本公開大體涉及井下流體，并且具體地涉及用于評估井下流體的關(guān)注參數(shù)的方法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
：確定井下流體的聲學(xué)性質(zhì)對于若干類型的井下評估可能是合乎需要的。這樣的性質(zhì)可用于表征流體本身，或用于評估地層、鉆孔、套管、水泥的方法中或用于鉆孔中之前或正在進(jìn)行的操作(包括勘探、開發(fā)或生產(chǎn))的方法中。作為一個示例，已知對用水泥澆注在鉆孔中的套管進(jìn)行聲學(xué)檢查以確定與套管和周圍材料相關(guān)的特定性質(zhì)。例如，可以利用反射聲波的測量來評估水泥和套管之間的結(jié)合，或者可以評估套管后面的水泥的強度或套管厚度，這通?？梢员环Q為套管水泥膠結(jié)測井。流體的物理性質(zhì)在井的不同深度處變化。因此，對于許多這些技術(shù)來說，希望補償填充鉆孔的流體(例如，鉆井流體)的變化，因為常規(guī)處理對流體的性質(zhì)極其敏感。因此，作為一個示例，為了能夠精確地解釋井下套管檢查測量可期望局部評估井下流體阻抗。因此，目前采用多種技術(shù)來確定影響聲學(xué)測量的流體參數(shù)，諸如聲阻抗和聲速，以便解釋聲反射數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)上，聲信號的飛行時間已經(jīng)用于確定聲速，并且附加測量可以用于評估流體的聲阻抗和密度中的至少一個。技術(shù)實現(xiàn)要素：在一些方面，本公開涉及用于評估與被鉆孔橫穿的地層相關(guān)的井下流體的至少一個關(guān)注參數(shù)的方法和設(shè)備。本公開的方面包括使用包括傳感器板的傳感器組件進(jìn)行井下評估的方法，其中傳感器板的表面形成井下工具的外表面的一部分。根據(jù)本公開的一般方法實施例可以包括將傳感器板的表面浸沒在鉆孔中的井下流體中；激活傳感器組件以產(chǎn)生沿著傳感器板傳播的導(dǎo)波，其中導(dǎo)波沿著傳感器板的傳播取決于井下流體的關(guān)注參數(shù)；使用來自傳感器組件的與導(dǎo)波沿著傳感器板傳播相關(guān)的信息來評估關(guān)注參數(shù)。方法可以包括將傳感器板的至少一個相對表面與井下流體隔離。該信息可以涉及導(dǎo)波的衰減。導(dǎo)波可以在板的表面與板的相對表面之間的板中傳播。導(dǎo)波可以是界面導(dǎo)波。該信息可以涉及導(dǎo)波沿著表面和井下流體之間的界面的飛行時間。該工具可以在具有設(shè)置于其遠(yuǎn)端的鉆頭的鉆柱上傳送，并且井下流體包括鉆井流體。方法可以包括旋轉(zhuǎn)鉆頭以使鉆孔延長；以及在鉆孔中循環(huán)鉆井流體。傳感器組件可以包括聲學(xué)耦合到板的聲發(fā)射器，并且傳感器組件可以包括聲學(xué)耦合到板的至少一個聲接收器。方法可以包括利用聲發(fā)射器產(chǎn)生導(dǎo)波和/或利用至少一個聲接收器響應(yīng)于傳播的導(dǎo)波產(chǎn)生信息。聲發(fā)射器和聲接收器中的至少一個可以包含在補償流體中。傳感器組件可以至少包括沿著板聲發(fā)射器以第一距離聯(lián)接到板的第一聲接收器，以及沿著板從聲發(fā)射器以第二距離聯(lián)接到板的第二聲接收器，其中第一距離與第二距離不相同。方法可以包括至少利用第一聲接收器與第二聲接收器響應(yīng)于傳播的導(dǎo)波生成信息。板可以包括貯存器，貯存器在第一聲接收器和第二聲接收器之間，以減輕非界面波。貯存器可以包含配置為在板中生成非界面波的另一聲發(fā)射器。導(dǎo)波可以是以下中的至少一個：i)Lamb波；和ii)Scholte波。方法可以包括通過將信息與分析解匹配來識別關(guān)注參數(shù)的值。關(guān)注參數(shù)可以是以下至少一個：i)井下流體的聲速；ii)井下流體的聲阻抗；以及iii)井下流體的密度。方法可以包括將關(guān)注參數(shù)用于套管水泥膠結(jié)測井。本公開的方面包括用于在橫穿地層的鉆孔中進(jìn)行井下評估的設(shè)備。