專(zhuān)利名稱(chēng)：隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉地球物理領(lǐng)域，尤其涉及一種利用聲波對(duì)井旁地層界面的距離和方位進(jìn)
行測(cè)量的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置和方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在可開(kāi)采的石油儲(chǔ)量越來(lái)越少，而且石油勘探和開(kāi)采的難度越來(lái)越大，需要了
解低孔、低滲、非均質(zhì)和各向異性等復(fù)雜地層中的油氣藏分布規(guī)律和剩余油分布規(guī)律，尤
其是如何使得所鉆井眼可以經(jīng)過(guò)人們所希望的儲(chǔ)層，這樣才能從根本上提高石油開(kāi)采的效
益、降低鉆井失敗的風(fēng)險(xiǎn)。因此需要在鉆井過(guò)程中實(shí)時(shí)了解井旁周?chē)鷰资迕椎綆酌咨踔?br> 十幾米的范圍內(nèi)有無(wú)地層界面、井眼的哪一側(cè)有地層界面和井眼距離地層界面有多遠(yuǎn)。由
此在獲取地層界面信息的基礎(chǔ)上就可以通過(guò)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)實(shí)施井眼軌跡控制。 現(xiàn)有的反射聲波測(cè)井方法是只適合于電纜測(cè)井的情況。而且由于這種聲波測(cè)井技
術(shù)采用了對(duì)稱(chēng)聲源，因而測(cè)量結(jié)果沒(méi)有方位分辨能力(即無(wú)法知道地層界面在井旁的哪一
側(cè))；因此現(xiàn)有的技術(shù)中均不能實(shí)現(xiàn)在鉆井過(guò)程中實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確地測(cè)量井旁地層界面的有效
方法，即在隨鉆測(cè)井無(wú)法實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確地測(cè)量地層界面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置和方法，
可以在隨鉆測(cè)井的情況下，準(zhǔn)確地得出井旁地層界面到井軸的距離和方位。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置，包括鉆鋌，
所述裝置還包括 聲波輻射器，位于所述鉆鋌上，用于在鉆井內(nèi)向一側(cè)井壁輻射脈沖聲波； 長(zhǎng)源距聲波接收器，位于所述鉆鋌上，與所述聲波輻射器位于鉆鋌的同側(cè)，用于接
收在所述井壁介質(zhì)內(nèi)所傳播的脈沖聲波，根據(jù)所述井壁內(nèi)傳播的脈沖聲波的傳播時(shí)間得到
所述長(zhǎng)源距聲波接收器所在側(cè)的井壁地層的縱波波速； 短源距聲波接收器，位于所述鉆鋌上，與所述聲波輻射器和長(zhǎng)源距聲波接收器位
于鉆鋌的同側(cè)，用于接收被所述井旁的地層界面反射回的脈沖聲波，根據(jù)所述井旁地層界
面反射回的脈沖聲波的到達(dá)時(shí)間和所述井壁地層的縱波波速，得到所述短源距聲波接收器
所在側(cè)的所述井旁地層界面距離井軸的距離，以及所述井旁地層界面的方位。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法，包括聲波
輻射器、長(zhǎng)源距聲波接收器和短源距聲波接收器，并且位于鉆鋌的同側(cè)，所述方法包括 所述聲波輻射器在井孔內(nèi)向一側(cè)井壁輻射脈沖聲波； 所述長(zhǎng)源距聲波接收器接收在所述井壁介質(zhì)內(nèi)所傳播的脈沖聲波，根據(jù)所述井 壁內(nèi)傳播的脈沖聲波的傳播時(shí)間得到所述長(zhǎng)源距聲波接收器所在側(cè)的井壁地層的縱波波 速； 所述短源距聲波接收器接收被所述井旁的地層界面反射回的脈沖聲波，根據(jù)所述
4井旁地層界面反射回的脈沖聲波的到達(dá)時(shí)間和所述井壁地層的縱波波速，得到所述短源距 聲波接收器所在側(cè)的所述井旁地層界面到所述井軸的距離，以及所述井旁地層界面的方 位。 因此本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置和隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法， 利用位于鉆鋌的同一側(cè)的聲波輻射器、數(shù)個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器和數(shù)個(gè)短源距聲波接收器， 實(shí)現(xiàn)了在隨鉆情況下，準(zhǔn)確地得出井旁地層界面到井軸的距離和方位。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述 中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置的示意圖；
