下单极发射器(114，116)中之一产生。图4A表示在任何校准前分别由接收器(R1至R8)中的每一个独立接收的单个波形。如图所示，对于由发射器产生的相同波形，由接收器(R1至R8)中的每一个测得的幅度变化多达20％。另外，接收器(R1至R8)中的每一个接收波的时间变化多达60μs。例如，对于2dB的增益失配和20度的相位失配，双极对单极比例将远小于30dB。因此，不经过校准，双极测量将易于由非双极模式污染。研究表明，至少30dB的双极对单极比例能够保证非双极模式的去除。另外，若增益失配校正到小于约1.0dB而相位失配校正到小于约1.5度，则确保了至少30dB的双极对单极比例。因此，根据本发明的方法，校准每个接收器位置处的接收器(R1至R8)，使增益和相位失配分别不大于1.0dB和1.5度。

为校准增益和相位失配分别不大于1.0dB和1.5度，一种算法在一个或多个频率条件下为一个或多个接收器产生补偿因子。在对如图4a所示由接收器(R1至R8)产生的波形应用适合的补偿因子时，如图4B所示，每个校正后的测得波形都在1.0dB和1.5度内。

根据典型的校准技术，声波接收器不仅是在由其相关的声波工具上分开的情况下校准，其还通常仅在一个频率下且仅基于单个声学发射器源校准。然而，声波接收器经常对于不同的发射器和不同的频率表现出不同的灵敏性。因此，根据本发明的某些实施例，声波接收器(112，图1)以多增益和相位补偿因子校准。例如，根据本发明的某些实施例，一个或多个声波接收器(112)以增益和相位补偿因子对于从两个不同的发射器所产生的三个不同频率进行校准。因此，该一个或多个声波接收器(112)可以具有六个增益补偿因子和六个相位补偿因子。该六个增益和相位补偿因子从在不同间隔独立产生三种不同频率的两个发射器的六种可能污染产生。然而，基于不同数量的发射器和频率组合也可以计算更少或额外的补偿因子。尽管如此，根据本发明的一个实施例，对于一个或多个声波接收器计算六个增益和相位补偿因子。对两个不同发射器中的每个产生的三个增益和相位补偿因子被优选平均从而产生总共三个增益和相位因子，一个用于三个频率的每个。两个发射器可以包括上述上下单极发射器(114，116)，而三个不同频率可以包括低、中和高频。

用于计算增益和相位补偿因子从而校准声波接收器(112)的一种算法在下面参照图5至9介绍。为了避免基于未能反映真实接收器敏感性的测量校准单个声波接收器(112，图1)，对每个声波接收器(112)平均多个波形。另外，因为声波工具(102，图1)的取向会不是精确地与声波管(104，图1)同心，波形会在声吸收声波管(104，图1)内对于声波工具(102)的多个旋转取向上产生且包括在平均化步骤中。

图5中示出了一种典型平均化步骤。图5示出了由位于13个接收器位置的每一个处的一个声波接收器(112，图1)接受的多个原始波形。原始波形通常在(156)指定并且分为帧。帧通过工具的取向来划分。根据图6A，声波工具(102)沿所示第一取向排列在声波管(104)中。图5表格的第一列(158)对应于由接收器(112)在图6A的第一取向获取的测量结果。由于波是以单频通过声波发射器中之一产生，为讨论起见，其为由下单极发射器(116，图1)产生的低频，第一列(158)还表反映了由接收器(112，图1)测得的波形。通过接收器(112，图1)测量多个波形帧，从而形成接收器灵敏度的典型样本。例如，根据某些实施例，测量至少30个波形帧，而根据图5所示的实施例，测量个60个波形帧。由第一列(158)反映的多个波形帧在平均行(160)平均，从而形成在图6A所示的第一声波工具取向处对于接收器(112，图1)的平均波形(162)。

类似地，图5表格的第二列(164)对应于由接收器(112，图1)根据与第一列(158)相同的参数获取的测量结果，但声波工具(102)沿图6B的第二取向排列。也将第二列(164)的波形平均，从而形成第二平均波形(166)。第三和第四列(168，172)保持了与第一和第二列(158，164)相同的图案，但分别在如图6C和6D所示的第三和第四声波工具(102)取向。因此，将第三和第四列(168，172)的每个平均从而形成第三和第四平均波形(170，174)。然而，本领域技术人员借本公开之便可以理解，可以形成任何数量的列，包括仅一列，且每个可以对应于不同的声波工具(102)取向。然而，根据图6A至6D，有四个工具取向，彼此旋转偏差接近90度。

在已经形成四个平均波形(162，166，170，174)(或任意其它数量)，可以将平均波形本身平均，从而形成主平均波形(176)。主平均波形(176)是对由13个接收器位置每一个处的声波接收器中之一检测到的波的非常精确的平均。

