声波测井技术（共10篇）
声波测井技术 篇1
1 概述
声波变密度测井技术由三大部分组成, 分别是磁定位、自然伽马仪以及声波变密度仪, 该技术可以帮助操作人员下一次井就能够将这三大部分的数据检测出来, 并绘制成组合曲线。而声波发射器将声音通过泥浆传入到套管, 从而形成了套管波。而套管波就会利用最短路径来传播, 并再次射入到泥浆中。负责接收声波的接收器会将第一波声波的幅度经过电子线路将其转化为电压值记录下来。在井下的时候可以通过超声成像测井仪把井内的情况直接成像出来, 操作人员就可以很直观的了解到哪里有裂缝, 哪里有溶洞等等, 还能够对一些套管进行检测, 查看它们是否被腐蚀, 被变形。该仪器在实际测井应用中取得了非常大的成功, 各项测井数据资料都被有效收集。
我国有远探测声波反射成像测井技术, 该技术在我国得到广泛应用, 它是将井外地层中的辐射波作为入射波, 对井旁的裂缝以及小构造通过声波来进行了解。再利用探测仪器将所有的声波信号接收到, 这样就让操作人员仿佛有了千里眼、顺风耳一样, 各种数据统统了解。因此远探测声波反射成像测井技术具备了方便、快速、时效性高、性能卓越等特征。目前我国较为多见的测井系统有5700测井系统, 该系统可以和远探测声波反射成像测井技术一起使用, 这样就可以将原本的测井深度从短短的3米扩大到10米, 而源距离则可以不改变, 这是其他测井方法所无法相提并论的。远探测声波反射成像测井技术在我国首次被使用是在2009年, 是对塔里木中的油田进行检测, 利用该技术发现井壁储层在没有发育的情况下形成了井旁裂缝性储层, 而发现的该油被高度认可并使用在高产工业中。这次测井的应用取得很好的成果, 因此在之后的应用多被多次使用, 同样也取得很好成果, 发现很多优质油, 受到广大油田用户的喜爱与信任。
2 分析应用声波变密度测井技术的重要意义
通过以上概述, 对声波变密度测井技术应该有了一定的认识, 了解到该技术在石油天然气开采中应用广泛, 它可以帮助企业对地层中存在的各项数据进行随时收集分析, 还能够将所收集到的数据进行分析后应用到实际开采当中, 比如钻头工作时的运行轨迹, 及时调整以确保其顺着目标方向进行钻进, 该技术可以在十分复杂的油井下获得井内的全部资料, 还能够对油田下的油进行评断, 看其价值如何。由此可见, 声波变密度测井技术在油田开采中十分重要, 意义重大。
3 声波变密度测井的应用
3.1 检查固井质量
3.1.1 套管外无水泥的情况。
套管处于这种情况的时候, 对声波的反射能力特别的好, 而且由于地波比较弱甚至是没有, 所以带来的影响很少, 变密度的相线基本上没有什么差别, 分布很平均, 而得出的数据中固井声幅是高幅值且套管的接箍显著。
3.1.2 水泥、套管与地层胶结不错的情况。
出现这种情况主要是由于套管与水泥之间的区别不大, 声波传播到地层后, 造成套管波的波幅比较弱, 而地层波则较强的情形, 得出的固井声幅与上述相比为低幅值。
3.1.3 第三种情况与第二种是呈现相反的结果, 但是最终的固井声幅却与第二种情况得出的结果一样是低幅值。
该情况产生的声波不是从套管界面中反射出去, 而是从水泥环中进入, 而水泥环会给声波带来很大影响, 将声波能量降低, 因此传播到地层时的声波能量就比较小, 造成套管波和地层波一样的弱。
3.1.4 水泥和套管胶结的结果一般。
处于这种情况的套管会把绝大部分的声波给重新反射回去, 最终只有一小部分的声波能力能够传播到地层, 给套管波和地层波都带来一定的幅度。
3.2 提高试油质量与施工效率, 从而提升对油田的开发程度。
窜槽现象会影响最终的试油结果, 因此在对试油、射孔制定层段时要有效规避该现象, 减少其带来的影响造成的经济损失, 特别是油田生产上的损失。并且收集到的资料数据中明确了解地层中储层的性质, 根据各项数据对储层性质做出科学合理的评价, 这样对未来油田开发能够起到积极有效的作用。经过不断的尝试与研究, 声波变密度测井技术已经被广泛应用在各种井中, 比如生产井、侧钻井、水平井等等。
4 经济效益分析
研发声波变密度测井技术从根本上讲的目标就是希望能够提高经济效益。而该技术所富含的技术水平十分高, 对各种出现的问题能够有效解决, 所以解决问题的能力十分高。另外, 使用该技术还能够促进施工效率的提升, 将原本较长的施工周期在一定程度上缩短, 让投资方能够在较短时间内看到投资效果。而被被投资方的施工单位来说, 施工效率提升就将劳动强度减弱, 从而令劳动成本降低, 让经济效益变得更加显著。
参考文献
[1]夏播.声波变密度测井技术的应用探析[J].技术研究.
[2]付冰.声波变密度测井技术的应用研究[J].中国新技术新产品, 2012, (21) :18.
[3]邱广军.声波变密度测井技术及其应用[J].内蒙古石油化工, 2010.8 (1) :102-103.
[4]杨志邦.浅析声波变密度测井仪的改进及应用[J].中国石油和化工标准与质量, (3) :89.
声波测井技术 篇2
环周声波扫描测井仪(CAST)原理及应用
人们正在努力使地层的描述像井眼特征那样更全面、更容易理解,作为成像装置,声成像测井仪主要应用于确定地层的构造特征、沉积环境,描述确定井眼的几何形态和井壁垮塌情况.此外,它还能在套管中确定套管厚度,了解套管的`变形和腐蚀情况.文章描述了声成像测井仪器的工作原理,基本模型和测井过程中不同衰减因素的影响以及具体应用,使人们认识到声成像测井仪的重要性.