設(shè)備實施例可以包括配置為被輸送到填充有井下流體的鉆孔中的載體；測井工具安裝在載體上，測井工具包括：具有外表面的板，板被配置為浸沒在井下流體中；聯(lián)結(jié)到板的發(fā)射器；聯(lián)接到板的至少一個接收器；至少一個處理器，其被配置為：使用發(fā)射器以激發(fā)板中的導(dǎo)波；使用來自至少一個接收器的與導(dǎo)波沿著板傳播相關(guān)的信息來評估關(guān)注參數(shù)?？蓪y井工具配置為，當(dāng)鉆孔填充有井下流體時，使表面浸沒在井下流體中。另外的實施例可以包括其上具有指令的非暫時性計算機可讀介質(zhì)產(chǎn)品，當(dāng)執(zhí)行時，使得至少一個處理器執(zhí)行如上所述的方法。該非暫時性計算機可讀介質(zhì)產(chǎn)品可以包括以下至少一個：(i)只讀存儲器，(ii)可擦除可編程只讀寄存器，(iii)帶電可擦除可編程只讀存儲器，(iv)閃存，或者(v)光盤。在本文中相當(dāng)廣泛地概括本公開的一些特征的示例，以便可以更好地理解以下的詳細(xì)描述，并且以便可以理解其對本領(lǐng)域所作出的貢獻(xiàn)。附圖說明為了詳細(xì)地理解本公開，應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖參考以下對實施例的詳細(xì)描述，其中相同的元件采用相同的附圖標(biāo)記，其中：圖1示出了根據(jù)本公開的實施例的工具；圖2A示出了根據(jù)本公開的實施例的指示衰減的信號幅度的差異；圖2B-圖2D示出了相對于頻率3mm鈦板的導(dǎo)波的衰減和相速度色散特性；圖3示出了根據(jù)流體密度和聲速，兩側(cè)均浸入流體中的鈦板在500kHz處Lamb波的A0模式的衰減；圖4A示出了具有七個周期的激發(fā)信號的脈沖；圖4B示出了根據(jù)本公開的實施例的激發(fā)信號的頻譜；圖5示出了在第一和第二接收器中對比S0和A0波模式的信號之間的比較；圖6示出了3mm鈦板的Scholte波相對于頻率的相速度色散特性；圖7A和圖7B示出了根據(jù)本公開的實施例的其他工具；圖8示出了根據(jù)本公開的實施例在兩個接收器處接收的聲信號；圖9A和圖9B示出了根據(jù)本公開的實施例的其他傳感器列陣；圖10示出了根據(jù)本公開的實施例的工具；圖11示出了根據(jù)本公開的實施例的使用包括傳感器組件的工具進(jìn)行井下評估的方法；圖12示出了取自加窗信號的傅里葉變換；圖13示出了可以提供特定衰減值的流體特性的范圍；圖14示出了流體的阻抗范圍。具體實施方式在一些方面，本公開涉及被鉆孔橫穿的地層中的井下流體的關(guān)注參數(shù)。至少一個關(guān)注參數(shù)可以包括但不限于以下中的一個或多個：(i)流體的聲速，(ii)流體的聲阻抗，(iii)流體的密度。已經(jīng)將多種技術(shù)用于分析井下流體。這樣的技術(shù)可能包括樣品室存儲采樣的流體用以分析，與其結(jié)合使用儀器來獲取與關(guān)注參數(shù)有關(guān)的信息，或樣品室允許流體通過(連續(xù)，或如流動控制所指示的)以進(jìn)行采樣，或安裝在井下工具的工具主體的外部上。示例系統(tǒng)可以使用信號發(fā)生器和傳感器(其可以組合；例如，換能器)，用于確定聲阻抗、聲速或其他關(guān)注參數(shù)。在公知的飛行時間法中，流體的聲速c可以通過將信號通過流體的行進(jìn)時間除以信號行進(jìn)通過流體的距離來確定。已經(jīng)將其他方法用于分析表面上的流體。由于精度低、井下空間的限制以及麻煩的機械載荷可靠性，以往的評估方法難以在井下實現(xiàn)。在隨鉆測井(“LWD”)工具中的實施中，上述問題更加惡化，已被證明特別成問題。許多方法在工具表面引入空腔，最終可能被碎屑阻塞，這對測量精度造成負(fù)面影響。例如，引入空腔的傳統(tǒng)方法可能顯示30％的阻抗誤差及10％的流體速度誤差(或更多)。因此，期望減小井下工具上的測量設(shè)備的尺寸，特別是隨鉆測量(“MWD”)和隨鉆測井(“LWT”)工具。在MWD和LWT工具中使用的儀器的設(shè)計考慮在尺寸規(guī)格方面要求特別苛刻。在設(shè)計方面可以接受各種折衷。作為一個示例，與傳統(tǒng)技術(shù)一致的更小的傳感器可以通過使用更高頻率的換能器來獲得，但是鉆井流體傾向于充滿顆粒，這導(dǎo)致隨著頻率增加，流體中信號衰減顯著。