专利名称：多频率阵列声波测井仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地质勘探的地球物理测井仪器，特别是一种多频率阵列声波测井仪。
技术背景目前使用的地球物理测井仪器，是由电缆传输井下采集的信号为数字量或模拟量，其传输的数据的速率低于500Kit/s，其得出的分析结果与实际偏差很大，并不能进行频谱分析。
技术方案本实用新型的目的在于提供一种多频率阵列声波测井仪，它通过光缆传输信号，传输的数据的速率很高，采集到声波全波列信号，可进行频谱分析，其数值接近于实际结果。
本实用新型的目的是这样实现的，它由光纤电缆(1)、光电密封连接头(2)、电光转换发送电路(3)、自然r测井仪(4)、多频声波发射接收控制电路(5)、井下液体声速测量探头(6)、多频声波发射、接收阵列声系(7)、声波井径测量仪(8)组成，该仪器由光电密封连接头(2)一端与电光转换发送电路(3)、自然r测井仪(4)、发射接收电路(5)、井内液体声速测量探头(6)、多频声波发射接收阵列声系(7)、声波井径测量仪(8)顺序连接，另一端接光纤电缆(1)。工作时，由三种不同频率的声波发射器分时向井壁发射信号，由两组由两组声波接收器组成的接收阵列对井壁附近的径向深度不同处的介质的声学性质进行多探头组合的阵列记录，利用频率测量记录仪器轴线到井壁的传播时间并据此得出井径测量记录结果，测量记录井液的声速，测量记录声波全波列资料，进行频谱分析，得出能识别井壁地层性质的领域参数。
本实用新型由于采用了自然r测井仪、发射接收电路、声速测量探头、多频发射接收阵列声系、井径测量仪，利用了声波测井在裸眼井中对井壁地层的径向探测深度与声波与声波信号的频率(波长)有关，在井下发射频率为40KHz、20KHz、8-10KHz、0.75KHz、0.5KHz或1KHz的五种声波信号，测量记录前三种频率声波信号的完整波列，实现对井壁附近不同径向距离处岩层声学性质的记录。所测量记录的全波列可进行频谱分析，其结构设计合理，使用方便，提高了测井的精确度，适合现场推广应用。
附

图1为本实用新型的结构示意图。
附图2为声波发射系统结构示意图。
附图3为高频声波接收系统结构示意图。
附图4为中、低频声波接收系统结构示意图。
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
如图1所示，本实用新型由电光缆1、接头2、转换发送电路3、自然r测井仪4、发射接收回路5、井内液体声速测量探头6、多频声波发射接收阵列声系7、声波井径测量仪8组成，在发射接收电路中，井下的声波发射系统，如图2采用高电压电脉冲激发声波发射探头，其持续时间(即电脉宽度)随声波发射探头的频率选定，在激发谐振频率为40KHz的声波发射探头时，电脉冲持续时间不大于12.5us；在激发谐振频率为20KHz的声波发射探头时，电脉冲持续时间不大于25us；在激发谐振频率为10KHz的声波发射探头时，电脉冲持续时间不大于40us。
由光纤测井电缆向地面仪器传输井下仪器采集的信号，并由地面向井下仪发送控制井下仪器工作状态指令。
设置频率40KHz、20KHz、8-10KHz三种声波发射探头，其中频率为40KHz、20KHz的声波发射探头各两个，彼此间隔0.45m；8-10KHz的发射探头1个。上述三种频率的5个声波发射探头组成井下声波发射系统。20KHz发射探头采用切向激化的声学发射探头；8-10KHz的发射探头采用径向激化的声学发射探头；40KHz的声波发射探头可采用径向及切向激化的声学探头。
如图3、图4中多频声波发射接收阵列声系，由两组不同频带宽度的声学接收探头阵列组成声波接收系统。其中由8个谐振频率为40KHz的切和激化声学探头组成高频窄带接收阵列。由8个谐频率为20KHz的切向激化声学探头组成低频宽带接收阵列，分时接收20KHz、10KHz的声波波列。