作 者：卞立安 BIAN Lian 作者单位：胜利油田测井公司,三分公司,山东,东营,257096刊 名：企业科技与发展英文刊名：ENTERPRISE SCIENCE AND TECHNOLOGY & DEVELOPMENT年，卷(期)：“”(4)分类号：P631.814关键词：声成像 传播时间和振幅 衰减因素
声波测井技术 篇3
[关键词]BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪;发射;增益选择;周波跳跃 源距
LOGIQ系列是HALLIBURTON公司生产的系列测井仪器，是近几年，国内各大油田广泛使用的测井系统之一。它全兼容了EXCELL2000系列仪器，整个系统利用率大大提高。但在常规声波测井中的，却暴露出BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪的声波信号弱，无法有效显示地层信息的问题。针对这个问题，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪对其进行了升级改造。
国产BCAS-I井眼补偿阵列声波測井仪对声系和电路都进行了改进。本文将从发射、电源、接收等方面进行阐述。
发射上，由于原BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪为双发五收（发射部件分别为TX1和TX2，接收部件分别为RX1～RX5）单极阵列补偿声波（图1），供电200VDC，每个发射部件采用单个磁致伸缩换能器发射工作，如果发射能量太大，将造成瞬间电流拉偏严重，影响其它部分供电，所以制约了仪器的发射功率的提高和改进。国产BCSA-I阵列声波测井仪，采用压电陶瓷换能器为发射部件主要组成部分，该种换能器，购置成本低，发射电流拉偏小。同时，为了提高信号能量大小，用两个换能器一起发射，并前后换能器进行延迟处理，信号叠加，实现聚能发射。而声系总体分布结构、仪器零长及测量点并不会受到影响。
更改的发射电路，采用电源模块供电，给储能电容充电，由触发信号选择MOS管导通，使储能电容放电。为了防止高压器件损坏而导致直流高压直接对数字芯片或集成电路造成损害，电路中加入隔离线圈，将高低压进行隔离（图2）。
图1 BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪外形示意图
图2 国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪发射示意图
电源上，为了维修使用上的方便，摒弃了原BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪的电源模块，采用国产直流高压和低压电源模块。为了解决电源模块本身振荡造成的纹波干扰问题和发射电路能量增强造成的基线干扰问题，采用阻容滤波的方法（图3），将干扰降低到系统允许范围以内。
信号接收上，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪保留了原仪器的MAU板和INC板，用作通讯和数字信号处理，更改了信号前放板。由于BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪是双发五收的声系结构，源距不同，会造成五个接收换能器接收到的声波信号，按与发射换能器的距离减小。具体信号大小关系，如下：当TX1发射时，RX1>RX2>RX3>RX4>RX5;当TX2发射时，RX5>RX4>RX3>RX2>RX1。信号的大小差距太大，容易造成数字增益选择失当，顾此失彼，进而造成部分信号太小，不容易被地面系统采集，造成测井曲线的“跳尖”失真。为了解决这个问题，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪在前放电路中加入了增益选择电路，当TX1发射的时候，增益RX5>RX4>RX3>RX2>RX1，当TX2发射的时候，增益RX1>RX2>RX3>RX4>RX5。以其中一路为例，如图4，由CONTR信号的高低电平，来选通U20芯片中的OUT_C或OUT_D信号的导通，进而控制U7A的反馈电阻R101和R67的选择，电阻的变化，导致放大增益的变化。
图4 增益选择电路
改进后的BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪，在国内某油田进行了13寸井眼的CBL测井，仪器的重复性比较好，如图5对比。与国外的仪器进行声速测井对比，曲线比原仪器的曲线有明显改善，如图7和图8，图中画圈的位置，为原BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪测声速时，由于源距远的接收换能器接收到的信号比较小，导致地面抓波不好，形成周波跳跃，测井曲线中显示为时差偏大。
油田的实际上井试验说明，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪对原仪器在性能上有了一定的提高，弥补了原BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪测井尤其是不规则井眼时，时差不准，容易周波跳跃，出现“跳尖”的问题。由于国内各大油田都有引进HALLIBURTON公司的LOGIQ系列产品，处于成本和性能上的考虑，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪都是一个很好的选择和替代者，其将拥有良好的市场前景。
参考文献
[1]BCAS Borehole Compensated Array Sonic Field Operations Manual 2003.9.