對于帶有顆粒的鉆井流體，根據(jù)具體構(gòu)造，頻率的上限可以是250kHz或500kHz，用于通過約25mm的鉆井泥漿傳輸可接受的衰減。因此，配置為用于MWD或LWT工具中或在其他空間受限的井下應(yīng)用中使用的傳統(tǒng)飛行時間儀器可能存在問題。本公開的方面使用導(dǎo)波來確定井下流體的特性，例如聲阻抗和聲速。本文所使用的“導(dǎo)波”是指由在兩個機械邊界之間或沿著兩種材料(波導(dǎo))的界面激發(fā)傳播聲波的過程而發(fā)射的聲波。波的特征在于由固體-固體、固體-流體或固體-氣體機械構(gòu)造限定的一個或多個傳播邊界。因此，導(dǎo)波的能量集中在邊界附近或在分離不同材料的平行邊界之間，并且具有平行于這些邊界的傳播方向。一般方法實施例包括使用包括傳感器板的傳感器組件進(jìn)行井下評估，其中傳感器板的表面形成井下工具的外表面的一部分。方法可以包括將傳感器板的表面浸沒在鉆孔中的井下流體中；激活傳感器組件以生成沿著傳感器板傳播的導(dǎo)波，其中導(dǎo)波沿著傳感器板的傳播取決于井下流體的關(guān)注參數(shù)；以及使用來自傳感器組件的與導(dǎo)波沿著傳感器板傳播相關(guān)的信息來評估關(guān)注參數(shù)?？梢允褂脗鞲衅鹘M件來評估多種關(guān)注參數(shù)。井下流體的聲阻抗可以通過測量沿著板傳播的導(dǎo)波的衰減來評估。井下流體的聲速可以通過測量特定導(dǎo)波沿著板和井下流體的界面的傳播速度來評估。與傳統(tǒng)方法相比，本文采用的技術(shù)表現(xiàn)出提高的準(zhǔn)確度。此外，傳感器組件的較小厚度允許在井下LWD中和電纜工具中的無故障實施。圖1示出了根據(jù)本公開的實施例的工具。圖1中，具有工具軸線126的工具100包括其中結(jié)合有傳感器組件110的工具主體106。傳感器組件110包括在工具體106外部的傳感器板104、聲發(fā)射器108、第一聲接收器120和第二聲接收器122，以及用于操作發(fā)射器和接收器的控制電路(未示出)。傳感器板104包括形成工具100外表面的表面111。傳感器板104可以在工具主體106的圓周處。將工具100配置為使得表面111在工具被浸沒時，浸沒在井下流體102(例如，鉆井泥漿)中。也就是說，當(dāng)在流體填充的鉆孔124中傳送工具100時，表面111接觸(浸入)井下流體102。工具100還可以將傳感器板104的相對表面113與井下流體102隔離，如圖所示?；蛘?，傳感器板104可以具有與流體接觸的多個表面。如果隔離，則相對表面113可以與補償流體130(例如，油)接觸，使得傳感器板104暴露于一側(cè)上的流體102和另一側(cè)上的補償流體。聲發(fā)射器108(例如，換能器)可以定位在朝向傳感器板104的第一端的第一位置處，并且被配置為在傳感器板104中產(chǎn)生脈沖。接收器120和122(例如，換能器)可以位于距離彼此和距離發(fā)射器108已知預(yù)定距離處。在發(fā)射器108和接收器120和122中使用的換能器可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的任意適當(dāng)?shù)膿Q能器，例如壓電換能器、磁致伸縮換能器等。在實施例中，換能器可以是電磁聲學(xué)換能器(“EMAT”)。發(fā)射器108可以是具有大約500kHz的中心頻率的窄帶換能器。將發(fā)射器108配置為響應(yīng)于控制電路對發(fā)射器108的激發(fā)，生成在板104內(nèi)傳播的導(dǎo)波132。也就是說，導(dǎo)波沿著板104，平行于工具的縱向軸線傳播。在其他實施例中，可以將板104配置和定向為使得導(dǎo)波沿著板104，與工具圓周相切地傳播。將接收器120和122配置為在其各自的位置處檢測傳播波，并且還可以被優(yōu)化用于接收500kHz。該配置可以被稱為一發(fā)一收配置。在操作中，導(dǎo)波的行為可用于評估系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)注參數(shù)(包括工具、鉆孔和地層)，例如井下流體的關(guān)注參數(shù)。來自接收器120和接收器122的對應(yīng)于導(dǎo)波檢測的信息可以表明波的行為(例如，飛行時間或衰減)。