圖2為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置中聲波輻射器的剖視圖；
圖3為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置長(zhǎng)源距工作方式的示意圖；
圖4為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置短源距工作方式的示意圖；
圖5為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 本發(fā)明適用于隨鉆測(cè)井的情況，不同于電纜聲波測(cè)井，聲波發(fā)收的裝置都需要布 置在鉆鋌上，并且基本不影響鉆鋌的剛性性質(zhì)和其它功能?？梢栽阢@井過(guò)程中利用聲波檢 測(cè)，用聲學(xué)方法評(píng)價(jià)井旁地層界面的距離和方位。 圖l為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置的示意圖，如圖l所示，本發(fā)明的隨 鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置具體包括鉆鋌4、聲波輻射器1、長(zhǎng)源距聲波接收器21、22和 短源距聲波接收器31、32。 鉆鋌4 一般為鋼質(zhì)，置于井孔中，在鉆鋌4的一側(cè)預(yù)先開(kāi)有一些孔槽，其作用是用 來(lái)容置隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置。本實(shí)施例中的長(zhǎng)源距聲波接收器為兩個(gè)，分別為 R3 21和R4 22，當(dāng)然也可以是多個(gè)，而短源距聲波接收也器3為兩個(gè)，分別為R1 31和R2 32，當(dāng)然也可以是多個(gè)，而且可以對(duì)稱(chēng)分布在聲波輻射器(T)l的兩邊。
聲波輻射器(T) 1位于鉆鋌4的一側(cè)，可以輻射脈沖聲波，這樣脈沖聲波在鉆鋌4 所在井孔的井壁內(nèi)傳播；而兩個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器R3 21和R4 22，也位于鉆鋌4上，與聲 波輻射器1同側(cè)，用于接收沿井壁傳播的脈沖聲波，根據(jù)脈沖聲波的傳播時(shí)間得出長(zhǎng)源距 聲波接收器R3 21和R4 22所在側(cè)的井壁地層的縱波波速；兩個(gè)短源距聲波接收器R1 31 和R2 32，同樣位于鉆鋌4上，與聲波輻射器1和長(zhǎng)源距聲波接收器R3 21和R4 22同側(cè)，用 于接收被井旁的地層界面90反射回的脈沖聲波，根據(jù)井旁地層界面反射回的脈沖聲波的到達(dá)時(shí)間和井壁地層的縱波波速得出短源距聲波接收器R1 31和R2 32所在側(cè)的井旁地層 界面到鉆鋌4所在井軸的距離，以及井旁地層界面90的方位。 由上面可以看出，聲波輻射器(T)1、兩個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器R3 21和R4 22，以及 兩個(gè)短源距聲波接收器R1 31和R2 32都位于鉆鋌4的同一個(gè)側(cè)邊的。
再如圖1所示，本發(fā)明的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置還包括一個(gè)隔聲體5，位 于聲波輻射器1和長(zhǎng)源距聲波接收器3之間的鉆鋌4上，與聲波輻射器1和長(zhǎng)源距聲波接 收器3同側(cè)。 圖2為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置中聲波輻射器部分的剖視圖，如圖 2所示，鉆鋌4具有一個(gè)水眼40，鉆鋌4的半徑為R，聲波輻射器1所在鉆鋌4的半徑為r， 而聲波輻射器l可以為相控圓弧陣聲波輻射器，并且其所占空間的方位角a小于90度，該 聲波輻射器1可以包括數(shù)個(gè)按照?qǐng)A弧排列的壓電振子陣元IO，本實(shí)施例中包括3個(gè)壓電振 子陣元10，該壓電振子陣元10為壓電型偶極子。壓電振子陣元10的工作頻率為6-20千赫 茲；三個(gè)壓電振子陣元10的全部或者部分按照各自的幅度和相位加權(quán)振動(dòng)輻射脈沖聲波。