随钻声波测井数据存储技术研究 篇4
2009年2月13日收到在随钻声波测井中,受传输速率限制,除了少量处理结果被实时传送到地面外,大量处理结果和原始波形数据被存储在仪器内存中。在钻井过程中,为了保证随钻声波测量分辨率,需要每隔几秒钟进行一次测量。在施工过程中随钻声波测井仪为间歇工作方式,每次测量循环中,处理结果通常有几十个字节,原始波形的数据量则以千字节计,因此需要采用大容量非易失FLASH存储器进行测井数据存储。本文介绍了用于随钻声波测井数据存储的NAND FLASH芯片,并介绍了存储系统接口电路设计方法、随钻声波数据存储方式及存储流程。
1 存储器件选择
NAND FLASH和NOR FLASH是目前最常用的两种非易失闪存芯片。NOR FLASH为并行结构,传输效率高,但写入和擦除速度较低,存储器结构及引脚信号定义方式难以解决存储容量增加的矛盾,存储容量的增加使系统连线复杂且可靠性降低。NAND FLASH为串行结构,数据线与地址线复用为8 条I/O线, 另外还分别提供了命令控制信号线,命令、地址和数据信息均通过8 条I/O 线传输,因此,NAND FLASH存储器不会因为存储容量的增加而增加引脚数目,便于系统设计和产品升级。
通过以上分析和比较,NAND FLASH具有写入速度较快、容量大、功耗低、体积小、接口简单等方面的优点,更适合于随钻声波测井大容量数据存储需要,因此本设计选用了三星公司的2G bit NAND FLASH芯片K9F2G08U0M,引脚功能如表1所示[1]。
K9F2G080M的主要特点如下:
(1) 电源电压为2.7～3.6 V;
(2) 读、写、擦除操作电流15 mA,待机电流10 μA;
(3) 读时间80 ns,页编程时间200 μs,块擦除时间2 ms;
(4) 存储单元阵列为(256M+8192)×8 bit,数据寄存器和缓冲存储器均为(2K+64)×8 bit;
(5) 按页读2 Kbyte/页,按页编程(2K+64) byte,按块擦除(128K+4K) byte;
(6) 具有指令/地址/数据复用的I/O口;
(7) 命令寄存器操作,写控制器能自动控制所有编程和擦除操作;
(8) 芯片可100 K次编程/擦除,数据可保存10年不丢失。
2 接口电路设计
数据存储系统接口电路如图1所示。
随钻声波测井仪采用DSP芯片TMS320LF2407,用于测量控制和数据处理。NAND FLASH芯片以页为单位进行读写操作,擦除操作以块为单位,写数据时,位数据只能由1变为0,对NAND FLASH进行写操作前必须把写单元所在块擦除。而在写操作时,所要擦除块的数据必须事先保存,然后再对该块进行擦除,并把数据写到指定单元,最后把其余部分恢复过来,因此,需要开辟一定的缓冲区对要擦除的块进行保存。由于K9F2G08U0M每页有2 048字节,考虑到随钻声波实时计算对存储空间的需要,因此扩展一片32 K×16位SRAM CY7C1020,数据采集器将采集到的原始波形数据和处理结果存入SRAM,达到一定的采集深度之后,从SRAM中将数据读出存入FLASH。
虽然K9F2G08U0M的容量达到了256MB,其容量和寻址范围远远超过DSP的寻址范围,但由于芯片上的写控制器能自动控制所有编程和擦除功能,提供必要的重复脉冲、内部确认和数据空间,而且K9F2G08U0M的命令、地址和数据信息均通过I/O 0～I/O 7传输,在FLASH的256M物理存贮空间中,28位地址分成5个地址周期(2字节列地址和3字节行地址),通过8位I/O口写入地址寄存器,不需要通过地址线寻址,因此无需考虑采用页面技术解决逻辑存储空间与物理空间的映射问题,大大简化了DSP与FLASH的硬件接口,实际操作起来非常方便[2]。由于DSP和FLASH的工作电压均是3.3 V,因此两者的引脚可以直接连接,不需要进行电平转换。在图1中,FLASH的8位I/O口直接与DSP的通用I/O口IOPB0～IOPB7相连,FLASH的CE、CLE、ALE分别由DSP的IOPF1～IOPF3控制。DSP的WE、RD 分别接FLASH的WE、RE,控制读、写操作。DSP的通用I/O口IOPF0接FLASH的R/B,监测存储器的工作状态,当R/B 处于低电平时,表示有编程、擦除或随机读操作正在进行,操作完成后,R/B自动返回高电平。
3 程序设计
由于随钻声波测井中一个波列的数据量较大,有可能超过FALSH的页长度,而K9F2G08U0M容量为256M,不可能将测井过程中的全部波列数据均保存下来,因此,FALSH主要保存处理结果,另外根据测井需要,每隔若干页保存一次原始波形数据,两种数据均按顺序结构保存。
由于写操作时,必须先擦除当前数据块,因此如果每次测量完成后存储一次,就需要将FLASH当前块中的数据保存到SRAM中,然后擦除该块,再读出存入SRAM中的历史数据,连同当前数据一起重新写入FLASH当前块。这种存储方式需要DSP频繁访问FLASH存储器,影响DSP处理声波测量数据的实时性,因此采用整页存储方式。在整页存储方式中,每次测量完成后将数据存入SRAM,并根据测量结果占用的字节数,设置一个低于FALSH页长度(2 048字节)的SRAM数据存储长度,当SRAM中数据达到该长度时,将数据从RAM中读出,转换成规定格式,再加上诊断状态和数据区标志等信息,一次性写入FLASH。存储流程如图2所示。
对NAND FLASH的操作主要包括按页读操作、页编程、块擦除等,读、写操作以页为基础,擦除按块进行,编程和擦除操作采用两级命令确认方式,以防止误操作。以下介绍NAND FLASH的主要操作方法。
3.1 按页读操作
读操作流程如图3所示,写入30H后,5个字节的行地址所指定的页中的数据将在25 μs内传输到数据寄存器中,在RE脉冲的作用下,不但可以从指定的列地址开始连续读到该页末尾,也可以按照流程图中的虚线部分输入随机读指令码,任意读取该页中的内容,并且不受次数限制。
3.2 页编程
