[发明专利]一种随钻声波测井装置和方法

权利要求书

1.一种随钻声波测井装置，包括钻铤、声波发射换能器、近源距声波接收换能器、第一隔声体、第二隔声体、第一远源距声波接收换能器阵列、第二远源距声波接收换能器阵列及控制系统；其特征在于：声波发射换能器同时具有单极子辐射功能、正交偶极子辐射功能和四极子辐射功能，其辐射声波信号沿井壁地层和向井外传播；近源距声波接收换能器用于接收被井旁地层界面反射回井中的声波信号；第一远源距声波接收换能器阵列和第二远源距声波接收换能器阵列用于接收被井旁地层界面反射回井中的声波信号和沿井壁介质传播的滑行波信号；控制系统置于钻铤壁内的空腔，控制系统控制声波发射换能器发射声波信号，对近源距声波接收换能器、第一远源距声波接收换能器阵列、第二远源距声波接收换能器阵列所接收的声波信号进行数据处理得到井轴到井旁地层界面的横向距离及井旁地层界面方位。

2.根据权利要求1的随钻声波测井装置，其特征在于：第一隔声体、第二隔声体在钻铤轴线方向关于声波发射换能器对称布置，第一远源距声波接收换能器阵列、第二远源距声波接收换能器阵列在钻铤轴线方向上关于声波发射换能器对称布置；第一隔声体、第二隔声体位于第一远源距声波接收换能器阵列、第二远源距声波接收换能器阵列之间；近源距声波接收换能器位于第一隔声体、第二隔声体之间；近源距声波接收换能器位于声波接收换能器与第一隔声体之间或者近源距声波接收换能器位于声波接收换能器与第二隔声体之间。

3.根据权利要求1或2的随钻声波测井装置，其特征在于：钻铤中部外壁上设有声波发射换能器安装环形凹槽，声波发射换能器安装环形凹槽内设有声波发射换能器，声波发射换能器由多个弧形压电晶片组成，多个弧形压电晶片镶嵌于预留有弧形凹槽的圆筒状橡胶圈内，圆筒状橡胶圈固定于声波发射换能器安装环形凹槽上，相邻的弧形压电晶片彼此声电绝缘，透声保护盖板覆盖弧形压电晶片外部，用于保护弧形压电晶片并允许声波发射换能器辐射声波进入地层。

4.根据权利要求1-3的随钻声波测井装置，其特征在于：声波发射换能器安装环形凹槽下侧设有近源距声波接收换能器安装环形凹槽，近源距声波接收换能器安装环形凹槽中心与声波发射换能器安装环形凹槽中心相距0.1m-0.5m，近源距声波接收换能器安装环形凹槽内设有近源距声波接收换能器，用于接收被井旁地层界面反射回井中的反射波信号；近源距声波接收换能器由多个弧形压电晶片组成，多个弧形压电晶片镶嵌于预留有弧形凹槽的圆筒状橡胶圈上，圆筒状橡胶圈固定于钻铤声波发射换能器安装环形凹槽上，相邻的弧形压电晶片彼此声电绝缘，透声保护盖板覆盖弧形压电晶片外部，用于保护弧形压电晶片并允许地层声波信号进入近源距声波接收换能器。

5.根据权利要求1-4的随钻声波测井装置，其特征在于：第一隔声体和第二隔声体均为钻铤上规则刻槽或变径结构。

6.根据权利要求1-5的随钻声波测井装置，其特征在于：第一远源距声波接收换能器阵列和第二远源距声波接收换能器阵列均由4-8个声波收换能器组成，相邻上下两个声波接收换能器之间中心到中心的距离为0.1m-0.3m；每个声波接收换能器均由多个弧形压电晶片组成，多个弧形压电晶片镶嵌于预留有弧形凹槽的圆筒状橡胶圈上，多个弧形压电晶片在钻铤周向上等间距布置，圆筒状橡胶圈固定于钻铤声波发射换能器安装环形凹槽上，相邻的弧形压电晶片彼此声电绝缘，透声保护盖板覆盖弧形压电晶片外部。

7.根据权利要求1-6的随钻声波测井装置，其特征在于：声波发射换能器、近源距声波接收换能器、第一远源距声波接收换能器阵列和第二远源距声波接收换能器阵列的每个声波接收换能器具有相同个数的弧形压电晶片，每个弧形压电晶片在钻铤上所处位置固定，在钻铤轴线上每个弧形压电晶片中心连成一直线。