[发明专利]数字声波变密度声系的非线性温度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于解决石油地质勘探和金属矿藏勘测的声波变密度测井 仪受温度影响的数字声波变密度声系的非线性温度补偿方法。

背景技术

声波变密度测井仪是根据声波信号的衰减幅度对固井质量进行评价一 种测井仪器，因此对声系统在工作温度范围内的信号幅度稳定性要求严格。 目前，声波类测井仪器使用的压电晶体换能器由于受温度的影响较大，由 压电晶体换能器组装的声系要在井底温度达到155℃以上的高温下工作，因 此使得声系发射的声波信号以及接收到的声波信号受温度的影响非常大。 作为一种要根据声波信号的衰减情况来完成固井质量检查的测井仪器，如 果传感器接收到的声波信号随温度变化将是致命的，如果不能够控制温度 对声波信号幅度的影响将很难达到我们所期望的测井效果。因此，在声波 变密度中对换能器的温度性能要求较高。但是，即便是经过严格的筛选也 很难得到满意的合格换能器。

发明内容

本发明的目的是将声波变密度的声波信号转化成数字信号，在现有的压 电晶体换能器组装成的声系中，不需要对压电晶体换能器进行温度性能的筛 选，通过埋设在声系中的温度传感器，将声系中的温度测量出来，对声系中 压电换能器随温度的变化进行温度补偿，从而消除声波变密度声系受温度的 影响。

具体实现方法：

首先，对新制造完成的声波变密度声系或者制造声系用的压电晶体换能器 进行反复几次的温度老化试验，使得用于温度校正的声系随温度变化的趋势 成为一个稳定曲线，对埋在声系中的温度传感器进行标准化校正。

然后，对组装好的声系进行温度性能测试，通过外部加温装置对仪器全温 度范围内进行加温，将声波变密度声系接收到的长、短道声波信号的首波幅 度变化量的系数和相应的声系温度值记录下来，建立声系的温度特性对照表， 将该表格作为特定声系的温度补偿参数存入井下仪器中的可插拔EEPROM芯片 中(该EEPROM采用DIP封装，作为跟随声系的专有参数芯片)。

由于每只声系的温度特性成为已知的，井下仪器中的DSP首先读取存在 EEPROM中的声系参数表，在进行声波变密度测井时，井下仪器根据测井时不 断变化的声系温度数值，对采集到的数字化声波波列信号通过声系参数表中 的校正系数进行校正。这样，由于温度变化造成的声波信号的变化就被校正 了，从而从根本上消除了温度对声波变密度仪器的影响。

从上面可以看出，数字声波变密度声系的非线性温度补偿方法有两个关键 步骤：一个是在仪器制造完成时，必须通过专门的加温装置对声系进行老化 和声系温度特性表的标定。第二是声波波列信号的数字化，经过数字化后的 声波波列信号与当前温度下声系温度特性表中的校正系数相乘，就得到了不 受环境温度影响的声波变密度的声波波列。

附图说明

图1是变密度测井仪结构图

其中：1电子线路，2声系统，3温度探头。

图2是变密度测井仪在高温高压模拟井中的悬挂示意图

其中：1电子线路，2声系统，3温度传感器，4高温高压模拟井

图3是变密度探头随温度变化补偿前的变密度值

图4是变密度探头随温度变化补偿后的变密度值

具体实施方式

实施例

如图1、2所示，一种数字声波变密度的非线性温度补偿测井仪器，温度 传感器3安装在声系统2中，其刻度和测井过程都由变密度电子线路1内的 单片机控制。将一支新装好的声波变密度测井仪放在高温高压模拟井4中， 首先将模拟井的温度反复从常温升到160℃对声系用的压电晶体换能器进行 反复几次的温度老化试验。当压电晶体换能器进行温度老化试验后，仪器下 发刻度命令对数字声波变密度进行刻度，整个过程都是由单片机自动记录完 成。具体过程如下：

1、单片机将常温常压下的声系接收到的长、短道声波信号的首波幅度变 化量的系数以及相应的声系温度值记录下，如图3所示；

2、将高温高压井温度升到160℃；

3、当单片机检测到温度传感器温度达到160℃时，单片机将160℃下的 声波变密度声系接收到的长、短道声波信号的首波幅度值以及相应的声系 温度值记录下；

4、将高温高压井降低温度；