搜索
DST6632数字声波原理与应用维修王易安仪器原理电路调试电路原理仪器维修声系统仪器操作目录三一二四五六声波速度是反映地层介质性质的重要物理量，声速定义为单位时间内声波在介质中传播的距离，即：v=z／t式中Z—声波传播的距离，单位m；t—声波通过距离Z所需时间，单位S声速的倒数称为慢度，慢度表示声波在介质中通过单位距离所需要的时间，即：s=1×l06/v式中s—慢度，单位μs／m。在声波测井中，以慢度作为反映地层介质中声波传播速度的记录量，习惯上把慢度称为“时差”。声波速度测井单发双收时差测量方式的装置由一个发射器T和两个接收器R1、R2构成CD段地层的时差表达式＝(t2-t1)/z式中t1—接收器R1的首波到达时间，单位μs；t2—接收器R2的首波到达时间，单位μs。声速测井基本方法双发双收的声系统是在单发双收声系统上对称地增加一个发射器构成的，如图所示。这个系统工作时，上，下两个发射器交替发射，所以可以把它看成两个单发双收声系统的组合：一个为上发射下接收，另一个为下发射上接收。把这两个单发双收系统分别测得的时差记为上和下，取其平均值作为双发双收补偿测量的记录时差＝(上+下)/2井眼补偿声波方法目前有两套DAS6631声波仪器在现场使用，仪器长度5957mm仪器特点：具有很好井眼补偿能力，高温下连续工作时间为4小时正在生产的4套DST6632声波仪器，仪器长度4117mm，可以配接DAS6631声系，此时仪器长度为5152mm仪器特点：长度短，在极限工作温度下可连续工作时间30小时以上。国产DAS国产DST哈里伯顿BCAS阿特拉斯DAL声波声系双发五收单发五收双发五收单发四收变密度声系单发双收单发双收单发双收双发单收温度指标175℃175℃177℃204℃国内外数字声波比较•发射器的工作频率在20KHz左右。该频率范围最适宜纵波时差测井。•上电子线路和下电子线路之间的通线只有2根双绞线（一根电源线，一根信号线），结构简单，减少了连接线过多带来的附加干扰。•将接收到的声波模拟信号转换为数字信号，然后在将数字信号编码通过高速遥传传输到地面，因此不会受到电缆上杂散信号的干扰。•一次发射多路信号同时接收，不需要每次发射后，只选择一路信号进行传输•所有声波波列信号全部在井下进行数字化，信号失真小，没有附加相移，动态范围高,所采集波列信息满足声波波列相关处理的条件，可以通过相关处理，获得更高测量精度的声波时差测量结果•通讯总线采用一对光耦进行隔离，同时采用两组电源供电。经过光耦隔离后的信号经总线驱动器驱动到总线上。避免了与其它仪器之间的干扰数字声波特点仪器由上电子线路、声系和下电子线路三部分组成。上电子线路主要负责接收信号并进行模数转换，数据传输和控制发射。下部电子线路主要负责声系的发射•技术指标：•供电电源：～220V•供电电流：～60mA•声波测量范围：130～630μs/m•最高工作温度：175℃4h•最大承受压力：140MPa•仪器最大测速：800m/h•仪器间距：6in(152.4mm)•仪器源距：3ft(914.4mm)•平衡结构：橡胶皮囊•接收器透声窗：橡胶皮囊透声窗•发射器透声窗：金属透声窗•仪器整体长度：4117mm•仪器整体重量：126Kg数字声波测井仪技术指标如图所示该结构的声系统一次可以得到4个声波时差的数据，随着声波仪器在井筒中向上移动，不断得到4个声波时差的数据，从右图我们看出，通过同一段地层的声波时差将被重复测量4次，如果将4次测量的结果相加仪器的间距放大了4倍，也就是说，我们用重复测量的方法提高了仪器测量的精度。也可以说使用重复测量的方法降低了仪器的测量误差，而仪器的测井速度不受影响。我们知道，重复测量是提高测量精度一个有效的方法。这样，我们只需要通过采用接收探头阵列增加探头数量的方法，利用地面系统数据存储的功能，一次下井测量，在测井速度不降低的情况下得到了多次测井所能得到的效果。