CN2627214Y - 多参数超声工程测井仪 - Google Patents

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宋永华
强毓明
李长文
李梦春
李国军
雷芙蓉
应兆闵
余春昊
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Abstract

一种利用超声回波法对石油套管井的多个参数进行工程测量的多参数超声工程测井仪，包括主体电路电子舱5、声系主体6等，电缆遥测通讯短节2、相对方位短节3、自然伽马短节4、主体电路电子舱5、声系主体6依此连接，高频聚焦换能器7、低频平面换能器8背向并错开安装在旋转探头(11)上，可获得固井质量和套管腐蚀与变形的直观图像表示，仪器可接受地面的指令进行工作参数调整及工作模式切换。一次下井，即可获得固井质量和套管检测两种成像测井资料。

Description

多参数超声工程测井仪
涉及领域
本实用新型涉及石油测井中一种可同时进行固井质量评价和套管检测的测井仪器，具体地说，多参数超声工程测井仪。
背景技术
固井质量评价主要用于评价固井作业后的水泥胶结质量，套管检测主要用于评价套管的变形、腐蚀程度、指示接箍位置及射孔作业后的孔眼大小及分布情况。目前，国外关于固井质量评价及套管检测的声波测井仪器公开文献和报道的主要有斯伦贝谢的CET、USI、UBI、UCI，哈里伯顿的PET、CAST和阿特拉斯的CBL/VDL、SBT、CBIL等。国内，主要有声幅测井仪以及大庆生产测井研究所研制的CBET，华北测井公司研制的DBHTV，江汉测井研究所研制的UCT等。这些仪器各有特点和应用范围，但都不能同时进行固井质量评价及套管检测。
经检索，与本发明相关的文献有：专利[1]申请号为89214438.6，发明名称：声幅测井仪，专利[2]申请号为93109497.6，发明名称：声波水泥胶结固井质量测井方法，专利[3]申请号为96215439.3，发明名称：斜入射式超声脉冲反射法测井仪，专利[4]申请号为95108956.0，发明名称：油井水泥胶结质量超声检测系统。这些发明中的仪器和声系结构、测量方法与本发明不同。从检索情况看，还未发现与本发明类似或相同的文献。
技术内容
本实用新型的目的在于提供一种能达到一次测量就可同时进行固井质量评价和套管检测，从而提高测井效率并降低成本的多参数超声工程测井仪。
本实用新型是这样实现的：包括马笼头1、电缆遥测通讯短节2、相对方位短节3、自然伽马短节、主体电路电子舱、声系主体6、高频聚焦换能器7、低频平面换能器8、上扶正器9、下扶正器10、旋转滩头11，该装置的顶部有马笼头1，电缆遥测通讯短节2、相对方位短节3、自然伽马短节、主体电路电子舱、声系主体6依此连接，在电缆遥测通讯短节2上有上扶正器9，在声系主体6上有下扶正器10，高频聚焦换能器7、低频平面换能器8背向并错开安装在旋转探头11上。
本实用新型还采用如下技术方案：
旋转探头11包括压力平衡机构12、四芯双向承压接插件插头13，压力平衡机构12采用皮囊式压力平衡方式。
声系主体6包括31芯接插件14、参考换能器15、压力平衡机构16，电动机17、四芯双向承压接插件18，压力平衡机构16采用活塞式压力平衡方式。
电路上采用可编程逻辑芯片。
将两个不同的超声换能器(一个低频平面型、一个高频聚焦型)背向并错开安装在旋转探头上进行扫描式测量，通过先进的时序电路严格控制两个换能器按特定的节拍发射，将高频聚焦换能器的回波时间、幅度及低频平面换能器的回波全波列数字化后再进行格式编码并通过高速的电缆遥测系统传送至地面计算机进行处理，通过采用神经网络识别分类技术和特定的图像处理技术给出关于固井质量评价及套管检测的直观图像表示。
这种仪器能够在井下155℃、80MPa的高温高压条件下进行固井质量评价和套管检测的测井作业。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
附图2是旋转探头11结构示意图；
附图3是声系结构示意图；
图4是多参数超声工程测井仪井下仪器电路框图。
具体实施
旋转探头11上背向并错开安装两个不同的超声换能器7、8，既消除了相互之间的声学干扰，又保证能同时进行固井质量评价及套管检测。此外，旋转探头11具有独立的皮囊式压力平衡机构并通过四芯双向承压接插件同驱动机构相连。
声系主体6采用特制的耐高温高压(155℃、80Mpa)交流磁滞同步电机驱动旋转探头并采用活塞式压力平衡机构，通过四芯双向承压接插件同旋转探头连接。声系主体6上还设计有垂直安装的参考换能器以测量环境校正参数。
电路上采用大规模可编程逻辑芯片实现复杂的时序控制，严格保证两个主换能器和一个参考换能器以特定的节拍工作，从而实现同时测量。
电路中还采用单片机及预发射方式实现低频平面换能器回波信号的自动增益控制以适应变化的井下环境并能方便地根据井上命令作出工作参数调整及工作模式切换。
通过以上技术的采用，顺利实现了同时进行固井质量评价及套管检测的目的，提高了测井效率并降低了成本。而且由于声系主体与旋转探头采用各自独立的压力平衡机构并采用四芯双向承压接插件连接，从而使仪器的保养维护工作变得更加容易，这对于工程测井来说也非常重要。
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图案所示，1为马笼头，2为电缆遥测通讯短节，3为相对方位短节，4为自然伽马短节，5为主体电路电子舱，6为声系主体，7为高频聚焦换能器，8为低频平面换能器，9为上扶正器，10为下扶正器。
测量时，声系内电机通过传动减速机构驱动探头旋转，探头11上背向安装的两个换能器7、8在主体电子舱内时序电路的控制下严格按特定的节拍向井壁发射声波脉冲并接收回波信号，在电子线路中将高频聚焦换能器的回波时间、幅度及低频平面换能器的回波全波列、相对方位短节输出的方位和井斜信号数字化后再与自然伽马短节输出的脉冲计数值进行格式编码并通过高速的电缆遥测通讯短节传送至地面计算机进行处理，通过采用神经网络识别分类技术和特定的图像处理技术给出关于固井质量评价及套管检测的直观图像表示。
如图2所示，12为压力平衡机构，采用皮囊式压力平衡方式；13为四芯双向承压接插件插头。
如图画所示，14为31芯接插件；15为参考换能器；16为压力平衡机构，采用活塞式压力平衡方式；17为电动机；18为四芯双向承压接插件。
图4是多参数超声工程测井仪井下仪器电路框图。
井下仪器采用CTS通讯方式，DTB接口电路经由CTS电缆遥测短节接收到井上命令后通知87C51单片机，87C51单片机对命令分类识别后进行相应的控制和处理，主要有工作模式的切换及接收增益的调整。
工作模式切换通过以下方式实现：由87C51单片机对CPLD时序电路进行控制，再由CPLD时序电路产生不同的时序控制各单元电路的工作。
井下电路的数据组织及交换以FIFO存储器为中心展开，FIFO存储器的写入完全由CPLD时序电路控制。
在CPLD时序电路的控制下，发射电路经由换能器选择逻辑按某种固定的节拍激励三个换能器并经由接收电路将平面换能器的回波时间及有效波列、聚焦换能器的回波时间及回波峰值幅度、参考换能器的回波时间及回波峰值幅度送到A/D转换电路及回波时间计数电路，A/D转换电路将回波波列及回波峰值幅度，再加上井温、相对方位、井斜等信号转换成数字量后送到FIFO存储器。
在CPLD时序电路的控制下，还将自然伽马计数值及帧同步码等写入FIFO存储器。这样，在CPLD时序电路的严格控制下，将各种数据写入到FIFO存储器，形成多参数超声工程测井仪井下仪器的数据帧格式。
FIFO存储器的读出则完全由DTB接口电路控制，每读出一个字，就由并/串转换电路转发到DTB总线数据线上，经由CTS短节和测井电缆传送到地面。

