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随钻声波测井仪条带型接收换能器的有限元分析

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压电与声光 2022年第3期44卷 413-417页

作者：孙志峰仇傲罗瑜林罗博李杰刘西恩中海油田服务股份有限公司北京101149

条带型接收换能器是随钻声波测井仪的关键器件,其声学性能直接影响测量信号的质量。利用有限元法对条带型接收换能器进行设计分析。结果表明,接收换能器中的压电片采用并联接线方式接收灵敏度较高,在钻铤波隔声阻带内接收灵敏度起伏小于... 详细信息

条带型接收换能器是随钻声波测井仪的关键器件,其声学性能直接影响测量信号的质量。利用有限元法对条带型接收换能器进行设计分析。结果表明,接收换能器中的压电片采用并联接线方式接收灵敏度较高,在钻铤波隔声阻带内接收灵敏度起伏小于20 dB。在此基础上分析了压电片个数及几何尺寸对换能器接收灵敏度的影响。条带型接收换能器的压电片个数越多,压电片厚度越大,钻铤波隔声阻带范围内接收灵敏度越高,有利于提高地层波信号测量;压电片高度越大,压电片宽度越小,钻铤波通带范围内灵敏度越低,有利于降低钻铤波信号能量。数值模拟结果对随钻声波测井仪条带型接收换能器的设计及制作有良好的指导作用。

关键词：条带型接收换能器压电片接收灵敏度有限元法随钻声波

随钻声波测井钻铤模式波衰减规律研究与隔声体设计

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地球物理学报 2011年第9期54卷 2419-2428页

作者：苏远大庄春喜唐晓明中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266555

随钻声波测井技术近年来发展很快,这门技术的关键技术之一是随钻仪器的隔声设计,以保证在随钻条件下有效地测量地层的声波信号.针对普遍采用的刻槽隔声技术,本文利用三维有限差分弹性波场模拟对钻铤刻槽前、后的声波响应进行了数值模拟... 详细信息

随钻声波测井技术近年来发展很快,这门技术的关键技术之一是随钻仪器的隔声设计,以保证在随钻条件下有效地测量地层的声波信号.针对普遍采用的刻槽隔声技术,本文利用三维有限差分弹性波场模拟对钻铤刻槽前、后的声波响应进行了数值模拟和理论研究.通过模拟结果的理论分析给出了钻铤波固有阻带分布规律与钻铤尺寸关系和钻铤波衰减频段与刻槽宽度、深度的关系.在此基础上,设计了一种随钻声波测井隔声体结构,给出了理论声衰减曲线和典型地层井孔中的响应特征.现场实验井测试结果表明,本文没计的隔声体结构有效地消除了钻铤直达波的干扰,能够测量到高质量地层纵波的波形和时差.

关键词：隔声体钻铤模式波声衰减有限差分随钻声波

基于随钻声波的定量固井质量评价技术在渤海大斜度井中的应用

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石化技术 2022年第6期29卷 35-37页

作者：高强勇高科超袁亚东中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

随着随钻声波技术的不断进步和完善,采用随钻声波工具的单极子发射器已经可以实现套管波的产生和捕捉,但是由于工具本体的钢性较强,通过工具本身的直达波在固井质量较好时会掩盖套管波的信号,所以采用传统的声幅方法不能满足定量评价的... 详细信息

随着随钻声波技术的不断进步和完善,采用随钻声波工具的单极子发射器已经可以实现套管波的产生和捕捉,但是由于工具本体的钢性较强,通过工具本身的直达波在固井质量较好时会掩盖套管波的信号,所以采用传统的声幅方法不能满足定量评价的目的。为了解决这个问题,研究人员开发了声幅和声幅衰减相结合的评价方法,实现了基于随钻声波单极子信号的定量固井质量评价方法。该技术在渤海湾的大斜度井中取得了较多的应用,总结出刮管测井一体化、裸眼套管评价一体化等实践方法。本文通过系统的论述该方法的理论基础、工具结构和应用示例,展示了该技术在大斜度井和水平井的有效性和实用性。

关键词：随钻声波定量固井质量评价大斜度井声幅声幅衰减

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基于改进LMS算法的随钻声波降噪研究

自动化与仪器仪表 2023年第7期 23-27页

作者：梁计锋法林西安翻译学院信息工程学院西安710105

随钻声波测井中的低频噪声严重干扰了地层波的测量,传统的无源去噪技术不适用于测井的恶劣环境,因此,开展对随钻声波测井中的有源噪声控制技术研究具有十分重要的意义。介绍了一种在有源噪声控制中应用最为广泛的自适应最小均方算法,针... 详细信息

随钻声波测井中的低频噪声严重干扰了地层波的测量,传统的无源去噪技术不适用于测井的恶劣环境,因此,开展对随钻声波测井中的有源噪声控制技术研究具有十分重要的意义。介绍了一种在有源噪声控制中应用最为广泛的自适应最小均方算法,针对该算法的不足给出了改进方向,并提出了一种适用于测井等恶劣环境下的新算法。通过在Matlab软件和Simulink软件的仿真结果表明,该新算法能够在低信噪比的恶劣环境下达到较好的去噪效果,对实际的生产生活有着重要的指导意义。

