[发明专利]井中三分量声波远探测测井装置及其测量方法

权利要求书

1.基于分布式光纤传感的声波远探测测井装置，其特征在于，包括井下声波远探测仪器、地面井口测井车(10)、地面DAS调制解调仪器(11)；

所述的井下声波远探测仪器包括圆柱体结构(1)和螺旋形绕制的耐高温光纤(2)，螺旋形绕制的耐高温光纤(2)绕制在圆柱体结构(1)的外侧呈现螺旋管形态，作为井下声波信号接收单元；圆柱体结构(1)下部垂直依次安装有光纤陀螺仪(4)和井下阵列式声源发生器(3)；还包括铠装光电复合缆(5)，铠装光电复合缆(5)位于圆柱体结构(1)内，地面井口测井车(10)通过铠装光电复合缆(5)与井下阵列式声源发生器(3)、光纤陀螺仪(4)连接；

地面井口测井车(10)控制井下声波远探测仪器的下井和升井，并给井下声波远探测仪器提供电源，驱动井下阵列式声源发生器(3)在作业时连续重复发射声波信号；

安置在井口的地面DAS调制解调仪器(11)通过铠装光电复合缆(5)连接螺旋形绕制的耐高温光纤(2)，向螺旋形绕制的耐高温光纤(2)里面发射激光脉冲，采集井下螺旋形绕制的耐高温光纤(2)里面的背向散射瑞利波。

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的声波远探测测井装置，其特征在于，所述的螺旋形绕制的耐高温光纤(2)为在圆柱体结构(1)上按照一定的角度缠绕单模或多模光纤，缠绕的角度在10度到80度之间，缠绕了螺旋形绕制的耐高温光纤(2)的圆柱体结构(1)外面套保护套，保护套最外层为抗压抗拉伸的金属或复合材料铠装。

3.井中三分量声波远探测测井装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对每个井下螺旋形绕制的耐高温光纤位置采集的声波数据进行处理；

S2：根据从井下阵列式声源发生器位置到达每个光纤检波点的直达声波走时和井下阵列式声源发生器位置到已知的检波点的距离，计算出从已知声源点到达每个已知检波点之间的声波平均速度；

S3：根据在声源位置激发的向上传播的直达波和传播到井眼里的反射波到按照螺旋形绕制耐高温光纤的走时和远离井眼的波阻抗界面上的反射点的距离计算出声波在此检波点位置的垂直纵波和水平纵波的速度；

如果数据处理人员拾取的是声波直达纵波的走时，计算出的就是纵波的平均速度；

如果拾取的是声波直达横波的走时，计算出的就是横波的平均速度；

S4：如果井下周围介质的声波速度是均匀的，则垂直传播和沿过井剖面的水平方向传播的纵波或横波的速度就会是一样的，就没有速度的各向异性；如果地下介质的声波波速度是非均匀的，那么在井下检波点测量到的垂直声波速度和水平方向或者接近水平方向或大角度入射的声波的速度就不一样；根据这种在同一介质中沿不同方向传播的声波的速度不一致现象，计算出声波速度沿过井剖面的二维垂直速度和水平速度的各向异性；

如果地下介质的声波速度是均匀的，则垂直传播和沿周围水平方向传播的纵波或横波的声波速度就会是一样的，就没有速度的各向异性，如果地下介质的声波速度是非均匀的，那么在井下接收点位置测量到的垂直声波速度和从井眼四周围水平方向或者大角度入射到井眼的声波的速度就不一样，根据这种在同一介质中沿不同方向传播的声波的速度不一致现象，计算出声波速度在井眼周围三维空间的速度各向异性及其分布特征；

S5：对于沿二维过井剖面的检波点采集的三分量声波数据或在井下采集的三分量声波数据，可以根据在不同检波点记录三分量声波的振幅和频谱变化的特征，用频谱比值法或质心频移法或频谱拟合法计算或提取地下介质的声波衰减系数或Q值。