聲波輻射器1的壓電振子陣元T1、T2和T310之間具有間隙進(jìn)行聲電隔離，而且可 以加載不等幅相移信號(hào)，工作模式可以采用兩種模式，第一種是聲波輻射器1上所有按照 圓弧排列的壓電振子陣元10按一定的幅度加權(quán)和相位加權(quán)進(jìn)行振動(dòng)，另一種方式是壓電 振子陣元10中的數(shù)個(gè)(相鄰或者不相鄰)按一定的幅度和相位加權(quán)參與振動(dòng)，幅度加權(quán)的 目的是減小輻射主瓣角和壓制旁瓣，以控制聲波輻射器1所輻射聲波的聲束角寬。并且三
個(gè)壓電振子陣元io，通過(guò)控制三個(gè)陣元的激勵(lì)信號(hào)的延遲時(shí)間可以使該相控圓弧陣發(fā)射的
聲波能量集中向圖2中所示的矢量f的方向傳播。 再如圖1所示，本發(fā)明兩個(gè)短源距聲波接收器R1 31和R2 32對(duì)稱(chēng)地設(shè)置在相控 圓弧陣聲波輻射器Tl的兩側(cè)，Tl與Rl 31和R2 32之間的距離范圍為0. 15m—0. 50m， Tl 與長(zhǎng)源距聲波接收器R3 21之間的距離為1. 0m以上；R3和R4等相鄰接收探頭之間的距離 為O. 15m—0. 5m。如圖2所示，在鉆鋌4上因安置Tl而開(kāi)槽的角寬a不大于90° 。
圖3為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置長(zhǎng)源距工作方式的示意圖，如圖3 所示，在井下測(cè)量時(shí)，相控圓弧陣聲波輻射器1所輻射的脈沖聲波主聲束入射于鉆鋌4開(kāi)槽 一側(cè)井壁界面。如圖3所示，入射波的一部分聲波能量沿著井壁9地層介質(zhì)傳播(即滑行 縱波或滑行波)，并被長(zhǎng)源距聲波接收器R3 21和R4 22接收到，利用多個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收 器接收到的聲波信號(hào)就可以測(cè)量井壁地層的縱波波速(滑行縱波速度)，這種測(cè)量方式稱(chēng) 之為長(zhǎng)源距測(cè)量方式。 圖4為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置短源距工作方式的示意圖，如圖4 所示，在井下測(cè)量時(shí)，入射波的另一部分聲波能量透過(guò)井壁9進(jìn)入地層傳播并被井旁地層 界面90反射回井內(nèi)后被短源距聲波接收器Rl 31和R2 32接收到，形成反射脈沖波波列， 根據(jù)井旁地層界面90反射波的到達(dá)時(shí)間和井壁地層的縱波波速就可以計(jì)算地層界面90到 井軸的距離。 上述中接收信號(hào)中無(wú)論沿井壁傳播的"滑行波"信息還是井旁界面的"反射波"信 息，波的傳播路徑都僅僅與某一側(cè)井旁介質(zhì)的信息有關(guān)。 再如圖4所示，本發(fā)明的短源距聲波測(cè)量方式中，短源距聲波接收器Rl 31和R2 32距離相控圓弧陣聲波輻射器1比較近，在0. 5m以?xún)?nèi)，使得相控圓弧陣聲波輻射器1與短源距聲波接收器R1 31和R2 32的工作接近于一個(gè)探頭的自發(fā)自收工作，這就使得進(jìn)入井 旁地層的聲波傳播方向和由井旁地層界面反射回井內(nèi)并被接收到的聲波的傳播方向都近 似于與井軸垂直。這樣井旁地層界面反射脈沖波所傳播的幾何路徑相對(duì)較小、信號(hào)衰減相 對(duì)較小。 由于短源距聲波接收器和長(zhǎng)源距聲波接收器都設(shè)置在了鉆鋌的同一側(cè)面，因此上 述聲學(xué)測(cè)量都是針對(duì)某一側(cè)井壁進(jìn)行的，即這種測(cè)量有一定的方位特征。通過(guò)鉆井過(guò)程中 鉆鋌的旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置都跟隨旋轉(zhuǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)圓 周范圍內(nèi)所有井壁的掃描測(cè)量，從而就可以評(píng)價(jià)井旁地層界面的方位和距離分布。另外在 鉆鋌處于不同深度時(shí)，利用本發(fā)明的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置進(jìn)行工作，也可以更 加全面的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。 