CN201236700Y - 扇区水泥胶结测井仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种扇区水泥胶结测井仪，包括阵列声波密度短节、传感器系统及配套的电子线路，其特征是传感器系统中含有六个推靠测量臂，每个推靠测量臂极板上装有一组换能器，且每组换能器上有两个发射换能器和一个接收换能器。本实用新型为推靠式贴井壁测量，采用六扇区测量水泥胶结质量，它是一种新型的水泥胶结测井仪，它不受微环空、快速地层、泥浆性能变化等因素的影响，水泥成像图能直观、准确、详细地反映水泥沟槽和空隙。

Description

扇区水泥胶结测井仪

技术领域

本实用新型涉及石油测井领域中一种测量固井水泥胶结质量的专用工具，特别涉及一种对固井的I、II界面胶结特征进行360°显示成像测井的专用仪器。

背景技术

在油田生产开发的中后期，固井质量评价测井是油田一项重要的测井技术，对解决油井油水串槽等问题起到关键作用。目前油田使用声幅水泥胶结测井和声波变密度测井作为常规的水泥胶结测井仪，来测量套管与水泥之间界面的胶结情况，利用这种测井方式其发射和接收均无定向，只能反映套管周围360°水泥胶结的平均状况，不能反映套管周围不同方位的水泥胶结状况，这样测量就难以区分围绕套管的低抗压强度的水泥，以及套管周围水泥胶结好但周长中有一小区块水泥隔离差等情况，再加上水泥密度、套管厚度、仪器偏心等因素的影响，使得评价结果存在偏差和多解性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种扇区水泥胶结测井仪，克服了原有仪器在使用中的局限性，水泥成像图能直观、准确、详细地反映水泥沟槽和空隙。

实现本实用新型目的的技术方案是一种扇区水泥胶结测井仪，包括阵列声波密度短节、传感器系统及配套的电子线路，其特征是传感器系统中含有六个推靠测量臂，每个推靠臂极板上装有一组换能器，且每组换能器上有两个发射换能器和一个接收换能器。

其中所述的六个推靠测量臂以环绕方式把整个井周360°分成6个60°等扇面分布。

其中所述的发射换能器和接收换能器的安装位置是按照矩阵关系排列。

其中所述的发射换能器有两个发射单元，且每个发射单元为1/4波长。

本实用新型是石油测井领域固井水泥胶结质量测井专用仪器，仪器采用目前最先进的推靠臂式分扇区水泥胶结测井方案。仪器分6扇区测量固井水泥胶结质量，它采用六组换能器和阵列声波密度短节，对套管水泥胶结质量进行井下成像，可以更细微地对水泥胶结强度、裂缝、气泡等进行分析，特别适用于对水泥胶结强度要求较高的井。

本实用新型为推靠式贴井壁测量，采用六扇区测量水泥胶结质量，它是一种新型的水泥胶结测井仪，它不受微环空、快速地层、泥浆性能变化等因素的影响，水泥成像图能直观、准确、详细地反映水泥沟槽和空隙。克服了原有仪器在使用中的局限性。

本实用新型每个接收器接收相邻极板上发射器发射的声波，这样就可以测出一组声幅曲线，每条曲线显示一定张开角内扇面内水泥的胶结状况，这样就可以显示套管周围不同方位处水泥的胶结情况，进一步提高检查固井质量的精度。

附图说明

图1是声波极板整列图。

图2是测量极板360°展开示意图。

图3是换能器发射接收示意图。

图4是声波换能器增强技术示意图。

图5是电路原理图。

图6是本实用新型仪器结构图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图6所示，本实用新型主要由阵列声波密度短节1、传感器系统及配套的电子线路5组成。传感器系统有六个推靠测量臂2，每个极板上装有两个发射换能器4和一个接收换能器3，相邻两极板之间的夹角为60度。测井时，推靠测量臂2将六个安装有发射换能器4和接受换能器3的极板推靠到井臂，六个极板把整个井周360°分成6个60°等扇面的扇区及分成6个120°等扇面的扇区。对每个扇区用高频(100KHz)声波发射接收，分别在环绕圆周方向以120°近源距0.2m测量一次；以60°源距0.375m测量一次；在偏心声源理论图版的支持下，处理测量波形的相位信息分别对固井的I、II界面胶结特征进行分扇区精细测量，并且以成像的方式显示360°的胶结特征。

