最新随钻声波测井仪器的技术性能

最新随钻声波测井仪器的技术性能

近年来，声波测井技术已成功应用于随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)中。随钻声波测井技术为钻井施工和储层评价提供了全面的数据支持和测井解释。目前，国外三大公司分别推出了最新的随钻声波仪器，它们分别是贝克休斯公司的APX随钻声波测井仪，哈里波顿Sperry Drilling Service公司研制的双模式随钻声波测井仪器（BAT）和斯伦贝谢公司研制的新一代随钻声波仪器sonicVISION。下面我们对三种仪器的性能分别进行介绍和对比。

1．APX随钻声波测井仪

APX随钻声波测井仪由贝克休斯公司INTEQ公司生产，其结构简图见图1。该仪器声源以最佳频率向井眼周围地层发射声波，声波在沿井壁传播的过程中被接收器检测并接收。接收器采用了先进的嵌入技术，将接收到的声波模拟信号转换为数字信号，以获取地层声波时差(△t)，而后将原始声波波形数据和预处理的声波波形数据存储在高速存储器内。

仪器的主要技术性能

●计算机模型(FEA)：该模型是为声学仪器的优化配置而设计，同时具备有助于

不同窗口模式的评价和解释。

●全向发射器：与典型的LWD仪器等单向的有线测井仪不同，APX发射器使用

一组圆柱形压电晶体，对井眼和周围地层提供3600的覆盖范围，其声源能够在10～18，000Hz频率范围内调频，并可以单极子和偶极子发射。

●全向接收器阵列：6×4接收器

阵列，间距228.6mm。这种全

向结构类似于XMAC电缆测井

系统，接收器阵列与声源排成

一条线，以实现径向多极子声

波激发。

●接收器。该仪器的声源具有优

化发射频率功能，其接收器有

几个比仪器本身信号低很多的

波段，可以显著减少接收器及

钻柱连接的干扰。在关掉发射

源的情况下，该仪器测试到的信号主要来自于频率低于5KHz的PDC钻头

噪音。

●较大的动力范围。该仪器具有较大的信号采集动力范围，能够显著提高

信号穿越地层的能力，有助于信号的提取。

●四极子波技术。首次采用四极子波发射技术，同时兼容单极子和偶极子

的信号发射和接收。这种多组合发射器使仪器对于不同地层有不同的测

量模式，有更好的适应性。

2．sonicVISION 随钻声波测井仪

斯伦贝谢公司新一代随钻声波测井仪sonicVISION适用于φ171.5、φ209.5和φ228.6mm井眼，能实时采集声波纵波\横波的时差数据，并能将全波波形和数据资料存储于井下存储器中，还能够将实时测井获取的数据通过数据回放的形式进行后期处理。这些数据可用于预测孔隙压力、探测气层和估算非受缚液体等。仪器的性能特点：

●信号发射器阵列由一个全方位单极发射器和两个偶极发射器构成，单极信

号发射器的频率范围为1～12,000Hz，主频率为5～6000Hz。此主频率是其它类型单极全波声波仪器发射信号主频率的1/2或1/3,这样可以增加横波和纵波的探测范围。

●隔声器能承受444.8KN的挤压或拉伸力,具有隔绝超过90dB、频率高于

500Hz声波信号的能力。

●接收器阵列由位于8个共面环上的32个接收器晶体组成，每个环上有4个

接收器，接收器与仪器轴垂直，接收器之间呈900均匀排列，最上部的接收器环距离单极源3.11m，距偶极源2.80m。接收器信号响应频率波段为0.5～20,000Hz。

●通过在地面编程来控制大部分功能的实现,例如交叉偶极信号源所发射信

号脉冲的形状、周期、振幅以及频率，单极输出信号选择、每个采样点上96个波形的数字化程序控制等。

●实时项目测井和程序预处理技术、实时质量控制和断点连接技术。测井过

程中实施QC控制，即：仪器在钻杆连接期间使用自动的静止测量进行质量控制。在这一短暂的无噪声环境，仪器的静止测量结果被传送到地面。

●高能发射器采用宽带测量技术，降低了频率混淆和扩散效应，有助于提高

地层信号的强度，提高信噪比，发射器能发射出多频率的大功率脉冲信号。

●可以在不同类型的地层中以不同方式测量不同地层的声波单极纵波数据和

单极横波数据、交叉偶极挠曲波（斯通利波）和地层的各向异性等声波属性，具有很好的应用前景。

3．BAT双阵列双模式随钻声波测井仪

哈里波顿公司继1995年推出补偿长源距随钻声波测井仪（CLSS）后，20世纪90年代后期哈里波顿Sperry Drilling Service公司研制成功一种新的双阵列双模式随钻声波测井仪器（BAT），这种双发射、双频率和双接收阵列结构保证仪器可以实现更可靠和稳定的数据采集。其结构简图见图2所示。

图2 BAT 双阵列单极/偶极双模式随钻声波仪器示意图

仪器的性能特点：

●此仪器包含两个径向对称的双频率发射器和由7组阵列组成的14个接收

器。发射器有两种工作频率，可以同相单极方式和异相偶极模式工作，能提供快/慢地层中的纵波和横波时差(△t)测量。

●仪器采用了独特的声衰减和换能器隔绝技术，这样可以消除仪器直达波的

影响而不会影响钻铤的强度。

●全向接收器阵列包含7×2接收器阵列，间距6in，这种全向结构提高了仪

器的分辨率处理效果，即使在电缆钻杆传送测井很困难的大斜度井和水平井中，用BAT仪器可测得准确的声波时差。

●大的接收阵列可保证仪器具有更高的信噪比和高抗干扰能力。

●全波形存储器（256MB/IGB）。

●钻铤长度大于标准的API连接。

4．随钻声波测井仪器的比较

斯伦贝谢公司、哈里波顿公司和贝克休斯公司随钻声波测井仪器的性能比较见下表10：

仪器类型sonicVISION BA T APX