关键词：随钻声波自适应算法 LMS算法降噪 Matlab仿真

随钻声波测井反演地层各向异性的理论与方法研究

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随钻声波测井反演地层各向异性的理论与方法研究

作者：许松中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

实际岩石中往往含有大量的非均匀体,对岩石性质尤其是声学性质有着重要影响;而非均匀的定向排列、应力集中等因素会引发地层的各向异性。地层各向异性的评价对于储层性质解释有着重要意义,地层各向异性评价从常规的电缆测量到如今逐步... 详细信息

实际岩石中往往含有大量的非均匀体,对岩石性质尤其是声学性质有着重要影响;而非均匀的定向排列、应力集中等因素会引发地层的各向异性。地层各向异性的评价对于储层性质解释有着重要意义,地层各向异性评价从常规的电缆测量到如今逐步发展到随钻测量。本文针对地层各向异性评价的随钻声波测井这一重大课题,分析了定向非均匀体诱发地层各向异性机理,推导了各向异性地层随钻声波理论并进行了数值模拟,通过理论分析提出用于随钻测量下的地层各向异性反演方法,并将本文反演方法应用到实际处理当中,取得了很好地效果。全文共分为四个部分:第一部分研究了定向非均匀体诱发地层各向异性的理论。首先研究了均匀介质中含定向非均匀体的理论和数值模拟方法,考察了不同非均匀体填充物对介质各向异性的影响规律。接下来,针对背景介质为各向异性的介质,考察了其含定向非均匀体时的响应特征,模拟了非均匀体指向、非均匀体形态及填充物类型对介质有效弹性模量的影响。第二部分针对随钻井孔测量环境地层各向异性声场理论进行了推导,考察了横向各向同性地层的井孔响应;此外针对裂隙非定向排列情况,推导了含孔隙、裂隙的随钻井孔响应理论。针对随钻测量时复杂的仪器设计对理论推导带来的复杂性,提出了一种简化的仪器等效理论,并进行了理论推导。对随钻孔裂隙地层与随钻横向各向同性地层的井孔声场特征进行了详细的数值模拟,分析了不同参数对随钻测量的灵敏度;利用解析与数值的方法对仪器等效理论进行了验证。第三部分提出了用于随钻声波测井反演地层各向异性的方法。首先研究了一种从时域波形提取频散特性的频域相干方法,并对该方法的实用性进行了的验证。利用单极子斯通利波对水平向横波高灵敏度特性,建立反演的目标函数,通过在各向同性地层对等效仪器参数进行标定消除仪器对地层频散特性的影响,进而求取地层的各向异性大小。针对地层横波信息缺失或地层频散严重须进行频散校正的情况,提出了一种联合反演的方法同时反演地层水平向横波速度与垂直向横波速度,进而求取地层的各向异性。对地层各向异性的反演方法进行了数值模拟与实际处理验证,处理结果与理论分析一致。第四部分针对提出的反演方法,对实际地层进行了综合处理,处理结果表明本文提出的方法可以很好的适用于随钻测量情况,在致密地层与页岩等非常规地层也有很好的应用效果。

关键词：定向非均匀体随钻声波各向异性裂隙地层流体

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随钻声波测井发射换能器的数值模拟及设计

随钻声波测井发射换能器的数值模拟及设计

作者：陈俊圆中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随钻声波测井可实时获取地层纵横波速度,在预测地层孔隙压力、井震结合实时确定地层界面、计算各向异性等方面应用效果良好。但国内随钻声波仪器起步较晚,目前尚处于换能器与隔声体两大核心技术的攻关环节。针对发射换能器的设计这一核... 详细信息

随钻声波测井可实时获取地层纵横波速度,在预测地层孔隙压力、井震结合实时确定地层界面、计算各向异性等方面应用效果良好。但国内随钻声波仪器起步较晚,目前尚处于换能器与隔声体两大核心技术的攻关环节。针对发射换能器的设计这一核心技术,本文利用有限元法对随钻发射换能器的性能进行考察,进一步给出5英寸钻铤尺寸下随钻多极子、随钻方位声源的设计方案。随钻测量条件下,发射换能器被置于大尺寸钻铤中,使其性能研究变得复杂。因此,为随钻声源设计做准备,对发射换能器的性能影响因素变得十分重要。本文首先将仿真与实测的电导曲线进行对比,验证了仿真程序的正确性。在此基础上,本文建立了随钻多极子、随钻方位声源的有限元模型,考察了钻铤、换能器等因素对随钻发射换能器的谐振频率与指向性能的影响。仿真结果表明,钻铤的存在使得换能器的谐振频率增加,并阻碍了声波向钻铤方向传播;发射换能器的高度、厚度、角度变化不影响随钻偶极、四极子声源的指向性能,但随着换能器高度增加、厚度减小、角度增大,发射换能器的谐振频率降低;换能器开角的增大降低了随钻方位声源的方位分辨率。根据性能分析结论,本文进一步设计了与5英寸钻铤匹配的随钻瓦片状发射换能器。首先给出5英寸钻铤的钻铤模式波阻带为10-16kHz,中心频率为13kHz。其次,针对5英寸钻铤,设计了内径100mm、外径120mm、高度126mm、角度90°的随钻多极子发射换能器,与内径100mm、外径120mm、高度130mm、角度70°的随钻方位发射换能器。进一步对设计的换能器性能进行考察,结果显示,设计随钻多极子声源的谐振频率为13kHz,多极子指向性能良好,可有效的压制钻铤波;随钻方位声源的谐振频率为13kHz,具有较高的方位分辨率,表明了两者均适用于5英寸钻铤的测量。