在声波井径测量和井液声速测量中还包括绕仪器轴线旋转的0.5KHz或10KHz的声学探头。该探头的功能是测量记录该探头发射的声波信号从仪器的轴线到井壁传播所用的时间，若能测量记录井液(泥浆)的声速即可计算出井径的数值。
为测量记录井液的声速，用频率为0.75KHz的声波学探头，沿仪器的轴线方向发射声波信号，并在固定距离(0.10-0.3m)上测量记录声波信号的到达时间，并据此换算出井液的声速。
按声学探头发出信号频率的差别，采用不同的深度采样间隔。由于频率为40KHz声波信号在井壁上的径向探测深度约0.05-0.09m，平均约0.07m，与之匹配，频率为40KHz的接收阵列的深度采样间隔定为0.075m。
由于频率为20KHz的声波信号在井壁上的径向探测深度约0.15-0.25m，为之匹配，频率为20KHz的接收阵列在接收20KHz的声波信号时，深度采样间隔定为0.15m。在接收频率为8-10KHz的声波信号时，深度采样间隔定为0.3m。
权利要求1.一种多频率阵列声波测井仪，它由光纤电缆(1)、光电密封连接头(2)、电光转换发送电路(3)、自然r测井仪(4)、多频声波发射接收电路(5)、井内液体声速测量探头(6)、多频声波接收阵列声系(7)、声波井径测量仪(8)组成，其特征在于该仪器由光电密封连接头(2)一端与电光转换发送电路(3)、自然r测井仪(4)、多频声波发射接收回路(5)、井内液体声速测量探头(6)、声波井径测量仪(8)顺序连接，另一端通过光纤电缆(1)与地面计算机相连。
2.根据权利要求1所述的多频率阵列声波测井仪，其特征在于在多频声波发射接收电路(5)中，井下的声波发射系统采用高电压电脉冲激发声波发射探头，其持续时间(即电脉宽度)随声波发射探头的频率选定，在激发谐振频率为40KHz的声波发射探头时，电脉冲持续时间不大于12.5us；在激发谐振频率为20KHz的声波发射探头时，电脉冲持续时间不大于25us；在激发谐振频率为10KHz的声波发射探头时，电脉冲持续时间不大于40us。
3.根据权利要求1或2所述的多频率阵列声波测井仪，其特征在于其中频率为40KHz、20KHz的声波发射探头各两个，彼此间隔0.45m；8-10KHz发射探头1个，上述三种频率的5个声波发射探头组成井下声波发射系统，20KHz发射探头采用切向激化的声学发射探头；8-10KHz的发射探头采用径向激化的声学发射探头；40KHz的声波发射探头可采用径向及切向激化的声学探头。
4.根据权利要求1所述的多频率阵列声波测井仪，其特征在于多频声波发射接收阵列声系(7)中，由两组不同频带宽度的声学接收探头阵列组成声波接收系统，其中由8个谐振频率为40KHz切向激化声学探头组成高频窄带接收阵列，由8个谐振频率为20KHz的切向激化声学探头组成低频宽带接收阵列，分时接收20KHz、10KHz的声波波列。
5.根据权利要求1所述的多频率阵列声波测井仪，其特征在于在声波井径测量和井液声速测量中还包括绕仪器轴线旋转的0.5KHz和10KHz的声学探头。
专利摘要一种多频率阵列声波测井仪，由光纤电缆1、光电密封连接头2、电光转换发送电路3、自然r测井仪4、多频声波发射、接收控制电路5、井内液体声波测量探头6多频声波发射、接收阵列声系7、声波井径测量仪8组成，利用了声波测井在裸眼井中对井壁地层的径向探测深度与声波信号的频率(波长)有关，在井下发射频率为40KHz、20KHz、8－10KHz、0.75KHz、0.5KHz或1KHz的五种声波信号，测量记录前三种频率声波信号的完整波列，实现对井壁附近不同径向距离处岩层声学性质的记录。所测量记录的全波列可进行频谱分析，其结构设计合理，使用方便，获取井下声波探测信息量大，提高了测井的精确度，适合现场推广应用。
文档编号G01V1/40GK2632687SQ03213528
公开日2004年8月11日 申请日期2003年5月30日 优先权日2003年5月30日
发明者徐凌堂, 楚泽涵, 李艳华 申请人:徐凌堂