[发明专利]一种水泥环胶结界面整体评价声波测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种水泥环胶结界面整体评价声波测试装置及方法，其特征在于：其包括超声探头组件、模型井、数字示波器、脉冲发生接收仪、高速瞬态信号采集仪和计算机终端；超声探头组件可旋转地居中插设在模型井中的套管内，其通过信号线依次与设置在模型井外部的数字示波器、脉冲发生接收仪和高速瞬态信号采集仪相连；数字示波器对接收的超声探头的声波波形进行显示；脉冲发生接收仪对超声探头组件采集的待测点的声学特性进行评价和性能指标测试并将结果发送到高速瞬态信号采集仪，高速瞬态信号采集仪对接收的信号进行模/数转换，并发送到计算机终端，计算机终端对接收的数据进行分析处理。本发明可广泛应用于固井质量评价领域。

技术领域

本发明涉及一种水泥环胶结界面评价装置，具体涉及一种水泥环胶结界面整体评价声波测试装置及方法。

背景技术

固井质量评价主要是对水泥环的胶结质量进行评价,即对套管与水泥环之间的界面、水泥环与地层之间的界面的胶结情况进行评价。目前声波测井是评价水泥胶结质量的主要手段，设计和制作了许多种评价水泥胶结仪器。其中，最常用最典型最简单的是CBL(声波幅度测井)/VDL(声波变密度测井)测井,CBL利用声波在套管中的传播幅度定量判别水泥与套管胶结(第一界面)，VDL是测得声波在套管、水泥、地层中传播的波形，定量识别水泥与套管胶结、水泥与地层胶结(第二界面)。但这些仪器利用常规声波方法对套管与水泥环之间的界面进行半定量评价、水泥环与地层之间的界面的胶结状况进行定性分析,均无法对水泥环胶结情况进行准确的定量评价，并且不能判断任意方向上的水泥胶结情况。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种水泥环胶结界面整体评价声波测试装置及方法，利用测井超声测试方法评价水泥环界面的胶结质量。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水泥环胶结界面整体评价声波测试装置，其包括超声探头组件、模型井、数字示波器、脉冲发生接收仪、高速瞬态信号采集仪和计算机终端；所述超声探头组件可旋转地居中插设在位于模型井中的套管内，且模型井与套管之间灌注有水泥，形成套管-水泥胶结界面和水泥与地层胶结界面，所述超声探头组件通过信号线依次与设置在所述模型井外部的所述数字示波器、脉冲发生接收仪和高速瞬态信号采集仪相连；所述数字示波器对接收的所述超声探头组件的声波波形进行显示；所述脉冲发生接收仪对所述超声探头组件采集的待测点的声学特性进行评价和性能指标测试并将结果发送到所述高速瞬态信号采集仪；所述高速瞬态信号采集仪对接收的信号进行模/数转换，将其转化为数值量并发送到所述计算机终端；所述计算机终端对所述高速瞬态信号采集仪发送的待测点的固井声幅曲线进行分析处理，得到套管波、地层波、水泥环波数据。

所述超声探头组件包括探头载体轴以及第一、第二两超声探头组；所述探头载体轴可旋转地插设在位于所述模型井内的套管中心；所述第一超声探头组包括若干第一超声探头，各所述第一超声探头均竖直间隔排列在所述探头载体轴上；所述第二超声探头组包括若干第二超声探头，各所述第二超声探头均间隔排列在与所述第一超声探头组对侧的所述探头载体轴上，且各所述第二超声探头与所述探头载体轴均成角度设置。

所述探头载体轴顶部设置有可旋转罗盘，所述可旋转罗盘尺寸与所述模型井的井口尺寸相匹配，且所述可旋转罗盘与所述探头载体轴相连，带动所述探头载体轴在所述模型井内部任意旋转，并与所述探头载体轴的旋转角度一致。

所述第二超声探头组中，各所述第二超声探头与所述探头载体轴之间的夹角为第二临界角。

所述第一超声探头组中任意两个所述第一超声探头均能够构成第一超声探测组合，每一所述第一超声探测组合中的两个超声探头分别作为发射探头和接收探头；所述第二超声探头组中任意两个所述第二超声探头均能够构成第二超声探测组合，每一所述第二超声探测组合中的两个第二超声探头分别作为发射探头和接收探头。

所述第一超声探头组包括5个超声探头，第二超声探头组包括4个超声探头，且所述第二超声探头组中的各所述第二超声探头的设置高度位于所述第一超声探头组内两两所述第一超声探头之间。