待評估的波行為的特定方面可能對應(yīng)于待評估的關(guān)注參數(shù)。實施例可以使用傳感器板104中的導(dǎo)波的衰減，以利用與流體阻抗相關(guān)的衰減幅度(例如，沿著板的位置處的所評估的衰減的差異)的模型來評估流體的聲阻抗(“流體阻抗”)。在傳播過程中，當(dāng)傳感器板104暴露于井下流體102時，一些導(dǎo)波能量泄漏至與其接觸的流體，即井下流體102(且在特定的實施例中，是補償流體132)。對應(yīng)于導(dǎo)波衰減幅度的泄漏量取決于流體102的流體密度和聲速。工具100的特定配置可對應(yīng)于待評估的關(guān)注參數(shù)以及鉆孔的預(yù)期環(huán)境，例如關(guān)注參數(shù)的預(yù)測范圍。表1：泥漿和補償油的阻抗和速度范圍。泥漿阻抗最小值最大值0.8[Mrayl]3.5[Mrayl]水基泥漿最小值最大值密度1000[kg/m3]1200[kg/m3]聲速1300[m/s]1700[m/s]油基泥漿最小值最大值密度800[kg/m3]1700[kg/m3]聲速1000[m/s]2000[m/s]補償油密度聲速液壓油FH4725900[kg/m3]1200[m/s]圖2A示出了根據(jù)本公開的實施例的指示衰減的信號幅度的差異。圖2B-圖2D示出了相對于頻率3mm鈦板的導(dǎo)波的衰減和相速度色散特性?？梢岳脕碜越邮掌?20和接收器122測量的差異評估衰減。衰減幅度取決于板材和厚度，以及導(dǎo)波模態(tài)和頻率(這些都是已知的)，以及流體密度和流體聲速。必要時，補償流體的性質(zhì)可合并在模型中。在特定的實施例中，彈性Lamb波(在與井下流體相接觸的表面和板的相對表面之間的板中傳播的導(dǎo)波)已經(jīng)顯示出適用于該技術(shù)的導(dǎo)波。大部分彈性Lamb波能量從板泄露出去。因此，波大幅度地衰減。圖2A-圖2D對應(yīng)于彈性Lamb波。圖3示出了根據(jù)流體密度和聲速，兩側(cè)均浸入流體中的鈦板在500kHz處Lamb波的A0模式的衰減?？善谕鸄0模式可提供高可激發(fā)性、高衰減以及在阻抗范圍內(nèi)的寬范圍的衰減的組合。純A0模式的激發(fā)可以使用具有適當(dāng)線圈間隔的EMAT換能器或具有適當(dāng)角度的斜束換能器來實現(xiàn)?？梢赃x擇大約500kHz的頻率；該頻率很適于產(chǎn)生A0模式的高衰減和非色散行為。針對在500kHz下的通常鉆井流體，還可期望板中在選擇頻率附近的A0模式的相速度(Cp)大于被測流體的最大預(yù)測流體速度。還可更優(yōu)選高于200kHz的頻率以使傳感器設(shè)計更小。圖4A和圖4B示出了根據(jù)本公開的實施例的激發(fā)信號。在特定的實施例中，發(fā)射器108的激發(fā)信號可具有有利于關(guān)注參數(shù)的評估的某些特征。例如，其可以有利于將傳輸?shù)哪芰康拇蟛糠窒拗圃谒x傳輸頻率附近的窄帶內(nèi)。圖4A示出了具有7個周期的激發(fā)信號的脈沖；具有5-10個周期的脈沖是有利的。脈沖長度小于20微秒也有利于防止信號重疊。圖4B示出了根據(jù)本公開的實施例所述的激發(fā)信號的頻譜。傳感器板的特定尺寸和材料可以是環(huán)境和應(yīng)用特定的?？梢詫迮渲脼槭沟脕碜园宓亩瞬康姆瓷洳慌c原始信號重疊，且該寬度有助于為3D波導(dǎo)保持足夠能量?？蓪宓暮穸扰渲脼橛糜趦?yōu)化頻率和色散曲線。例如，在一個實施例中，板可以為30cm×1cm×3mm，其發(fā)射器可以位于遠(yuǎn)離板邊緣的7.5cm處。在其他實施例中，板可縮短至22cm。更近的接收器可位于遠(yuǎn)離發(fā)射器大約8.5-10cm處，且接收器彼此可以以大約1cm的距離間隔開。一種適合傳感器板的材料為鈦，其可具有與在井下應(yīng)用中使用相一致的機械強度和其他物理特性。傳感器板的附加表面還可合并入工具的外表面中，作為用于波傳播的介質(zhì)而忽略。圖1中的實施例，除了其他原因，因為不僅空間需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有系統(tǒng)，而且因為在工具表面占據(jù)非關(guān)鍵空間，所以是有利的。圖5示出了在第一和第二接收器中對比S0和A0波模式的信號之間的比較。