[发明专利]随钻声波测井装置

说明书

技术领域

本发明涉及声波速度测量技术领域，尤其涉及一种随钻声波测井装置。

背景技术

近年来，随着全球工业对石油需求量的增加，石油勘探中大斜度井和水平井钻井日益活跃，随钻测井技术迅速发展，几乎所有的裸眼井电缆测井项目都可用随钻测井的方式进行。随钻声波测井技术是随钻测井技术中的重要方法之一，具有边钻边测的特点。该技术是利用安装在钻铤上的发射换能器在井下钻井施工作业过程中发射声波，透过泥浆在地层中传播，经过一定时间的衰减后，被安装在钻铤上的接收换能器接收，通过对接收换能器接收到的声波波列进行分析，以此来判断地层信息。

在随钻声波测井过程中，换能器组合在地层声信息的获取方面发挥了关键作用，因此，在随钻声波测井装置中，换能器是核心部件。由于随钻声波测井的复杂及恶劣特殊环境，使随钻声波测井换能器的设计、制作和装配具有较大的挑战性。

现有技术中，随钻声波测井仪器通常采用单极子和偶极子工作模式，单极测井无法在软地层得到横波信息，偶极子作为声源，偶极子波和钻铤波易交叠，造成对偶极子波的干扰，无法准确测量到地层信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种随钻声波测井装置，利用钻井过程中的随钻声波测井技术得到的声波全波列，求取地层参数信息。

第一方面，本发明提供了一种随钻声波测井装置，所述装置包括：钻铤、设置在钻铤上的发射换能器和接收换能器；

所述发射换能器，包括设置在两端的第一辐射金属块和第一质量金属块、位于中间的第一金属夹板、分别位于第一辐射金属块、第一质量金属块和第一金属夹板之间的多个发射型压电陶瓷片；

所述接收换能器，包括设置在两端的第二辐射金属块和第二质量金属块、位于中间的第二金属夹板、分别位于第二辐射金属块、第二质量金属块和第二金属夹板之间的多个接收型压电陶瓷片；

其中，所述发射型压电陶瓷片数为偶数，所述发射型压电陶瓷片极化方向为厚度方向，相邻压电陶瓷片极化方向相反；所述发射换能器的长度方向和所述钻铤的长度方向垂直；

所述接收型压电陶瓷片数为偶数，所述接收型压电陶瓷片极化方向为厚度方向，相邻压电陶瓷片极化方向相反；所述接收换能器的长度方向和所述钻铤的长度方向垂直。

第二方面，本发明提供了一种发射换能器，包括设置在两端的第一辐射金属块和第一质量金属块、位于中间的第一金属夹板、分别位于第一辐射金属块、第一质量金属块和第一金属夹板之间的多个发射型压电陶瓷片；其中，所述发射型压电陶瓷片数为偶数，所述发射型压电陶瓷片极化方向为厚度方向，相邻压电陶瓷片极化方向相反；所述发射换能器的长度方向和所述钻铤的长度方向垂直。

第三方面，本发明提供了一种接收换能器，包括设置在两端的第二辐射金属块和第二质量金属块、位于中间的第二金属夹板、分别位于第二辐射金属块、第二质量金属块和第二金属夹板之间的多个接收型压电陶瓷片；其中，所述接收型压电陶瓷片数为偶数，所述接收型压电陶瓷片极化方向为厚度方向，相邻压电陶瓷片极化方向相反；所述接收换能器的长度方向和所述钻铤的长度方向垂直。

本发明实施例提供的随钻声波测井装置，利用单极子、偶极子和四极子组成的多极子源工作模式，可以直接测量地层纵波、横波、斯通利波声速和衰减等参数，既可以相互参考验证，也可以单独处理，大大提高了装置的可信度和应用范围。利用纵波、横波速度可以计算地层的弹性模量、泊松比，预测地层压力，利用纵波、横波速度比还可以判断气层信息。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的随钻声波测井装置示意图；

图2为本发明实施例一中的声波传播路径示意图；

图3a为本发明实施例一提供的发射换能器结构示意图；

图3b为本发明实施例一提供的发射换能器安装示意图；

图3c为本发明实施例一提供的发射换能器安装示意图；

图4a为本发明实施例一提供的接收换能器结构示意图；

图4b为本发明实施例一提供的接收换能器安装示意图；

图4c为本发明实施例一提供的接收换能器安装示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。