阵列声波测井仪

在声波测井中，常常会因为地层的衰减，使得声波测井仪无法接收声波的首波信号。为了增强接收的声波信号，通常采用两种方法：一是通过增大换能器尺寸来降低声波的频率从而减小地层衰减；二是增大换能器的发射功率来增大声波信号的功率，但是由于换能器所能承受的最大激发电压和温度的限制，致使发射声信号功率有限。所以，可以通过相控阵技术使阵列发射探头发出的声信号同相位叠加，改善指向性达到增强首波信号的目的。阵列声波测井仪有两种组成方式：一是单接收器和一维阵列声源的组合；二是单声源和一维阵列接收器的组合。换能器为薄圆管形压电换能器。本文采用了声波测井中的传输网络理论与指向性权系数的概念，推导出了换能器的几何形状与尺寸对线阵声源的导向系数的关系。通过改变阵列接收器接收到的声波信号的时间偏移量和线阵声源的激发延迟时间，可以令接收的首波幅度（阵列声源）与叠加波的首波幅度（阵列接收器）达到最大。通过本文提出的方法可以令声波测井中接收到的声波测井信号的首波幅度大大增加。

关键词：阵列声波测井、相控阵、指向性、换能器、激发延迟时间

In acoustic logging, often because of the decline of formation makes sonic tool cannot receive the first wave of sound wave signal. In order to enhance the received acoustic signal, usually adopts two methods: one is through increased to reduce the frequency of the acoustic transducer dimension reducing formation attenuation; Second is to increase the transmission power of the transducer to increase the acoustic signal of power, but because of the transducer can bear the limit of maximum excitation voltage and temperature, the sound emission signal power co., LTD. So can make through phased array technology emission probe array acoustic signals with the phase superposition, achieve the enhancement purpose to the first wave signal to improve the directivity. Array acoustic logging tool is composed of two ways: one is the combination of single receiver and a one-dimensional array source; The second is simple sound source and the combination of a one-dimensional array receiver. Transducer is a thin circular tube in the shape of a piezoelectric transducer. This paper adopts the transmission network theory and directivity of acoustic logging weight coefficient, the concept of the geometric shape and size of the transducer is deduced on the relationship between the linear array direction Guide coefficient of sound source. By changing the array receiver to receive the time offset and linear array acoustic signal source excitation delay time, can receive the first wave of sound source (array) and superposition of wave amplitude of the first wave amplitude (array receiver) maximum. By the proposed approach can make sonic logging in the received the first wave of acoustic logging signal amplitude increase greatly.

Keywords: array sonic logging、phased array、directivity、transduc、

Stimulate the delay time

引言

声波测井就是利用声波在油井下面的地层中传播后，因为不同的地层密度等参数不一样，导致接收到的声波的参数产生变化，分析这些变化的参数，就可以分析出这些地层的结构，岩石属性，以及石油的分布情况，估计出储集层的孔隙度等性质。在具体的操作过程中，声波是这样传播的，首先在井下的一定深度放置一个声源，称为声波发射探头T，油井中有大量泥浆，探头发射的声波穿过泥浆到达油井的井壁，再到地层中去，经过衰减等变化，声波传到了接收端，称为声波接收探头R 。声速测井中，只有折射角为o

90沿井壁传播的滑行波是有用的。因为油井内泥浆是液相介质，井壁周围地层是固相介质，因此从泥浆入射到地层地声波转换称成滑行纵波和滑行横波。比较常规声速测井与全波列测井这两种测井的方法，主要不同点是所测得声波种类不同，前者主要测量地层的纵波波速，后者不但需要测纵波波速，还需要测横波波速。一般采用的方法，较为准确地测量地层地纵波的声速和横波的声速。为了分离横波与纵波信号，我们需要加大源距，减小它们之间的互相影响。因为源距变长，所以需要增强发射探头T的有效发射能量。无论全波列测井还是常规声速测井，不同的地层声波的衰减会不同，比如在裂缝或溶洞的周围，衰减造成声波能量下降，由于声波的能量下降了，导致无法使”记录门波”被触发。无法触发的记录门波被续至波激发，变化体现在声速测井仪接收的曲线上，会有“周波跳跃”现象出现。增加发射探头的有效发射能量可以很好地解决“周波跳跃”现象。提高发射探头的发射功率，要受到其材料性质本身的限制。从另外一方面来说，只是单单增强声波的发射功率，拉长余波持续的时间从而减小测井时探头发出的声波的重复频率。缓慢的向上拉电缆，测井作业时间会被延长，但是这样做可以保障采样密度。若将探头的体积变大，则可以降低声波的发射频率，从而提升它的穿透能力但是这受到了井眼尺寸约束。因为发射探头T的声压辐射的指向性会影响接收的声波信号，从而也会影响测井记录资料的质量。

LAST是线阵列声波发射探头，它是由许多个基本换能器构成的，可以通过改变被测量岩层纵向波的速度来改变LAST发出的声波的偏转方向，其发射得能量值可以用测出的信号的波幅参数来控制。这样就使接收的横向波信号或纵向波信号与接收系统的动态范围扩大，传输至地表的波信号也不会失真，获得的横向波信息与纵向波信息会更加精确。因为LAST的声压辐射的指向性是动态变化的，所以还能减小单个换能器声压辐射指向性对测井记录数据精确度的影响。

1 基本原理及物理模型的建立