页编程流程如图4所示。首先写入页编程命令80H,然后顺序输入行列地址以及待写入的数据。页编程确认命令10H用于实现数据从缓冲区到FLASH的编程操作。写入完成后,读状态寄存器(通过写入70H实现)判断操作是否成功,若未成功,将当前块声明为坏块,并进行块数据替换操作,以保证可靠性。
3.3 块擦除
块擦除流程如图5所示。擦除操作以块为单位进行,由于器件分为2048块,因此输入的地址码中只有A18～A28的11位有效,其余位将被忽略。装入擦除确认指令D0H和块地址即开始擦除,与页编程操作类似,擦除完毕后应检查写状态位I/O 0并处理返回结果。
3.4 坏块处理
在闪存的使用中,可能会产生坏块。在擦除和编程操作后,如果出现读失败,应当进行块置换。块置换由容量为一页的缓冲器来执行,可以通过发现一个可擦的空块和重新对当前数据对象进行编程来复制块中的剩余部分。为了提高存储空间的使用效率,当由单个字节错误而引起的读或确认错误时,应由ECC收回而不进行任何块置换。
4 结 论
由于随钻声波测井数据量大,且受实时传输速率限制,需要采用大容量非易失FLASH存储器对测井数据进行存储。根据随钻声波测井数据的技术需求,采用NAND FLASH芯片作为非易失数据存储,通过对NAND FLASH接口电路和存储程序的合理设计,实现了随钻声波测井的数据存储功能。
摘要：随钻声波测井数据量大,且受实时传输速率限制,需要采用大容量非易失FLASH存储器保存测量数据。根据随钻声波测井数据存储需求,采用NAND FLASH作为随钻声波测井仪的数据内存,设计了NAND FLASH接口电路,采用整页存储方式将数据存入NAND FLASH,并给出了NAND FLASH存储流程,实现了随钻声波测井的数据存储功能。
关键词：随钻声波测井,数据存储,NAND FLASH
参考文献
[1]K9F2G08UOM FLASH memory datasheet rev.0.8.Samsung Elec-tronics Inc,2005
声波测井技术 篇5
正交偶极声波测井在鄂尔多斯盆地变质岩储层中的应用
结合电成像资料深入研究正交偶极声波资料在鄂尔多斯盆地变质岩裂缝发育井段的特征,分析了由于快慢横波分离指示的各向异性在致密地层和裂缝发育地层不同的应用效果.确定了鄂尔多斯盆地变质岩裂缝性含气层的纵横波速度比小于1.65,并认定其岩性以轻变质碎屑岩为主;利用斯通利里波反射系数结合声波波形变密度图像来评价裂缝和裂缝开度;利用纵波、横波、斯通利波的能量判断裂缝发育带;分析出地层裂缝系统的走向为东西向.解决了变质岩裂缝性储层评价及流体识别的.技术难题,取得了较明显的效果.试气发现了气层.此外,利用此声波测井资料计算的岩石力学参数为合理选择钻井泥浆比重,判别井眼垮塌层段提供了依据.
作 者：李国军 孙灵芬 廖鸿龙 张国华 LI Guo-jun SUN Ling-fen LIAO Hong-long ZHANG Guo-hua 作者单位：李国军,张国华,LI Guo-jun,ZHANG Guo-hua(中海油服油田技术事业部,北京,101149)孙灵芬,廖鸿龙,SUN Ling-fen,LIAO Hong-long(中石化中原油田测井公司,河南,濮阳,457001)
刊 名：测井技术 ISTIC PKU英文刊名：WELL LOGGING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 31(4) 分类号：P631.52 关键词：偶极声波测井 气层识别 斯通利波 地层各向异性 最大水平应力 变质岩声波测井技术 篇6
1 技术简介
1.1 超声波生产测井仪简介
超声波测井仪器主要包括以下几部分:
1) 测井仪器接受传感器;
2) 油泡或气泡;
3) 油、套管。
超声波生产测井仪原理。整个系统包括井下仪器和地面信号处理两部分, 井下仪器由传输短节、伽码信号接受器、温度信号接受器、压力信号接受器、套管接箍信号接受器和超声波信号接受器6部分组成, 其中超声波信号接受器由发射和驱动、接收和处理等相应电路组成。
仪器主要技术指标如表1所示。
1.2 测井原理
通过超声探头发射高频超声信号, 该信号在油气水多相流中传播的过程中, 遇到油泡、气泡后, 会形成多普勒散射, 使用传感器接收多普勒散射信号;对多普勒散射信号做频域分析, 可直接得到油泡, 气泡的运动速度及等效横截面积, 以及水的流速, 通过运动速度及横截面积, 即可求得油气水流量。
2 四川气井应用效果
截止2014年2月底, 超声波生产测井仪在四川地区已完成生产测试6井次。其中两口井做了和普通7参数仪器的对比实验, 测量结果显示, 超声波生产测井仪在准确识别油气水层位及产量方面具有明显的优势, 给相关单位提供了测试成果报告, 均获得了好评。
2.1 产层识别
超声波生产测井仪测量结果和7参数仪器测量对比发现, 3160米附近, 主要产气产水层7参数仪器测量解释结果出现漏解释现象, 原因是由于下层产气产水对7参数仪器测量结果有显著影响。
3 结论
超声波生产测井仪在四川气田的应用取得良好的效果, 主要是该仪器是直接对油泡、气泡进行检测, 通过对反射回来的超声波信号做频谱分析, 结合实验模型, 能够精确的对油气水三相流进行识别。
摘要：超声波生产测井仪是利用多普勒散射原理来测量生产井内油、气、水产出情况的一种新型测井仪器, 通过对多普勒散射信号做频域分析, 可直接得到油泡, 气泡的运动速度及等效横截面积, 以及水的流速, 应用其运动速度及横截面积, 即可求得油气水流量。本文简要介绍了超声波生产测井仪的原理、结构、主要技术指标, 并通过对口几四川油气井超声波生产测井资料的分析, 指出了其在识别油、气、水产量及产出层位方面的特点, 为该仪器在四川气田中的应用奠定了基础。
声波测井技术在油田固井中的应用 篇7
关键词：声波测井,油田固井,应用
1 声波测井技术浅析