然而，主平均波形(176)仅表示每个接收器位置且在上述第一组参数下(产生低频波的下单极发射器(116))的一个声波接收器。对其它参数和其它声波接收器形成类似于图5的其它图形。例如，如上所述，根据本发明的一个方面，有五个类似于图5的额外的图形：对于由下单极发射器(116)产生的中和高频的每个，以及对于由上单极发射器(114)产生的低、中和高频的每个。另外，对位于图1所示13个接收器位置的每个处沿方位角排列的每个声波接收器(112)形成类似于图5的额外图形(根据本法明，多组6幅图形限定了6种发射器/频率条件)。

主平均波形(176)(以及所形成的每个其它主平均波形)可以可选地窗口化，从而排除所有除了最强波调制，如图7A至7D所示。根据图7A，低频主平均波形(176)为带通滤波的，而随后对于每个接收器位置将每个主平均波形(176)线性插值到1微秒取样。对于如图7A所示的每个接收位置的插值波形生成矩形窗口(178)。随后对主平均波形(176)应用矩形窗口(178)。例如，将对于如图7B所示的第一接收器位置的矩形窗口(178)应用于与如图7C所示的一个接收器(R1)相关的主平均波形，从而形成图7D所示的窗口化波形。然后，可以向所有产生的主平均波形(176)应用此窗口化过程。根据图1所示的声波工具(102)，对于6种发射器/频率组合的每一种，该结果将是104个独立的窗口化波形(13个接收器位置，每个位置设置8个不同方位的声波接收器)。如图7D所示，窗口化过程后仅三个最清晰的波测量结果保留下来：第一波谷(E1)、第一波峰(E2)、以及第二波谷(E3)。然而，可以理解，根据某些实施例，可以使用其它窗口化技术，且根据其它实施例，可以不进行窗口化。例如，可以根据上述方法对低频主平均波形(176)进行窗口化，同时可以窗口化中和高频主平均波形，从而排除所有除了第一波谷(E1)，如图9A至9B所示。另外，中和高频主平均波形可以在进行任何窗口化前经过高通滤波。

在已经对每个声波接收器(112)和每个发射器/频率组合产生了窗口化波形后(或者，若未进行窗口化，则是主平均波形)，在每个接收器位置检验独立的窗口化波形，从而确定在每个接收器位置处对每个发射器/频率组合表现出最大敏感度的是哪个声波接收器。根据某些实施例，随后将每个接收器位置处确定为具有最大敏感度的声波接收器指定为参照接收器，且具有相关的参照波形。然而，指定参照接收器和相关的波形不限于最大敏感度接收器。也可以按任何标准进行其它选择。因此，将对于每个接收器位置处的一个接收器的窗口化波形指定为对于每个发射器/频率组合的参照。未指定为参考波形的每个窗口化波形则与参考波形比较，从而产生对于给定的发射器/频率组合每个非参考接收器的增益和相位补偿因子。例如，为讨论起见，我们假设选择图7D所示的窗口化波形作为参考波形，且对应于位于第一接收器位置的第一声波接收器。对于第一声波接收器的参考波形转化为图8A所示的图形，其还包括与位于第一接收器位置的第二声波接收器相关的失配窗口化波形。

分析失配窗口化波形与参考波形之间的差异从而计算对于第二声波接收器的增益和补偿因子。根据某些实施例，对于低频，增益因子通过以失配窗口化波形的第一波峰(E_2C)与失配窗口化波形的第二波谷(E_3C)之间的差除参考波形的第一波峰(E_2R)与参考波形的第二波谷(E_3R)之间的差来计算，如下：

增益因子(g_LF)＝(E_2R-E_3R)/(E_2C-E_3C)                        (1)

对于低频校正的延迟或相位补偿因子计算为参考波形的第一波峰(E_2R)的时间与失配窗口化波形的第一波峰(E_2C)的时间之间的差，如下：

延迟因子(τ_LF)＝TE_2R-TE_2C                                 (2)

其中，TE_2R和TE_2C为E_2R和E_2C为最大时的时间。

若已经为多个多发射器的每个在特定频率或频率组处分别计算了增益和延迟补偿因子，优选地平均化增益和延迟因子从而产生对于给定频率或频率组的单增益和延迟因子。例如，若对于特定接收器的第一增益因子(g_MLLF)是基于由下单极发射器(116，图1)产生的低频计算的，而第二增益因子(g_MULF)是基于由上单极发射器(114，图1)产生的低频计算的，两个因子的平均值指定为对于特定接收器的低频增益因子。因此，对于一双发射器声学工具，我们有：

g_LF＝(g_MLLF+g_MULF)/2

以及，τ_LF＝(τ_MLLF+τ_MULF)/2

图8A示出了向失配窗口化波形应用计算得到的增益和延迟因子(g_LF，τ_LF)作为补偿波形。如示，补偿波形更加接近于参考波形，这正是期望的结果。第一接收器和第二接收器“观察到”都是相同的波，因此期望每个接收器测量和报告近似相同的波形。在波形更加精确时从声学波形评估的地层性质(诸如地层减慢度)更加精确，且在接收器根据上述方法校准后波形更加精确。

图8B为波谱图并示出了作为频率的函数的参考波形、失配窗口化波形、以及补偿波形。该图示出，例如，在1.2kHz处的0.35dB的振幅失配，这将导致大于30dB的双极对单极比例并由此确保对非双极模式的排斥。