本公開的實施例也可使用導(dǎo)波S0模式，其顯示了作為第一到達(dá)波的顯著優(yōu)勢。然而，和S0模式相關(guān)聯(lián)的低衰減在所評估的流體阻抗中可產(chǎn)生較高水平的誤差。所述A0模式的誤差可能低于5％，如建模浸入目標(biāo)流體與具有EMAT梳狀傳感器發(fā)射器和兩個接收器的補償流體(水和油)中的30cm鈦板的模擬情況所示，發(fā)射器位于距離板第一邊緣7.5cm處，且兩個接收器分別距離發(fā)射器10cm和11cm處。本公開的另外實施例可使用傳感器板104中導(dǎo)波的飛行時間來評估流體的聲速。Scholte波是沿著固體-流體界面?zhèn)鞑サ膶?dǎo)波。該Scholte波(“界面波”)的最大速度通過更低的流體波速度或固體橫波速度來確定。因此，適當(dāng)選擇的橫波速度在固體中比最大流體速度高，Scholte波的速度將和流體波速度相等。Scholte波可存在于所述目標(biāo)流體(井下流體102)和傳感器板104的界面。波的速度可根據(jù)其在接收器120和122之間的飛行時間來測量。這種速度將是流體中聲音的速度。圖6示出了對于3mm鈦板的Scholte波相對于頻率的相速度色散特性。如上所述，波行為的特定方面和工具100的特定配置可以對應(yīng)于要評估的關(guān)注參數(shù)。消除在板中傳播的非期望(非界面)導(dǎo)波是Scholte波使用的一個挑戰(zhàn)。例如，除了Scholte波，板中還可存在彈性Lamb波。這些波可以在板中以更高的速度傳播并與Scholte波重疊。這些傳播特性可能阻礙Scholte波的分離。這種復(fù)雜性的一個解決辦法為利用波之間傳播特性的差異。雖然Scholte波只需要一個傳播邊界，但Lamb波需要兩個板邊界進(jìn)行傳播。因此，消除一個邊界將消除Lamb波。在其他實施例中，可以通過信號處理或由其他機械技術(shù)來減輕非期望的波的存在。圖7A和圖7B示出了根據(jù)本公開的實施例所述的其他工具。參考圖7A，工具700類似于工具700，包括其中結(jié)合有傳感器組件710的工具主體706，傳感器組件710包括位于工具主體706外部的傳感器板704。傳感器板704包括形成工具700外表面的表面711。然而，將工具700配置為使用信號過濾貯存器750來抑制(例如，衰減、減輕)Lamb波。此外，傳感器組件710的聲發(fā)射器708和聲接收器720、722位于對應(yīng)的傳感器井760、762、764中，以減小發(fā)射器708和接收器720、722與界面717的距離。如在工具100中，工具700還可以將傳感器板704的相對表面713與井下流體702隔離，并且相對表面713可以與補償流體730(例如，油)接觸，使得傳感器板704在一側(cè)暴露給流體702，在另一側(cè)暴露給補償流體。如上所述，傳感器板的特定尺寸和材料可以是環(huán)境和應(yīng)用特定的。信號濾波貯存器的數(shù)量和尺寸可以變化。圍繞貯存器的區(qū)域可以是1cm厚。板的端部可以配置足夠的厚度(例如，3mm)，以提供用于將板緊固到工具主體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且寬度可以有利于為3D波導(dǎo)保持足夠的能量。傳感器井(例如，1mm)中的板的厚度可以配置為提供高Scholte波激發(fā)。在一個實施方式中，板可以是11cm×1cm×1cm，對于該板，發(fā)射器可以位于距離板的邊緣3cm處。較近的接收器可以位于距發(fā)射器大約4cm處。較遠(yuǎn)接收器可以距離較近的接收器大約1.5cm。圖7B示出了包括由三個貯存器751、753、755分隔的四個濾波器塊的非界面波濾波器配置。對建模浸入目標(biāo)流體與具有EMAT梳狀換能器發(fā)射器和兩個接收器的補償流體中的16cm鈦板進(jìn)行模擬，該EMAT梳狀換能器發(fā)射器位于距離板的第一邊緣3.5cm處，并且兩個接收器分別位于離發(fā)射器7cm和10cm處。使用本文中的技術(shù)評估聲速的誤差可能低于5％，如在模擬情況中所示。圖8示出了在兩個接收器720和722處對于具有Cf＝1500[m/s]和ρ＝1259[kg/m3]的流體接收的聲信號。R1和R2之間的TOF為20微秒，且距離為3cm。使用該信息，波以每秒1500m的速度導(dǎo)出。