本發(fā)明的相控圓弧陣的輻射指向性、聲波信號(hào)的幅度與聲波頻率有關(guān)。為了保證 本發(fā)明的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置的地層界面聲波掃描測(cè)量方法有良好的方位分 辨能力同時(shí)兼顧聲波信號(hào)的信噪比，聲波測(cè)量頻率范圍最好為6kHz—20kHz。在這個(gè)頻段 內(nèi)，隨鉆聲波測(cè)量也可以較好地避開(kāi)了鉆井過(guò)程中鉆頭沖擊噪聲和鉆柱內(nèi)泥漿流動(dòng)噪聲的 影響。 本發(fā)明的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法可以用于隨鉆情況下的聲波測(cè)井，首先
是包括一聲波輻射器位于一鉆鋌一側(cè)，數(shù)個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器和數(shù)個(gè)短源距聲波接收器，
均位于鉆鋌上，且均與聲波輻射器同側(cè)。圖5為本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法的
流程圖，如圖5所示，本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法具體包括如下步驟 步驟101，聲波輻射器在井孔內(nèi)向一側(cè)井壁輻射脈沖聲波；具體包括 步驟101a，相控圓弧陣向某一側(cè)井壁輻射脈沖聲波； 步驟101b，脈沖聲波沿井壁介質(zhì)傳播； 步驟101c，脈沖聲波透過(guò)井壁向井旁傳播并被井旁地層界面反射回井內(nèi)。 聲波輻射器、數(shù)個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器和數(shù)個(gè)短源距聲波接收器都是位于鉆鋌的同
一側(cè)上，聲波輻射器的數(shù)個(gè)按照?qǐng)A弧排列的壓電振子陣元均向該側(cè)鉆鋌所在鉆井的井壁發(fā)
射聲波，工作模式可以采用兩種模式，第一種是聲波輻射器上所有按照?qǐng)A弧排列的壓電振
子陣元按一定的幅度加權(quán)和相位加權(quán)進(jìn)行振動(dòng)，另一種方式是壓電振子陣元中的數(shù)個(gè)(相
鄰或者不相鄰)按一定的幅度和相位加權(quán)殘余振動(dòng)，幅度加權(quán)的目的是減小輻射主瓣角和
壓制旁瓣，以控制聲波輻射器所輻射聲波的主聲束角寬。 步驟102，數(shù)個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器接收沿井壁介質(zhì)所傳播的脈沖聲波，根據(jù)井壁介 質(zhì)內(nèi)脈沖聲波的傳播時(shí)間得到長(zhǎng)源距聲波接收器所在側(cè)的井壁地層的縱波波速；
在井下測(cè)量時(shí)，相控圓弧陣聲波輻射器1所輻射的脈沖聲波主聲束入射于鉆鋌開(kāi) 槽一側(cè)井壁界面，入射波的一部分聲波能量沿著井壁地層介質(zhì)傳播(即滑行縱波或滑行 波)，并被長(zhǎng)源距聲波接收器接收到，利用多個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器接收到的聲波信號(hào)就可以 測(cè)量井壁地層的縱波波速(滑行縱波速度)，這種測(cè)量方式稱(chēng)之為長(zhǎng)源距測(cè)量方式。
入射波的另一部分聲波能量透過(guò)井壁進(jìn)入地層傳播并被井旁地層界面反射回井 內(nèi)后被短源距聲波接收器接收到，形成反射脈沖波波列，根據(jù)地層界面反射波的到達(dá)時(shí)間 和井壁地層的縱波波速就可以計(jì)算地層界面到井軸的距離。 步驟103，數(shù)個(gè)短源距聲波接收器接收到井旁地層界面反射回的脈沖聲波，根據(jù)井
7CN 旁地層界面反射回的脈沖聲波的到達(dá)時(shí)間和井壁地層介質(zhì)中的縱波波速，得到井旁地層界 面到井軸的距離，以及井旁地層界面的方位；具體包括 步驟103a，通過(guò)短源距接收器接收到的反射波波列得到地層界面反射波的到時(shí)；
步驟103b，通過(guò)井壁介質(zhì)的縱波波速和地層界面反射波的到時(shí)確定地層界面到井 軸的距離； 步驟103c，根據(jù)聲波探頭所在鉆鋌的側(cè)面位置確定地層界面相對(duì)于井眼的方位 角。 步驟102和103中接收信號(hào)中無(wú)論沿井壁傳播的"滑行波"信息還是井旁地層界 面的"反射波"信息，波的傳播路徑都僅僅與某一側(cè)井旁介質(zhì)的信息有關(guān)。