对每个非参考接收器和对每个期望的发射器/频率组合进行与根据上述原理类似或相同的补偿因子计算。另外，可以标准化每个计算得到的补偿因子为最大值1.0，从而避免声波工具电子设备的饱和。

然而，补偿因子计算对于某些频率/发射器组合可以从等式(1)和(2)更改。例如，对于中和高频校正，每个非参考接收器的增益因子可以通过以在其第一波谷(E_1C)处失配窗口化波形的振幅值除在其第一波谷(E_1R)处参考波形的振幅值来计算，如下：

增益因子(g_Mid/HF)＝E_1R/E_1C                                (3)

另外，根据某些实施例，对于中和高频校正，延迟或相位补偿因子计算为参考波形的第一波谷(E_1R)的时间与失配窗口化波形的第一波峰(E_1C)的时间之间的差，如下：

延迟因子(τ_Mid/HF)＝TE_1R-TE_1C                             (4)

图9A和9B分别示出了在高频参数下对接收器应用了根据等式(3)和(4)计算的补偿因子的在时间和频率域的实例。根据图9B，振幅失配在1.4kHz为0.5dB，而在诸如与水泥粘结测井测量相关的(20kHz至25kHz)更高频率下，振幅失配甚至小于0.5dB。通过应用上述原理从而在原位校准声学接收器，来自不同接收器对相同波的声学测量结果变得更加均匀。

因此，同应用此处介绍的原理，声学接收器可以在安装于声学工具的情况下通过将声学工具插入声学腔内，平均由每个声学接收器接收的波形从而形成与每个声学接收器相关的平均波形，指定一个或多个平均波形为参考波形，通过测量非参考波形与参考波形之间的差异来计算对于一个或多个非参考接收器的补偿因子，以及对非参考波形应用补偿因子而进行校准。若期望，可以对平均波形进行窗口化，且可以根据多声波工具取向计算平均值。可以对一个或多个声波接收器计算几个补偿因子，包括对于不同频率范围和不同发射源的增益和相位补偿因子。

通过应用计算得到的补偿因子校准声波接收器后，会期望验证补偿因子的效果。因此，根据某些方法，计算并绘制校正声波接收器前后的平均值和标准偏差。图10示出了校准接收器前后通过接收器测得的声压的平均值和标准偏差的实际统计分析。如图所示，校准的接收器的标准偏差明显低于未校准的接收器，这表示使用补偿因子测量结果更加精确。

另外，校准的有效性可以根据某些方法通过使用从接收器获得的数据经过STC处理从而发现壳和石性减慢度值来验证。从所获取的数据产生的该些值随后可以与通过数字分析预知的值比较从而检验精确性。

虽然，附图和描述具体针对在多位置的每一个具有多个接收器的声波工具，此处介绍的原理可以用于任何具有声学接收器阵列的声学工具。例如，类似的补偿因子可以通过已知流体的波衰减率和测量声学接收器之间的间隔对于在每个接收器位置仅有一个接收器的轴接收器阵列计算。

选择和介绍优选实施例是为了最佳地说明本发明的原理和其实际应用。前面的介绍是为了使本领域技术人员能够在各种实施例中并且只要其适于特定用途的期望而以各种改动最佳地利用本发明。本发明的范围应有所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种预备用于钻孔测井的声学工具(102)的方法，包括在多个声学接收器(112)安装于声学工具(102)的情况下校准该多个声学接收器(112)。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

向声学腔(104)中插入该工具；

在声学腔(104)中产生声学波；

平均化由多个声学接收器中的每个接收的波形(156)从而形成与多个声学接收器(112)中的每个相关的平均波形(176)；

指定一个平均波形作为参考波形；以及

对多个接收器(112)的一个或多个计算补偿因子。

3.如权利要求2所述的方法，其中计算包括测量参考波形与其余平均波形中的一个或多个之间的差异。

4.如权利要求2所述的方法，其中计算包括为多个接收器的每一个计算三个增益和三个时间延迟补偿因子，与低、中和高频范围一一对应。

5.如权利要求2所述的方法，其中产生还包括在至少两个轴向旋转位置的每一个产生声学波。

6.如权利要求5所述的方法，其中该至少两个不同的轴向旋转位置包括以近似九十度偏置的四个位置。

7.如权利要求2所述的方法，还包括对除参考接收器以外的多个接收器(112)的每个计算补偿因子。

8.一种声学工具校准系统，包括：

一声学工具(102)，包括多个安装于其上的接收器(112)；

一声学腔(104)，能容纳该声学工具(102)；

多个隔垫(106)，排列在声学工具(102)周围从而基本与声学腔(104)同心地支撑声学工具(102)；

计算机(150)，与声学工具(102)通信；

一组可通过计算机(150)执行的指令，其在执行时，在接收器(112)安装在声学工具(102)上的同时自动校准多个接收器(112)的每个。

9.如权利要求8所述的系统，还包括沿声学工具(102)轴向隔开的多个接收器位置，其中多个接收器位置的每个包括多个沿方位角排列的接收器(112)。

10.如权利要求8所述的系统，其中对声学腔(104)加压到至少300psi。

Images