声波测井有着自身独特的优势, 特别是采用这种方法可以有效的避免由于泥浆性质差异和泥浆侵入而产生的测井结果差异。声波测井技术的发展, 是对多种科学知识的综合与总结, 最为典型的就是岩石声学, 只有当对声波在岩石中的传播特征、性能等有全面和正确的理解后, 才能逐步建立声波测井技术。
利用声波技术进行测井, 通常需要依靠声波测井仪器来完成, 这种仪器最基本的组成部分应该包括两个, 一个是声波的发射器, 另一个则是声波的接收器。声波是一种弹性波, 这种弹性取决于它的传播介质, 我们利用声波测井的范围是有限的, 主要是指在井壁上的滑行波探测范围。利用声波进行侧击工作, 它的原理就是通过记录声音穿过岩石的声速, 在岩石中衰减的规律来判断岩石的性质以及对井壁附近的岩层的性质。声波测井是一种抽象的表述, 根据声波的特性和原理, 我们常常会采用不同的声波测井技术, 比较常见的有以下三种。
1.1 声波速度测井
顾名思义, 这种测井技术的原理主要以声波的速度为依据, 也就是在不同的岩层中, 声波的传播速度是有着差距的, 通过对速度的分析, 可以了解到井剖面岩石的性质以及在岩层中的孔隙度。这种测井方法需要相互比较参照进行, 也就是根据在一定的间距中, 声波不同的传播速度来分析岩石的性质。在油田中, 进行声波测井最基本的就是要判断油井中的水油分布和岩层的状态。在油井中, 岩层的空隙中会充填油或者水, 这些填充在空隙中的油或者水会对声波的传播速度产生影响, 由于水的声波传递速度要高于油的传播速度, 所以, 声波在填充的是水的岩层中要比填充油的岩层要快, 这样我们就能大致的区分油井中的水油分布情况。
1.2 声波幅度测井
声波幅度测井的依据是声脉冲频, 它常用在固井检测以及检查套管胶结的情况。进行声波的信号幅度检测, 我们一般将声脉冲频调整到20Hz。声波幅度的体现, 往往以声波能量为依据, 当声波在岩层中传播时, 能量会随着传播的延续以及声波必须经受的内摩擦而不断递减。声幅测井的用途决定了我们在进行检测时一般是在套管中进行, 声波必须通过套管来进行传播, 而套管的材质、套管的厚度以及套管外的介质包括水或者泥浆等, 都会影响声波的传播, 所以采用此种方法检测, 必须重视套管的声波传播特性。因为波的能量与振幅的平方成正比, 声波幅度测井就是要观测与声波能量传递岩层时声能损失的程度。
1.3 声波全波列测井
无论我们是采用速度还是幅度的声波检测方法, 所观察和重视的声波信息都是片面的, 一些续至波的信息完全被忽视。为了更为精准和细致的检测, 综合各种声波检测方式的特点出现了全波测井技术。全波测井, 就是对体波和面波进行双重的检测, 通过声波的速度, 幅度来测量与记录, 目前声波全波列测井一般采用三种记录方式:1、全波调辉变密度测井2、全波调宽变密度测井3、全波扫描变密度测井。
2 声波测井技术在油田固井中的应用
油田固井是一项重要的基础工作, 它关系到油井后期的工作状况以及安全性能, 声波测井在油田固井工作中, 主要体现为一种质量检测控制的功用。利用声波检测, 我们能够发现在整个油井水力封隔系统的能力和性能, 是否能够避免窜槽现象的发生。
上文我们已经分析了声波测井的三种常见方法, 在油田固井的检测工作中, 如果采用声幅测井的方法, 其最终的检测结果并不能全面的反应固井的情况。这是因为声幅测井只能对一界面的胶结情况进行反应, 无法反应出二界面的胶结情况, 这样整个固井的水泥胶结情况是无法得到全面反应的。为了避免这种弊端, 我们采用声波密度的检测方法来进行固井检测, 它能够更加全面的反应固井的水泥胶结状况。
2.1 波形记录方式
采用声波密度测井, 我们就必须用到相关的仪器, 本文中就是声波变密度测井仪 (CBL/VDL) 为例, 这个仪器的工作原理就是单发双收, 采集套管波幅度 (C B L) 测井和全波列并以变密度图形显示 (V D L) 测井。利用C B L我们可以检测出套管与水泥环之间的胶结状况, 利用V D L我们可以对水泥环和地层之间的胶结情况进行评价。这样就做到了对第一界面与第二界面全面的检测。通过这种方法进行检测, 是以声波密度图的方式呈现出来, 对于波形的记录采用调辉记录的方式, 也就是以颜色的变化来反映声波能量的变化。当声波信号越强时, 颜色就越深, 反之, 声波能量较弱, 颜色也就越强。
2.2 波形特征与胶结关系判断
在套管井中进行固井检测, 需要考察的层面很多, 包括套管自身、套管与水泥环之间、地层与水泥环之间各自的胶结情况。不同的波形变化, 会反应出这些层面之间不同的胶结情况。第一, 自由套管的检测。在整个系统中, 套管是不需要与地层胶结的, 也就是套管与地层之间没有过多的声波传递介质, 这样我们在进行声波检测时候, 所反映出来的波形特征就是套管中声波很强, 但是只有少部分声能能够耦合到地层中, 也就是密度图上反应套管声波是近乎平行的直线。
第二, 全面胶结状态。全面胶结状态是我们固井检测最为理想的状态, 要达到这个标准, 套管、水泥环、地层之间必须都有良好的胶结, 在这种状态下, 声波才能传入地层, 地层波才能在密度上清晰的出现。这种状态的密度图反映就是当套管中的声波逐渐减弱消失时, 地层中的声波开始清晰的出现, 这是声波正常的延展状态。
第三, 不全面胶结。不全面的胶结, 就意味着在水泥环、套管、地层之间必然有某一个或者两个界面上出现了部分胶结的情况。这种情况较为复杂, 它一般又包含三种具体的情形, 一界面完全胶结、两界面部分胶结、一界面未胶结。由于声音的耦合在套管与水泥之间要胜于水泥和地层之间的强度, 所以当之有一面胶结时, 我们在密度图上可以看到, 套管波和地层波是微弱的, 整个声能在水泥环中已经大部分被消耗了。两界面都部分胶结, 意味着声波在三个介质中是能传播, 但是声能的传递效果是受到影响的, 也就是在密度图上我们只能看到不明显的地层波和套管波, 在传递到套管波时, 整个密度图颜色较浅, 因为此时还没有出现地层波的叠加, 但是当传递到地层波是, 密度图的颜色就会加深, 因为这是有残余套管波的叠加。当套管与水泥环没有胶结时, 声波的传递类似于自由套管, 也就是我们只能看到套管幅度微弱的变化。