高分辨率声波时差测量单发声系井眼补偿原理仪器在井内倾斜会造成两个方面的影响：1：滑行纵波离开井壁到达接收器R1所走的路程(在泥浆中)不等于滑行纵波离开井壁到达接收器R2在泥浆中所走的路程；2：与接收器R1，R2相对应的测量地层的原路也发生了变化。图中给出了仪器倾斜时双发双收形式的纵波的传播路径。测量时差＝实际时差*cosα声波仪器倾斜的影响数字阵列声波获得的声波波列数据可以通过两种方法获得声波时差：一种为常规门槛声波时差测井方法，就是通过门槛电平进行声波的首波检测，这种方法优点就是除具有普通的声波时差曲线AC外（分辨率在0.6米左右），还可以获得一条高分辨率声波时差（分辨率在0.15米左右）。缺点是测井过程中需要操作员调整噪声门和门槛电平以保证测井曲线的质量。另一种为相似相关声波时差测井方法，就是通过对5道声波波形阵列进行相似相关处理，得到两条相关系数图像（如图4－4），通过对相关系数图像的处理获得声波时差。他的优点是测井过程中不需要操作员干预，对井内的碰撞干扰不敏感，适合与在不能安装扶正器的水平井测井施工。缺点是需要进行后期处理。数字阵列声波时差的测量声波信号除了前面提到的纵波信号，声波源还产生其它的声波信号，阵列声波有一个很大优势，不同的振型到达接收换能器的时间不同，在进行声波数据处理时，这些不同的到时偏移可用来分析各种波的传播特性，从而进一步得到井壁周围的介质特性。数字阵列声波原理STC处理方法原理010002000300040005000FarWaveNearWaveTime(s)如上图所示，在近波和远波上分别开大小相等的时窗，简称为近窗和远窗，假设近窗中已经找到了某种波动模式（例如纵波模式），为了在远波中找到同种波动模式，可以固定近窗，不断向后移动远窗，每移动到一个新位置，便计算一下远窗和近窗内波形的相关系数。显然，若远窗移动到与近窗波形最具相似性的位置，则相关系数出现最大值，此时远近窗距离（时间）就是我们需要的模式波的时差。STC处理方法原理),(stfc如果不仅仅是滑动远窗，还要滑动近窗，这样对于近窗和远窗的每一个位置，都可以求两窗内波形的相关系数令得到nf(,)cfttnnfdstttts),(stfc将式作成颜色随幅度变化的图我们称其为慢度-时间(ST)平面图（STC图）。黄色线统计的慢度变化的相关系数图。从ST平面图中确定相关系数极大值点，即可获得波形的慢度（即：声波时差）。),(stfc数字阵列声波STC处理目前，固井质量检测主要采用声幅变密度测井，有的油田还可能仅使用声幅测井。声幅-变密度测井由磁定位（CCL）、自然伽马（GR）和声幅-变密度仪（CBL-VDL）组成，能实现一次下井，测出CCL、GR、CBL-VDL等多条组合曲线。变密度测井及解释的推广应用，大大提高了检测固井质量的能力和可靠性，为准确地评价固井质量开辟了广阔的前景。声幅变密度测井可以解释两个界面，第一界面（套管与水泥胶结）的胶结状况用声幅定量进行解释；第二界面（水泥与地层胶结）的胶结状况用变密度定性进行解释。通过大量的实测资料证明，用声幅变密度评价固井质量要比仅用声幅效果好得多声波变密度测井原理声波传播路径有四条：泥浆直达波主要沿第一界面（套管与水泥界面）传播主要沿水泥传播主要沿第二界面（水泥与地层界面）传播由于水泥含微孔隙，声波衰减严重，传播速度也慢，因此，主要沿水泥路径传播的声波在接受器中实际上接收不到信号。变密度测井时，仪器的源距通常比声幅测井的源距取得大，一般选为5英尺或1.5米，目的是将地层波从整个波列中易于识别出来。除了对源距要求不同外，变密度测井的井下仪器和声幅测井完全一样。所以，在很多情况下可以利用裸眼井中测量声波时差的声波测井仪来代替它，其中短源距（3英尺）测量用于声幅测井，长源距（5英尺）测量用于变密度测井。声波变密度测井原理声波变密度测井介绍声波变密度测井仪包括一个发射器和两个接收器，源距分别为3英尺和5英尺。3英尺源距接收器，接收器接受声波波列中首波的幅度(声幅测井)。