随钻声波测井声系短节的研制与测试

随钻声波测井声系短节的研制与测试

一、绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究进展和作者立场

二、声波测井声系短节的原理和设计

2.1 声波测井声系短节的原理

2.2 设计方案与方法

2.3 声波测井声系短节的制备过程

三、声波测井声系短节的测试方法和实验设计

3.1 测试方法的概述

3.2 实验设计

3.3 测试数据分析方法

四、声波测井声系短节的实验结果

4.1 实验结果的分析

4.2 在实验时采取的优化策略

4.3 实验结果的客观评价

五、结论与展望

5.1 主要结论

5.2 不足之处与展望

5.3 实际应用前景探讨第一章绪论

1.1 研究背景与意义

声波测井技术作为工程地球物理探测的重要手段之一，在石油勘探、开发、生产、环保等领域得到了广泛的应用，具有极其重要的地位和作用。而声波测井声系短节作为声波测井装置的

核心部分，直接关系到声波测井仪器的性能和测量精度。

传统的声波测井声系短节通常是基于声阻抗匹配的原理，由四个声阻抗相等的部分组成，各部分之间采用机械紧固方法连接。但这种设计方式存在很大的缺陷，如容易引入背景噪声、噪声幅度不可控制等问题，这些问题不仅会影响声波信号的传输和采集效率，还会影响到测量数据的准确性和有效性，进而影响到声波测井技术的应用范围和发展。

针对该问题，本研究旨在开发设计一种新型的声波测井声系短节，以替代传统的声阻抗匹配式设计，提高声波信号的信噪比，从而提高声波测井的准确度和可靠性。

1.2 国内外研究现状

随着声波测井技术的快速发展，相关研究也随之涌现。2015年，中国科学院地球物理研究所王景新等学者提出了一种新型的声波测井声系短节，采用多级隔离、线性化接口技术，有效地提高了声波信号的传输性能，取得了较好的效果[1]。

在国外，美国、法国、德国等国家的科研人员也积极研究声波测井装置的声波信号特性，提出了许多新的声波测井系统，如交流纵波多普勒装置、纵波交错测量装置。其中，2009年美

国硅谷公司推出的Full Range Acoustic System（FRAC）声波

测井系统采用了多种特殊的计算方法和滤波技术，能够有效地实现复杂地层中有效信号的获得和识别[2]。

不同于已有的声波测井系统，本研究提出了一种基于动态声阻抗领域的声波测井声系短节设计方案，能够克服传统声阻抗匹配设计的各种缺陷，提高测量精度和有效性。

1.3 研究进展和作者立场

本研究针对传统声阻抗匹配设计存在的各种问题，通过动态声阻抗领域的分析和探究，提出了一种基于动态声阻抗的设计方法。该设计方法能够识别并处理复杂地层中的有效声波信号，提高声波测井的可靠性和准确性。

因此，本研究主张通过科学有效的方法，探究新型声波测井声系短节的设计与制造，完善声波测井仪器的性能和测量精度，进一步推动声波测井技术的应用和发展。

第二章声波测井声系短节的设计

2.1 声波测井声系短节的原理

声波测井声系短节是用于接收和传输声波信号的核心装置，其主要是通过匹配接收器和发射器之间的声阻抗来实现声波信号的传递。那么，如何设计一种满足声阻抗匹配的声波测井声系短节呢？

以传统的声阻抗匹配式设计为例，其核心设计理念是利用“不

是全反射就是全传透”的原理，即在发射器和接收器之间放置

一定长度的声波传导介质，通过调节介质的密度和速度等参数，实现声波接收器和发射器相互匹配，使声波能够稳定地传输到

目标介质内。但是在实际应用中，传统的声阻抗匹配式设计存在很多问题，如噪声抑制、信噪比优化等问题。

因此，本研究提出基于动态声阻抗领域的声波测井声系短节设计方案。动态声阻抗领域是指在任意某点处细小水团对声场的作用。通过设计可动态调节的前置接口，使得其能够自适应地匹配相邻介质的声阻抗，从而获得更高的信噪比和更优的声波传输性能。同时，该设计方法还能够有效的抑制噪声，使得声波信号的有效性更加稳定和可靠。

2.2 设计方案与方法

基于上述设计理念，本研究提出了一种基于动态声阻抗领域的声波测井声系短节设计方案，该设计方案更加灵活和高效，能够在复杂地层中自适应地匹配相邻的介质声阻抗，提高声波信号的传输性能和采集效率。

该设计方案具体实现步骤如下：

（1）设计可动态调节的前置接口，将其放置于发射器和接收器之间。

（2）通过动态声阻抗计算方法，将前置接口的声阻抗与相邻介质的声阻抗进行匹配。

（3）设计和制造前置接口，在介质相互匹配的前提下，将其固定于发射器和接收器之间。

2.3 声波测井声系短节的制备过程

（1）准备所需材料及工具，如前置接口、声波传导介质、连

接导线等。

（2）将前置接口放置于发射器和接收器之间。

（3）调整前置接口的位置，使其能够与相邻介质之间的声阻

抗匹配。

（4）将前置接口固定在发射器和接收器之间，调试测试。

通过以上步骤的制备和测试，本研究得到了一种基于动态声阻抗领域的声波测井声系短节设计，这种设计能够自适应地匹配相邻的介质声阻抗，从而提高声波信号的传输性能和采集效率。

第三章声波测井声系短节的测试方法和实验设计

3.1 测试方法的概述

为了验证和评估该声波测井声系短节的设计效果，本研究采用了测试法和实验方法。

首先采用有限元仿真技术，对所设计的声波测井声系短节进行模拟。从而得到其声音传导特性、模态、频谱等物理参数，预测和分析声波传递时的性能和效果。

其次，选择恰当的实验样品，以实现声波测井声系短节的实际