Claims (4)

1.多参数超声工程测井仪，包括马笼头(1)、电缆遥测通讯短节(2)、相对方位短节(3)、自然伽马短节(4)、主体电路电子舱(5)、声系主体(6)、高频聚焦换能器(7)、低频平面换能器(8)、上扶正器(9)、下扶正器(10)、旋转探头(11)，其特征在于：该装置的顶部有马笼头(1)，电缆遥测通讯短节(2)、相对方位短节(3)、自然伽马短节(4)、主体电路电子舱(5)、声系主体(6)依此连接，在电缆遥测通讯短节(2)上有上扶正器(9)，在声系主体(6)上有下扶正器(10)，高频聚焦换能器(7)、低频平面换能器(8)背向并错开安装在旋转探头(11)上。
2.根据权利要求1所述的多参数超声工程测井仪，其特征在于：旋转探头(11)包括压力平衡机构(12)、四芯双向承压接插件插头(13)，压力平衡机构(12)采用皮囊式压力平衡方式。
3.根据权利要求1所述的多参数超声工程测井仪，其特征在于：声系主体(6)包括31芯接插件(14)、参考换能器(15)、压力平衡机构(16)，电动机(17)、四芯双向承压接插件(18)，压力平衡机构(16)采用活塞式压力平衡方式。
4.根据权利要求1所述的多参数超声工程测井仪，其特征在于：电路采用可编程逻辑芯片。
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