圖9A和圖9B示出了根據(jù)本公開的實施例的其他傳感器列陣。其他實施例可以包括用于測量每個波模式的特定接收器。例如，圖9A和圖9B包括各種配置的發(fā)射器908、Lamb波接收器960、962和Scholte波接收器970、972。在圖9A中，Lamb波接收器960、962都駐留在對應(yīng)的信號濾波貯存器中。圖10示出了根據(jù)本公開的實施例的工具。將工具1010配置為在橫穿地層1080的鉆孔中傳送。鉆孔壁1040顯示沿著套管1030填充井下流體1060，例如鉆井流體。水泥1020填充鉆孔壁1040和套管1030之間的環(huán)形空間。在其他實施例中，系統(tǒng)可以不具有套管和水泥中的一個或兩個。例如，該鉆孔可以是新鉆的。在一個說明性實施例中，工具1010可以包含傳感器組件1050，傳感器組件1050包括例如一個或多個聲發(fā)射器和接收器(例如，換能器)，根據(jù)已知技術(shù)，其配置為用于評估存在于殼體1030系統(tǒng)、鉆孔壁1040以及占據(jù)套管和井眼壁之間環(huán)形空間的水泥1020之間的水泥膠結(jié)。例如，工具1010中，表面處或系統(tǒng)1001中的其他地方(例如，至少一個處理器)的電子器件可以配置為使用已知技術(shù)使用聲學(xué)測量來確定水泥膠結(jié)劑的性質(zhì)，例如，套管共振的分析。系統(tǒng)1001可以包括常規(guī)井架1070?？梢允莿傂曰蚍莿傂缘妮斔脱b置(載體1015)可以配置為將井下工具1010輸送到接近地層1080的井孔1040中。載體1015可以是鉆柱、軟管、劃線、e線、線纜等。井下工具1010可以與附加工具聯(lián)接或組合。因此，根據(jù)構(gòu)造，工具1010可以在鉆井期間和/或在井孔(鉆孔)1040已經(jīng)形成之后使用。雖然示出了陸地系統(tǒng)，但本公開的教導(dǎo)也可以用于海上或海底應(yīng)用中。載體1015可以包括用于在表面和井下設(shè)備之間提供信號和/或功率通信的電力和/或數(shù)據(jù)的嵌入式導(dǎo)體。載體1015可以包括底部孔組件，其可以包括用于旋轉(zhuǎn)鉆頭以延伸鉆孔的鉆探電機，以及用于在壓力下循環(huán)合適的鉆井流體(也稱為“泥漿”)的系統(tǒng)。如圖所示，可將板104定位為與工具主體106大致齊平。基本上齊平的構(gòu)造減少了堆積(由鉆井泥漿固體堵塞)的可能性，因為面基本上是儀器與鉆井流體接觸的唯一部分。系統(tǒng)1001可以包括傳感器、電路和處理器，用于提供關(guān)于由工具進(jìn)行的井下測量以及對工具或其他系統(tǒng)部件的控制的信息。處理器可以是使用在合適的非暫時性計算機可讀介質(zhì)上實現(xiàn)的計算機程序的微處理器，其使處理器能夠執(zhí)行控制和處理。非暫時性計算機可讀介質(zhì)可以包括一個或多個ROM、EPROM、EAROM、EEPROM、閃存、RAM、硬盤驅(qū)動器和/或光盤。諸如電源和數(shù)據(jù)總線、電源等的其他設(shè)備對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。系統(tǒng)的新穎之處是處理器(在表面和/或井下)被配置為執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)中不存在的某些方法(將在下文討論)。更具體地，工具1010可包括用于評估一個或多個井下流體參數(shù)的裝置，其可包括工具100、傳感組件110或其他根據(jù)本公開實施例的設(shè)備或工具。在一般實施例中，可將處理器配置為使用設(shè)備以生產(chǎn)指示井下流體的信息(例如鉆井流體)。也可以將處理器中的一個配置成評估井下流體的關(guān)注參數(shù)的信息。在一些實施例中，處理器可以包括配置為執(zhí)行本文所公開方法的機電和/或電子電路。在其他實施例中，處理器可以使用算法及編程來接收信息并控制設(shè)備的運行。因此，處理器可以包括與數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)及處理器存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的信息處理器。