关键词：随钻声波发射换能器有限元法谐振频率指向性能

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随钻声波深探测技术中声源的研究进展

工业技术创新 2021年第4期8卷 54-59页

作者：高静尚海燕王莹刘豪西安石油大学电子工程学院陕西西安710000

随钻声波深探测技术实现了钻井学、测井学、地质学、声学等学科的交叉融合,对提升测井作业效率和测井数据的实时性、可靠性起到了至关重要的作用,影响其深度和精度的关键因素包括声源类型、频率、性能。以单极子声源、偶极子声源、相控... 详细信息

随钻声波深探测技术实现了钻井学、测井学、地质学、声学等学科的交叉融合,对提升测井作业效率和测井数据的实时性、可靠性起到了至关重要的作用,影响其深度和精度的关键因素包括声源类型、频率、性能。以单极子声源、偶极子声源、相控阵声源、冲激声源为例,分析其在声波深探测技术的工作机制,进而总结出各声源在声波深探测技术的不同应用场景中的适用性。单极子声源工作频率是10 kHz左右,声源频率高、探测距离浅,只在特定情况下具有一定的方位识别能力;偶极子声源工作频率是2~5 kHz,探测距离远,但方位具有180°不确定性;相控阵声源工作频率一般是14 kHz左右,可以显著增强信号信噪比和分辨率,但在井下探测距离受到一定限制;冲激声源是一种能量大、频带宽、参数可控的声源,可较好地实现定向探测。随着智能甄别技术研究的不断发展,随钻声波深探测技术必将有更多可用于勘探的声源,声源的机制原理、性能提升等研究将逐步成熟。

关键词：声波深探测技术随钻声波单极子声源偶极子声源相控阵声源冲激声源 180°不确定性

随钻声波数据读取装置长距离高速传输电路设计与实现

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电子测试 2013年第1期24卷 79-82,110页

作者：仇傲刘西恩陈洪海王文梁中海油田服务股份有限公司油田技术研究院北京101149

随钻声波测井数据量巨大,存储板的容量达到了1Gbits。仪器起钻后,数据读取装置要想在远离测井仪200m的距离上高速读取测井数据是一个难题。通过反复试验,在随钻声波测试装置的电路中在硬件上采用了预加重功能设计,同时在软件编写上面采... 详细信息

随钻声波测井数据量巨大,存储板的容量达到了1Gbits。仪器起钻后,数据读取装置要想在远离测井仪200m的距离上高速读取测井数据是一个难题。通过反复试验,在随钻声波测试装置的电路中在硬件上采用了预加重功能设计,同时在软件编写上面采用了文件分块的方式进行数据传输来克服以上问题。文中首先简要介绍随钻声波数据读取装置的设计方案,接着从软硬件两方面阐述大数据量远距离传输的实现。经过反复试验,该实现方法完全满足随钻声波测井仪对数据量、传输速率以及传输距离的需要。

关键词：随钻声波数据读取装置长距离高速传输预加重

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随钻声波仪器中的信号激励电路的低功耗设计

国外测井技术 2022年第4期43卷 94-96页

作者：李远东肖传亮中国石油集团测井有限公司中海油田服务股份有限公司物探事业部

由于随钻声波仪器在井下工作是采用电池供电,需要最大限度地降低系统功耗,以便能够利用有限的电池能量使系统工作时间最长。设计了一种基于单片机AN80C196KB的随钻仪器低功率发射激励信号源,利用单片机内部功能模块——DAC模块,产生PWM... 详细信息

由于随钻声波仪器在井下工作是采用电池供电,需要最大限度地降低系统功耗,以便能够利用有限的电池能量使系统工作时间最长。设计了一种基于单片机AN80C196KB的随钻仪器低功率发射激励信号源,利用单片机内部功能模块——DAC模块,产生PWM脉冲序列,再经过推挽放大,推动发射变压器,生成随钻声波仪器测井系统的发射激励信号源。

关键词：随钻声波激励信号低功耗设计