因?yàn)槁暡ㄝ椛淦?、?shù)個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器和數(shù)個(gè)短源距聲波接收器布置在了鉆鋌 的同一側(cè)面，因此上述聲學(xué)測(cè)量都是針對(duì)某一側(cè)井壁進(jìn)行的，即這種測(cè)量有一定的方位特 征。通過(guò)鉆井過(guò)程中鉆鋌的旋轉(zhuǎn)，所有的聲波發(fā)收探頭都跟隨旋轉(zhuǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)圓周 范圍內(nèi)所有井壁的掃描測(cè)量，從而就可以評(píng)價(jià)井旁地層界面的方位和距離分布。另外可以 在鉆鋌處于不同深度時(shí)，利用本發(fā)明的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置進(jìn)行工作，也可以 更加全面的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。 本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置和隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法采用
在鉆鋌的一側(cè)開(kāi)槽放置聲波發(fā)收探頭的方案，因此隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置的介入
不影響鉆鋌的原有各種功能。本發(fā)明采用在鉆鋌的一側(cè)開(kāi)槽放置隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)
量裝置的方案使得每一次聲波測(cè)量都具有方位分辨能力。本發(fā)明采用短源距聲波接收器獲
取地層界面反射波的傳播路徑最短、測(cè)量信噪比高、探測(cè)距離大。本發(fā)明提供了一套在隨鉆
條件下實(shí)施掃描測(cè)量井旁地層界面的距離和方位的完整解決方案，利用本發(fā)明的隨鉆地層
界面聲波掃描測(cè)量裝置和隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法不但可以在隨鉆條件下評(píng)價(jià)井
旁地層內(nèi)有無(wú)裂縫、層理及其離井軸的距離，還可以測(cè)定其方位角，這對(duì)于水平井、大斜度
井的地層評(píng)價(jià)、井旁地層裂縫和界面評(píng)價(jià)、定向鉆井、定向射孔等工程具有重大意義。 以上所述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步
詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明
的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含
在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置，包括鉆鋌，其特征在于，所述裝置還包括聲波輻射器，位于所述鉆鋌上，用于在井內(nèi)向一側(cè)井壁輻射脈沖聲波；長(zhǎng)源距聲波接收器，位于所述鉆鋌上，與所述聲波輻射器同側(cè)，用于接收所述井壁介質(zhì)內(nèi)所傳播的脈沖聲波，根據(jù)所述井壁內(nèi)傳播的脈沖聲波的傳播時(shí)間得到所述長(zhǎng)源距聲波接收器所在側(cè)的井壁地層的縱波波速；短源距聲波接收器，位于所述鉆鋌上，與所述聲波輻射器和長(zhǎng)源距聲波接收器同側(cè)，用于接收被所述井旁的地層界面反射回的脈沖聲波，根據(jù)所述井旁地層界面反射回的脈沖聲波的到達(dá)時(shí)間和所述井壁地層的縱波波速，得到所述短源距聲波接收器所在側(cè)的所述井旁地層界面到井軸的距離，以及所述井旁地層界面的方位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置，其特征在于，所述鉆鋌為 旋轉(zhuǎn)鉆鋌；改變所述鉆鋌方位角度和/或深度再次進(jìn)行測(cè)量，得出所述井旁地層界面的方 位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置還 包括隔聲體，位于所述聲波輻射器和所述長(zhǎng)源距聲波接收器之間的鉆鋌上，與所述聲波輻 射器和長(zhǎng)源距聲波接收器位于所述鉆鋌的同側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置，其特征在于，所述聲波輻 射器為相控圓弧陣聲波輻射器；所述相控圓弧陣聲波輻射器包括數(shù)個(gè)按照?qǐng)A弧排列的壓電 振子陣元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置，其特征在于，所述壓電振 子陣元的工作頻率為6-20千赫茲；所述數(shù)個(gè)壓電振子陣元的全部或者部分按照各自的幅 度和相位加權(quán)振動(dòng)輻射脈沖聲波。