5英尺源距接收器，接受到的是声波的全波列，分为三个部分，即套管波、地层波、直达波(泥浆波)，（1）套管外无水泥。这种情况下，套管波反射能力很强，地层波较弱或没有，变密度的相线差别不大，基本均匀分布，套管接箍明显，固井声幅为高幅值。（2）水泥与套管和地层胶结良好。这种情况下，由于套管和固结水泥的差别较小，声波大量进入地层，因而套管波很弱，地层波很强，固井声幅为低幅值。（3）水泥仅与套管胶结良好，与地层胶结差。这种情况声波不在套管界面反射而是进入水泥环。水泥环对声波能量衰减很大，传给地层的声波能量很小，所以套管波和地层波都很弱，但固井声幅显示低幅值。（4）水泥与套管胶结一般。这种情况下套管把大部分声波能量反射回来，只有小部分声波能量进入地层，套管波和地层波都有一定的。声幅变密度测井方法仍存在一些缺陷。这种测井对窜槽识别能力较差，因为窜槽的显示特征为套管波信号和地层波信号幅度中等，而窜槽、微间隙出现相似的波形曲线，区别两者须在套管加压条件下重新测量，如果是微间隙，加压的套管波幅度将降低，地层波更加明显，否则变化不大或没有变化。声波变密度测井解释•最高工作温度：175℃2h•最大承受压力：140MPa•仪器整体长度：4115mm•仪器连接长度：3619mm•电子仪短节长度：1304mm•声系总成长度：2315mm•仪器整体重量：65Kg•CBL记录点零长：1571mm•VDL记录点零长：1266mm•仪器最大外径：φ92mm•适用井眼范围：120mm～355mm•仪器最大测速：800m/h仪器由电子线路、声系两部分部分组成。电子线路包括数据采集板和发射控制板两部分，数据采集板负责声波信号的采集与传输，发射控制板负责声系的发射，虽然两部分电路均在同一个承压外壳内的线路骨架向上，但是，两块板之间联络仍然通过CAN总线来完成，从而简化仪器布线。声波变密度测井仪技术指标磁定位测井原理磁定位仪器包括两个磁钢（产生磁场的）、一个线圈、放大器。2个磁钢同极性对着摆放中间有一个线圈，此时线圈内磁通量为零不变。仪器接在马龙头下面，下井时在没有干扰时磁场强度不变线圈中通过的磁通量不变，此时也不会产生感应电动势，无数值输出。但是在套管接头位置套管厚度发生变化，改变了磁场的分布，线圈内磁通量就会发生变化，因此CCL在下到接箍位置时线圈中的磁通量会发生变化。由法拉第电磁感应知道线圈中会产生感应电动势。电路原理仪器调试仪器原理仪器维修声系统仪器操作目录三一二四五六数字声波的工作过程DST6632数字阵列采用了高速A/D将模拟的声波信号转变成可编码的数字信号，当下井仪器供电后，当地面下发取数命令后接收控制器将上一次采集的数据进行整理通过CAN总线上传给地面，当接收电路将上一次采集的信号全部传完后发出发射命令和采集命令完成下一次的采集、传输过程。声波采集通道前置放大带通滤波程控放大波列采集接收解释命令下发发射命令CAN收发器声系接收阵列声系发射探头功率控制CAN收发器发射控制命令接收声波发射通道功率驱动采样点通道数实际波列点数实际传输点数合计数据量512250050416＋504×2＝1024字256333233616＋336×3＝1024字256519620016＋200×5＝1016字10242101210168＋1016×2＝2040字51236766808＋680×3＝2048字51254044088＋412×5＝2048字由于将状态信息插入波列数据中上传，且总上传数据不可大于2K字节，故需将全部波列数据(为1024的整倍数)减小一部分，加状态位后，不足部分补零。例外情况：对于1000点的数据，采用每帧传送一道的方法，所有的后续帧都和第一帧的数据组织一样，字头为16个字（普遍情况为后续帧为8个字）。数字声波的采样点数数字声波电路结构框图发射驱动声波发射电路发射探头C8051F060下部电子线路上部电子线路带通滤波C8051F0601/2C8051F0601/2A/D程控增益放大A/D带通滤波程控增益放大接收探头阵列低速A/D电桥温度探头测