综上, 我们分析了声波测井的基本原理, 对声波密度测井仪作用在油田固井工作中的方式进行了简要的介绍, 从当前的发展趋势看, 声波检测在我国的油田矿井工作中, 将会继续发挥重要的作用。
参考文献
[1]A, 蒂穆尔主编, 章兆淇, 尚作源, 冯启宁译, 声波测井[M]石油工业出版社, 2005, 12[1]A, 蒂穆尔主编, 章兆淇, 尚作源, 冯启宁译, 声波测井[M]石油工业出版社, 2005, 12
[2]尉中良, 邹长春, 地球物理测井[M]地质出版社, 2005, 08[2]尉中良, 邹长春, 地球物理测井[M]地质出版社, 2005, 08
[3]楚泽涵, 声波测井原理[M]石油工业出版社, 2007, 04[3]楚泽涵, 声波测井原理[M]石油工业出版社, 2007, 04
[4]刘康和, 浅析声波测井中的几个问题[J]人民长江, 2005, 26 (8) [4]刘康和, 浅析声波测井中的几个问题[J]人民长江, 2005, 26 (8)
声波测井曲线异常情况分析及探讨 篇8
1 声波时差质量控制曲线的说明与应用
阿特拉斯公司的数字声波仪器DAL(Digital Acoustic Log)为双发四收结构(图1),现场记录的声波时差采用阈值法获得,在一般的波形图上,存在三个E值,即E1、E2及E3,其中E2值为超过阈值后第一个波谷对应的时间,E1值为该波谷之前的波峰对应的时间,E3值为该波谷之后的波峰对应的时间,通过确定传播时间,对应固定的仪器源距即可获得声波时差。
在仪器居中良好、井眼较为稳定情况下,该方法应用效果较好,但当仪器出现居中问题或井况较差时,该方法得到的声波时差质量相对较差。
1.1 SFA系列曲线
SFA(Surface First Arrival)指波首到时间曲线,原始文件中一般有8条,分别为5英尺源距4条(SFAF1—4)和3英尺源距4条(SFAN1—4),对应1号发射器4个接收器和2号发射器4个接收器记录的首波时间,一般采用SFAF系列进行评价。
当仪器居中良好及井眼条件较好时,该4条曲线变化规律基本一致,反之,由于首波E2值检测不稳定,4条曲线出现不一致的跳变,进而影响时差的计算。从图2中可以看到,5280~5302 m处,SFAF系列曲线变化一致,到时滞后处计算声波时差增大,5302.5米以下SFAF系列曲线相关性较差,主要表现为SFAF2曲线异常小值,记录的声波时差曲线可靠性降低,表明此处仪器居中较差。
1.2 NREJ曲线
NREJ(Number of rejected intermediate T computations at the current depth)指声波时差计算中排除条数曲线,代表4个接收器计算时差落于△Tmax与△Tmin区间以外的个数,原始文件中一般有两条:NREJQF(5英尺)和NREJQN(3英尺)。该曲线值越大,表明排除个数越多,资料越不可靠,一般认为当舍弃曲线数量超过总曲线数量的50%时,所计算的声波时差曲线不可信(如图3)。
1.3 SDDT曲线
SDDT(The standard deviation of all intermediate T computations at the current depth leavel)指声波时差计算中的标准方差曲线,现场记录时,利用接收方式得到的时差DTR和发射方式得到的时差DTT计算一条标准方差曲线。
原始文件中一般有两条:SDDTQF(5英尺)及SDDTQN(3英尺),该曲线与NREJ曲线相似,值越大代表计算结果越不可信(如图3)。
2 声波时差测井曲线异常情况分析
图4为工区内一口碳酸盐岩地层完井的测井曲线,6225 m以下为本井主要储层段,其中自然伽马曲线与电阻率曲线对应性良好,显示出了较好的一致性,但声波时差曲线显示异常,主要表现为声波时差值出现跳跃及与电性特征的不对应,根据以往经验,推测该情况的出现可能是受井况等原因影响,由于纵波首波较弱,以现场时差获得的方法不能准确拾取到纵波首波所致,遂利用STC法对声波时差进行重新处理,但在后续进行纵波时差提取时,总是无法获得正确时差,因此对波列数据回放进行分析,回放后发现本段变密度图显示异常,表现为多段的变密度图平直及突然的相变,初步判断仪器遇卡所致,后结合张力曲线,确认此处仪器遇卡严重,声波时差曲线质量差,无法进行孔隙度计算及后续工作(图5)。
从本井的情况来看,尽管变密度图及张力曲线显示仪器遇卡严重,所测量的波列数据无法利用STC法进行声波的重新提取,但是从现场提供的DT24曲线来看,并没有明显的遇卡相应特征,不通过回放变密度图或者张力曲线,似乎无法得知遇卡情况。实际上,在现场进行声波时差测量时,会产生一系列的中间曲线,通过这些中间曲线,可以对声波曲线的质量进行初步的判断,从图5中我们可以看到,DT24是通过将发射模式获得的时差(DTT)及接收模式获得的时差(DTR)进行简单平均及滤波所获得的,因此,可以通过利用DTT及DTR进行原始声波时差的评价及认识。图6中第二道分别为接收模式时差(DTT)及发射模式时差(DTR),从两条曲线的形态及数值上可明显的看到遇卡情况,曲线出现频繁的平直与跳跃,与变密度图表征一致。第三道为DT6曲线,从该曲线上我们可以观察到,由于经过简单平均,DTT及DTR的部分异常值已经被削弱,不再明显,而再经过滤波处理的DT24已经几乎看不到任何遇卡的特征了。
3 结论
现场作业时,受客观条件影响,在井眼不规则、井况复杂等情况下,声波时差的测量往往会受到影响,在后期解释评价时,需分析声波质控曲线,才能保证后期解释评价工作的准确、有效。现场提供的声波时差是经过多次处理计算后获得的,在解释工作中遇到时差异常时,尽量调取原始数据进行回放分析,以便准确快速的查找到声波异常的原因,为下一步工作做好准备。
参考文献
[1]张伟.阵列声波测井仪研制及测井数据处理方法研究[D].电子科技大学,2010.