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置，其特征在于，所述聲波輻 射器與所述數(shù)個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器的距離大于1米；所述數(shù)個(gè)長(zhǎng)源距聲波接收器中相鄰的 長(zhǎng)源距聲波接收器之間的距離為0. 15至0. 5米；所述數(shù)個(gè)短源距聲波接收器對(duì)稱(chēng)分布于 所述聲波輻射器的上下兩側(cè)，所述聲波輻射器與所述數(shù)個(gè)短源距聲波接收器的距離為0. 15 至O. 5米。
7. —種隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法，其特征在于，包括聲波輻射器、長(zhǎng)源距聲波接 收器和短源距聲波接收器，并且位于一鉆鋌的同側(cè)，所述方法包括所述聲波輻射器在井孔內(nèi)向一側(cè)井壁輻射脈沖聲波；所述長(zhǎng)源距聲波接收器接收在所述井壁介質(zhì)內(nèi)所傳播的脈沖聲波，根據(jù)所述井壁內(nèi)傳 播的脈沖聲波的傳播時(shí)間得到所述長(zhǎng)源距聲波接收器所在側(cè)的井壁地層的縱波波速；所述短源距聲波接收器接收被所述井旁的地層界面反射回的脈沖聲波，根據(jù)所述井旁 地層界面反射回的脈沖聲波的到達(dá)時(shí)間和所述井壁地層的縱波波速，得到所述短源距聲波 接收器所在側(cè)的所述井旁地層界面到所述井軸的距離，以及所述井旁地層界面的方位。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法，其特征在于，所述方法還 包括旋轉(zhuǎn)所述鉆鋌，改變所述鉆鋌方位角度再次進(jìn)行測(cè)量和/或改變所述鉆鋌深度再次 進(jìn)行測(cè)量，得出所述井旁地層界面的方位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法，其特征在于，所述聲波輻 射器輻射脈沖聲波具體包括所述聲波輻射器的數(shù)個(gè)按照?qǐng)A弧排列的壓電振子陣元的全部或者部分按照各自的幅度和相位加權(quán)振動(dòng)輻射脈沖聲波。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量方法，其特征在于，所述聲波輻 射器的數(shù)個(gè)按照?qǐng)A弧排列的壓電振子陣元的全部或者部分按照各自的幅度和相位加權(quán)振 動(dòng)輻以小于第一臨界角并沿一方位角范圍輻射脈沖聲波；所述方法還包括對(duì)相控圓弧陣施 加延遲激勵(lì)并輻射脈沖聲波。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置和方法，裝置包括鉆鋌，聲波輻射器，位于鉆鋌上，輻射在鉆鋌所在井孔的井壁內(nèi)傳播的脈沖聲波；長(zhǎng)源距聲波接收器，位于鉆鋌上，與聲波輻射器位于鉆鋌同側(cè)，根據(jù)脈沖聲波沿井壁介質(zhì)傳播的時(shí)間得到長(zhǎng)源距聲波接收器所在側(cè)的井壁地層縱波波速；短源距聲波接收器，位于鉆鋌上，與聲波輻射器位于鉆鋌同側(cè)，接收井旁地層界面反射回井內(nèi)的脈沖波，根據(jù)井旁地層界面反射脈沖聲波到達(dá)時(shí)間和井壁地層縱波波速，得到短源距聲波接收器所在側(cè)的井旁地層界面到井軸的距離及地層界面的方位。因此本發(fā)明隨鉆地層界面聲波掃描測(cè)量裝置和方法，實(shí)現(xiàn)了在隨鉆測(cè)井的情況下，準(zhǔn)確的得出井旁地層界面到井軸的距離和方位。
文檔編號(hào)E21B43/14GK101694153SQ20091023560
公開(kāi)日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者喬文孝, 盧俊強(qiáng), 車(chē)小花, 鞠曉東, 高德利 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京);