(1)换能器排列

本实用新型以环绕方式在包括整个井眼的6个区块定量测量水泥胶结的完整性。6组声波换能器安装在6个极板上，测井时，通过动力推靠使得极板与套管内壁接触，以便进行补偿衰减测量，声波极板阵列如图1所示，6个极板按360度方向展开后如图2所示；6组换能器的组合测量能对水泥胶结质量从纵向和横向沿套管周边进行定量测量。这种测量方法属于偏心声源激发的三维声场的运用，在每个仪器分区中，利用4个邻近极板上的2个发射器和2个接收器组成的声系从两个方向来测量声波衰减，在操作次序方面，发射器T1发射，测量R2和R3处的声幅，定义为A12和A13，如图3所示，然后T4发射，测量声幅为A42和A43。按下式计算出衰减：

衰减＝10lg[(A12×A43)/(A13×A42)]

两次测量结果组合在一起求出补偿后数值，它不取决于接收器灵敏度或发射器的能量。这种测量过程对6个分区中每一个进行重复。这种发射和接收器的排列也补偿了套管表面不平和内壁有残留水泥的影响，在整个范围内完全进行补偿。

(2)声束的控制

本实用新型采用声波换能器增强技术使极板上发射换能器的输出得以加强。这种技术利用两个发射单元(每个为1/4波长)控制发射器的方向特性，从所要求的方向最远的单元首先发射，当声波从第一单元通过第二单元时，第二单元发射，从而增强了该预定方向上的声波能量，如图4所示；因声波强度随幅度的平方变化，使得有效声波能量增大了4倍，测量的灵敏度得到有效保障。

(3)辅助测量

实际测井过程中通过输入已知的套管参数和水泥参数，如套管外径、水泥压缩指数等，计算出发射延迟时间等参数输送到井下仪器，对仪器的刻度和测量参数进行有效设置，从而进一步提高仪器的测量精度。

两个井下加速度计用来确定下井仪相对方位，从而确定下井仪相对于井斜的零度测量臂的相对方位。

(4)VDL测量

本实用新型除对水泥胶结质量从纵向和横向沿套管周边进行定量扇区测量外，实际测井过程中，还挂接有VDL测井短节，实现常规声波变密度测井，作为本实用新型的辅助测量。

(5)综合解释

本实用新型测量数据经传输短节上传至数控成像测井地面系统，处理结果用两种测井图表示：主测井图和分区阵列图。主测井图与普通水泥胶结测井图格式类似，显示水泥胶结声幅、最小和平均衰减曲线、特征波形或变密度显示、对比曲线和接箍定位曲线。平均衰减曲线是6个区块测量结果的平均值，最小衰减曲线代表最小衰减的60°区块。这两条曲线用同一比例尺并行显示，标出的两条衰减曲线的幅度差表示套管某一侧缺失水泥。分区阵列图以360度成像的形式定量显示6个经过图形增强处理的补偿衰减测量值。

(6)电路原理

如图五所示，电路分为电源模块、电容器板、极板接收板、极板驱动板、VDL驱动板、马达控制等几部分。

本实用新型可以通过32芯标准接头和两种传输短节相连，它的供电为150V来自传输短节，同时也为接在它下方的仪器提供150V电源，它接收传输短节输出的数字信号(DATA，CLOCK，LATCH，SYNC)，并按传输短节的指令控制极板和VDL的状态.

它的输出为两路模拟信号：U_REC和L_REC.其中U_REC输出的是上极板的接收信号；L_REC输出的是下极板的接收信号以及VDL接收信号，还有X，Y加速度计的信号也从L_REC输出.

仪器线路系统由以下两部分组成：线路骨架部分和过线密封接头组件。过线密封接头组件是仪器传感器部分与线路部分的过渡连接段，不但起到高压井液和向常压线路部分的压力隔离作用，而且解决了把仪器高压井液端向常压线路部分的电连接问题及绝缘问题。在结构设计上，将多达42根电源线与信号线隔离并且分层分股走线，解决了干扰问题。

线路骨架分为上、下两个骨架，用加速度传感器支架连接起来。骨架采用工字梁结构，线路板和元器件分布在工字梁两侧的平面上。

Claims (4)

1、一种扇区水泥胶结测井仪，包括阵列声波密度短节(1)、传感器系统及配套的电子线路(5)，其特征是传感器系统中含有六个推靠测量臂(2)，每个推靠测量臂极板上装有一组换能器，且每组换能器上有两个发射换能器(4)和一个接收换能器(3)。

2、如权利要求1所述的一种扇区水泥胶结测井仪，其特征是所述的六个推靠测量臂(2)以环绕方式把整个井周360°分成6个60°等扇面分布。

3、如权利要求1所述的一种扇区水泥胶结测井仪，其特征是所述的发射换能器(4)和接收换能器(3)的安装位置是按照矩阵关系排列。

4、如权利要求1所述的一种扇区水泥胶结测井仪，其特征是所述的发射换能器(4)有两个发射单元，且每个发射单元为1/4波长。

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