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)可以是任何標(biāo)準(zhǔn)的計算機數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，例如USB驅(qū)動器、記憶棒、硬盤、可移動隨機存儲器、可擦可編程只讀存儲器、電改寫只讀存儲器、閃存，以及光盤或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他常用的存儲器存儲系統(tǒng)，包括基于網(wǎng)絡(luò)的存儲設(shè)備。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)可以存儲一個或多個程序，在程序被執(zhí)行時使得信息處理器執(zhí)行所公開的方法。本文中，“信息”可以包括原始數(shù)據(jù)、已處理的數(shù)據(jù)、模擬信號及數(shù)字信號。圖11示出了根據(jù)本公開的實施例的使用包括傳感器組件110的工具100進(jìn)行井下評估的方法。步驟1110包括將傳感器板的表面浸沒在鉆孔中的井下流體中。井下流體可以包括鉆井流體、采出液、地層流體和其他工程化流體等。可以執(zhí)行步驟1110，將工具輸送到鉆井中。例如，工具可以通過線纜工具輸送。相反地，工具可以通過鉆柱輸送，該鉆柱遠(yuǎn)端設(shè)置有鉆頭。在鉆柱的例子中，在鉆孔中輸送工具可能包括：旋轉(zhuǎn)鉆頭以使鉆孔延長，以及在鉆孔中循環(huán)鉆井流體。步驟1120包括激活傳感器組件，從而生成沿著傳感器板傳播的導(dǎo)波。可以通過聲學(xué)耦合到傳感器板的聲發(fā)射器(例如，108)生成導(dǎo)波。如上所討論，導(dǎo)波沿著傳感器板的傳播取決于井下流體的一個或多個關(guān)注參數(shù)。導(dǎo)波可以為Lamb波，因此導(dǎo)波可以在板的表面與板的相對表面之間的板中傳播?？蛇x擇地，導(dǎo)波可以為沿著板在流體與板的界面上傳播的Scholte波。步驟1130包括使用來自傳感器組件(例如，接收器120、122)并與導(dǎo)波沿著傳感器板傳播相關(guān)的信息來評估關(guān)注參數(shù)。例如，可以使用聲學(xué)耦合到傳感器板的聲接收器來獲取信息。傳感器組件可以至少包括沿著板從聲發(fā)射器以第一距離聯(lián)接到板的第一聲接收器，以及沿著板從聲發(fā)射器以第二距離聯(lián)接到板的第二聲接收器。因此，步驟1130可以包括響應(yīng)于傳播的導(dǎo)波而通過至少一個聲接收器生成信息。該信息可以涉及導(dǎo)波的衰減。在流體速度(使用Scholte波)的例子中，信息與導(dǎo)波沿著表面與井下流體之間界面?zhèn)鞑サ娘w行時間相關(guān)，且步驟1130包括通過將信號通過板的傳播時間除以信號傳播的距離(可以是接收器之間的距離)來評估聲速。在其他情況下，步驟1130可以包括通過將信息與分析解匹配來識別關(guān)注參數(shù)的值。作為一種選擇，其可以通過存儲響應(yīng)于流體聲速范圍和流體阻抗的合成響應(yīng)而實現(xiàn)。合成響應(yīng)為分析解(衰減的理論預(yù)估)，該分析解對應(yīng)于該范圍所形成的距離空間內(nèi)的值對。再次參照圖2A，在每個接收器上可以選擇相同的A0信號時間窗口。如圖12所示，可以從加窗信號中產(chǎn)生傅里葉變換。該變換的最大振幅比(此處對應(yīng)于500kHz)可以用于確定A0模式的衰減。該變換示出A0的衰減為2.0378dB/cm。圖13示出可以提供該衰減值的流體特性的范圍。可以僅使用衰減幅度來評估流體的阻抗。圖14示出了流體阻抗范圍在1.32-1.62MRayl內(nèi)，其評估水的阻抗具有12％的誤差。然而，如果使用衰減幅度和流體聲速，對該阻抗的評估的準(zhǔn)確度可以更高(誤差小于5％)。如果聲速已知，則在從傳感器測量結(jié)果中評估衰減之后，可以通過識別最近的分析解來確定流體阻抗。例如，處理器可以使用查詢表，從而映射識別流體阻抗的響應(yīng)。見圖3。在一些例子中，可以通過在多個鄰近的分析解之間插值來找到解。也可以根據(jù)已知方法從聲速及聲阻抗中確定流體密度?？蛇x步驟1140包括使用一個或多個關(guān)注參數(shù)來實施套管水泥膠結(jié)測井。