[2]吴兴能,肖承文,张承森,郭洪波,韩能润.常规数字声波质量可靠性识别与应用[J].,国外测井技术,2013,v.34;No.19503:49~53+4.
[3]王建华.声波测井技术综述[J].工程地球物理学报,2006,05:395~400.
声波测井数据采集系统改进方法 篇9
在石油勘探的过程中, 声波信号数据采集是整个勘探过程的关键环节, 因此在对学生进行声波测井的教学就显得尤为重要。在实际教学中利用声波测井数据采集仪器可以很好的模拟整个测井的过程, 这样学生就可以更好的理解测井的步骤环节和原理。
声音的传播速度并不是一成不变的, 其传播速度的是和介质相关的。声音在介质中的传播, 随着传播的距离不断增大, 其能量和频率是会发生改变的。声音的这些特性就给石油勘探过程中判断固井质量和底层孔隙深度等问题提供了解决思路, 而声波测井就是基于声音的这些特性的一种测井方法。
2 声波测井数据采集系统工作原理
声波测井数据采集系统的工作流程是, 第一步由计算机发射出的信号经过传输接口, 然后传递到地面声波信号采集仪, 再经由电缆线路传递到声波井下仪。声波井下仪得到地面同步信号后激发声波发生电路, 激发声波发生探头发声, 声波接收探头接收到声波后与井下仪发出的同步声波信号合成, 并通过放大电路将信号放大后经传输电缆传送到地面声波信号采集仪, 采集仪将声波信号进行AD转换后经缓冲器到存储器, 计算机经数据传输接口读出已存在存储器中的声波波列数据。
3 SK-SB型声波测井数据采集教学仪器存在的问题
SK-SB型声波测井数据采集仪器无论是硬件系统还是软件操作都是处于落后的状态。由于存在以上的客观因素, 已经无法用来作为现代教学的仪器了, 下面对其出现的问题进行分析。
3.1 硬件方面的问题
(1) 信号传输问题。SK-SB型系统框图结构如图所示, SK-SB型系统在传输信号上, 并不是双向的, 系统没有接受到声波脉冲同步信号, 因此SK-SB型系统无法对地面的同步信号进行测试。
(2) 声波探头的问题。由于SK-SB型声波测井数据采集教学仪器的探头是固定的, 无法对声波探头进行更换, 造成每次获得到的声波图形都是一层不变的, 所得的数据并不具有多样性, 因此在数据上缺少了对比性。
(3) 采集速度的问题。由于在最初设计SK-SB型系统的采集电路时, 设计人员并没有注重系统的采集速度这个部分, 因此SK-SB型系统在进行样点采集时, 采集速度已经无法满足现代教学要求了。
(4) 信号分辨率的问题。由于原来的模数转换器的分辨率达不到要求, 其分辨率为5V/28=5V/256=1bit, 转换速率为256/100μs, (AD7821KN的工作电压为5V, 转换时间为100μs) 。
(5) 波形显示的问题。SK-SB型声波测井数据采集教学仪的软件在功能上较为落后, 不能很好的对声波阵型列进行反映, 达不到教学的目的。一般情况下, 在现实波形上要求如下图。
3.2 软件问题
(1) 软件无法对界面显示出的波形辨别, 不能判断出该波形具体是由哪一个声波探头获得的, 没有准确的反应出声波时差信息。
(2) 软件无法对获得到的数据作出正确的显示。软件功能有限, 对波形不能作出准确的分析, 即无法通过显示具体的数据来验证试验结论是否正确。
4 数据系统的改进
由于SK-SB型声波测井数据采集仪器无论是硬件系统还是软件操作都是处于落后的, 为了满足实际教学的需要, 就必须要从这两个方面对该系统作出改进。通过对系统作出改进, 改变原来学生观摩为主、测试为主的教学方式。
4.1 硬件方面的改进
(1) 对模数转化器重新设计, 从而提高数据采样比特率。
(2) 对系统内的原有电路进行改进, 尤其是采集电路部分, 以此来提高系统的采样速度和增加采样点。同时可以把A/D模数转换器和声波模拟信号直接相连起来, 若还想对计算机的数据接口作出改进, 则可以省略A/D模数转换器、缓存器以及存储器, 这样就可以实现数据的传输能力和提高系统的采样速度。利用以上的几种改进方法, 就可以从硬件方面对SK-SB型声波测井数据采集教学仪器进行改进, 使其在功能上显示更加清晰准确。
(3) 在进行数据采集系统和传感器探头的连接中, 可以利用电缆线实现二者的连接。在试验的过程中, 为了完成从下到上的完整测井工作, 可以把探头放置在实验模拟的底层装置中, 然后对探头进行由下而上的拉伸即可。接下来只需要利用系统的软件, 对测井的曲线做好记录, 就可以完成了声波测井。
4.2 软件方面的改进
C++程序改写。采用动态数组函数实现端口连接。通过_outp (0x300, 0x0) 语句访问计数器端口地址78H, 单稳态电路U4采样允许端口地址79H和同步脉冲信号端口地址7AH, 存储器端口地址7BH, 完成数据的读写, 采用动态数组改进程序设计。
5 总结
通过对SK-SB型声波信号采集系统以及存在的问题进行了介绍, 对SK-SB型声波信号采集系统硬件以及软件方面存在的缺陷都作出了分析, 并且相对应的从两个方面提出了数据系统的改进方法。从系统硬件方面考虑, 可以对信号传输进行重新设计和提高系统的采集速度等;从系统的软件方面考虑, 可以利用更高级的语言来编写程序, 例如Visual C++编写的波形处理程序会更加的优秀。通过以上两个方面的改进, 相信新的软件系统将会更加满足时代的要求。
摘要：在石油勘探的过程中, 声波信号数据采集是整个勘探过程的关键环节, 要想准确的测量声波的传播速度, 就要依赖声波测井技术。但是在实际教学中, 由于使用的声波测井数据采集仪在功能上并不满足教学要求, 例如存在波形显示问题、信号分辨率问题、采集速度等问题, 所以就必须对现有的系统进行必要的改进, 才能更方便的用于教学当中, 学生也才能更好的理解声波测井的程序和原理。
关键词：声波测井,声波信号,数据采集,实验教学
参考文献
[1]邱春宁, 康志磊.声波测井数据采集系统改进方法[J].重庆科技学院学报 (自然科学版) , 2011, 05:149-151+155
声波测井技术 篇10
由于仪器老化, 所测量的资料不能精确的反应井下的各种信息, 为保证测井资料质量, 为用户提供优质、安全、高效、环保的测井服务, 该仪器已被停用。通过分析, 该仪器主要存在地层波强弱不明显、变密度曲线和地层对应性不好、M0B模块缺乏且稳定性差、自然伽马重复性能差的问题。
1.1 地层波强弱不明显
造成此问题的原因包括: (1) 逻辑电路中的方波发生器采用多谐振荡器, 性能不稳定, 温度性能差, 易造成同步出错; (2) 发射电路能量低, 为了加大强度, 两个发射晶体采用并联方式, 由于两个发射晶体与接收晶体的距离不同, 接收晶体不能得到最大能量。 (3) 仪器供电采用直流供电, 经过振荡、整流、滤波、稳压, 供电电路复杂且供电电路低压稳压效果不好, 纹波大, 温度性能差。
1.2 变密度曲线和地层对应性不好
造成此问题的原因为接收晶体采集的变密度信号太弱, 为了增加变密度信号的幅度, 信号接收电路的放大倍数被设置的太大, 造成变密度曲线饱和失真, 与声幅曲线、地层对应性差。
1.3 M0B模块稳定性差且备用模块缺乏
造成此问题的原因包括: (1) 测井过程中用示波器探头测量波形时, 易造成M0B模块元器件损坏; (2) 变密度刻度时, 声波同步不稳定, 首峰信号窜, 长短源距经常颠倒; (3) M0B模块不能与M05声波模块同时插在机箱中, 使用不便; (4) 变密度信号不稳定, 声波信号太强, 最低档饱和, 更换下井仪器时需重新调节同步信号; (5) GR测量数值高, 且时常断信号; (6) 测井过程中, 伽马数值易突变或无数值, 输入指令CBLG, 不能改变放大倍数。
1.4 自然伽马重复性能差
造成此问题的原因包括: (1) 电路原理设计有缺陷, 低压+24v稳压效果不好; (2) 伽马电路高压采用倍压整流电路, 高压不稳定; (3) 伽马供电倍增管采用GDB40, 平区窄, 温度性能差。
2 仪器的改进
通过对该仪器存在的问题分析, 研究采取了最佳的问题解决措施 (表1) 。
⑴将仪器改为由电缆1#和3#接收逻辑信号;供电方式由直流供电改为交流供电;低压稳压采用高性能的42094-15和42095-15三端稳压器。
利用protel软件重新设计绘制逻辑、发射PCB板, 设计后的发射逻辑电路提供0us和17us两个发射信号, 控制发射晶体相差17us工作, 使发射能量叠加为最大;发射晶体改为两个大能量晶体。设计完成后, 依照电路图, 焊制P C B板, 对仪器进行布线, 并进行了加温试验, 性能良好。
⑵利用protel软件重新设计接收和换挡模块电路原理;由7#缆芯上传声波信号;对接收和换挡电路的参数合理的选择;调整声波变密度和声幅信号的幅度。设计完成后, 重新焊制PCB板, 布线试验, 效果理想。
⑶将仪器通讯方式改为由M05模块下发逻辑协调仪器工作;由7#缆芯上传声波信号, 进入M05模块进行处理, 经M0D高速A/D进行数字化;数字量在主机的控制下进入M09模块。
⑷伽马高压改为由高压模块提供, 950V左右, 进入R980光电倍增管, 由探头来的信号首先进入射级跟随器进行阻抗匹配, 再经过门槛调节器, 去掉无用脉冲, 进入F/V转换, 由驱动电路送往地面。低压稳压电路改用稳压效果更好的42094-24。
3 改进后应用
仪器改进完成后, 通过车间刻度、试验井校验, 并上井进行了测井资料对比, 仪器的技术指标完全符合测井仪器“三性一化”的标准。变密度曲线灰度区分明显, 与地层对应性良好, 曲线重复误差小, 刻度线性良好, 变密度信号稳定, 仪器性能有了明显改善。投入应用后, 测井资料优等品率达到90%以上。
目前购买一支新的声波变密度测井仪器价格昂贵, 而通过仪器改进, 成本仅几千元, 通过对十几套仪器进行改进应用, 将节约大量的成本, 同时缓解测井任务多与测井仪器少之间的矛盾, 投入到测井生产中还可以不断创造可观的经济效益。
4 结束语
通过对S L1418仪器的改进, 实现了预期的目标, 使得该仪器电子线路集成化程度高, 提高了仪器的可靠性, 且维修方便。在仪器改进、调试、应用过程中, 仪器改造人员总结了一定的经验, 提高了自身的技术水平。随着新技术的发展, 需要在今后的工作中进行更具体、更深入地研究, 不断改进、挖掘老仪器的潜力。
参考文献
[1]楚泽涵.声波测井原理.石油工业出版社.1992 (7) .