上述方法實施例可以可選地評估井下流體的一個或多個關(guān)注參數(shù)。如所述，可以使用相應(yīng)的技術(shù)(例如，特定導(dǎo)波模式的生成)來實施對每個參數(shù)的評估。參數(shù)組合的評估可以包括：在不同的時間使用相同的發(fā)射器及接收器，在不同的時間使用相同的發(fā)射器及接收器，使用不同的發(fā)射器及接收器，使用相同的發(fā)射器及不同的接收器等。在一些例子中，可以使用不同工具實施參數(shù)組合的評估。為了方便起見，現(xiàn)列出一些釋義。術(shù)語“聲信號”涉及聲波或音波相對于時間的壓力振幅，該聲波或音波在允許其傳播的介質(zhì)中傳播。在一個實施例中，聲信號可以是脈沖。術(shù)語“聲換能器”涉及一種發(fā)射(即生成)聲信號或接受聲信號的設(shè)備。當(dāng)在一個實施例中接受聲信號時，聲換能器將聲信號的能量轉(zhuǎn)換為電能。電能具有與聲信號波形相關(guān)的波形。上面所用的術(shù)語“載體”(或“運輸設(shè)備”)指的是任何設(shè)備、設(shè)備部件、以及設(shè)備、媒體和/或元件的組合，只要其可以用于傳送、容納、支撐或便于其他設(shè)備、設(shè)備部件，以及設(shè)備、媒體和/或元件的組合的使用。示例性非限制載體包括盤管型鉆柱、接合管型鉆柱以及其任意組合或其部分。其他載體的實例包括套管、線纜、線纜探測器、滑線探測器、投入式打撈筒、井下接頭、下部鉆具組合(BHA)、鉆柱插入件、模塊、內(nèi)部殼體及其基板部分、自推進(jìn)牽引車。如上所用，術(shù)語“接頭”指配置為部分封閉、完全封閉、容納或支撐設(shè)備的任何結(jié)構(gòu)。上面所用的術(shù)語“信息”包括任何形式的信息(模擬的、數(shù)字的、機電的、印刷等信息)。本文的術(shù)語“處理器”包括但不限于發(fā)射、接收、操縱、轉(zhuǎn)換、計算、調(diào)制、變換、攜帶、儲存或使用信息的任何設(shè)備。處理器指任何執(zhí)行上述功能的電路，且可以包括微處理器、常駐存儲器、和/或用于執(zhí)行編程指令的外圍設(shè)備、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或配置為執(zhí)行邏輯從而執(zhí)行本文所述方法的其他任何電路。本文中所述流體可以指液體、氣體、混合物等。預(yù)估的地層滲透率及預(yù)估的地層流動性指對地層的預(yù)估值，且其用于評估校正因數(shù)。預(yù)估值可以為從巖性角度預(yù)估、從其他評估技術(shù)角度評估、通過類比獲得等，但是其不同于根據(jù)本文所公開方法評估的關(guān)注參數(shù)。井下流體的非限定性實例包括：鉆井流體、返回流體、地層流體、包括一種或多種烴的采出液、結(jié)合井下工具、水、鹽水、工程化流體使用的油及溶劑及其組合。本文所用的補償流體指導(dǎo)致壓力補償?shù)牧黧w，即使得工具在鉆孔環(huán)境常見的高壓下保持結(jié)構(gòu)及功能完整性的流體。本文中所述貯存器指的是體材料，其相對于在該貯存器中傳播的聲波波長而言尺寸較大。該體過濾器用于評估需要兩個邊界來進(jìn)行傳播的導(dǎo)波。雖然已經(jīng)結(jié)合實施例描述了本公開，但應(yīng)理解，在不脫離本公開范圍的情況下，可以對本公開進(jìn)行各種改變且能夠以等價物對其進(jìn)行元素替換。此外，可以想到許多對本公開教導(dǎo)的修改，以此適應(yīng)特定儀器、情況或者材料，而不脫離本公開的范圍。進(jìn)一步的實施例可以包括直接測量線纜實施例、使用樣品室、輕型工具(包括投入式打撈筒等)的鉆井實施例等。雖然本公開在烴開采井的語境中討論，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開可用于帶有任何類型井下流體的任何鉆孔環(huán)境(例如，地?zé)峋?。當(dāng)前述發(fā)明涉及特定實施例時，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員各種修改都是顯而易見的。本發(fā)明的意圖在于所有變化都被前述發(fā)明所包括。當(dāng)前第1頁1 2 3