[发明专利]一种地热测井用超声波传感器的标定/校准装置及方法

说明书

本发明公开了一种地热测井用超声波传感器的标定/校准装置及方法。装置包括模拟筒，由筒侧壁、筒顶盖和筒底板构成。模拟筒外包裹保温层。筒底板上安装滑轨，滑轨安装卡座，卡座上卡装岩层模拟板。多块岩层模拟板在卡座滑移带动下拼接围成模拟井。筒顶盖上安装可伸缩夹持装置，可伸缩夹持装置的伸缩杆上用于安装超声波传感器，超声波传感器在可伸缩夹持装置作用下能下移处于模拟井内。模拟筒外设有控压单元，控压单元经管道与筒顶盖控压口连接。筒侧壁上安装控温单元。本发明能够真实模拟地热井在野外所处地热储层的各种实际井况，能够为超声波传感器回波时间和声幅测量精度的标定/校准提供可靠依据，适于推广。

技术领域

本发明涉及一种地热测井用超声波传感器的标定/校准装置及对超声波传感器的回波时间和声幅测量精度进行标定/校准的方法，属于传感器标定/校准技术领域。

背景技术

国内外重点研究和利用的地热储层一般位于地下2000米-6000米，温度一般达到80℃-200℃，目前，地热测井在对地热储层的岩性、构造、结理和裂隙等特性进行探测时通常是利用超声波传感器实现的。超声波传感器能够感知复杂、多变的对象，但是，追溯超声波传感器的兴起与发展，可以发现其适用对象为油井，而油井的井身结构、岩层特性等均与地热井存在许多区别。因此，对超声波传感器的标定/校准是确保其有效发挥优良性能的关键。

目前，许多生产厂家对超声波传感器的标定/校准是直接根据理论值推演结果来粗略估算的，显然出厂的超声波传感器在使用过程中无法满足测量精度的要求。另外，国内出现了一种对超声波传感器进行标定/校准的装置，其包括一圆柱状的模拟井筒，筒壁上通过人工方式制作出一些划痕、裂缝来模拟野外实际井况，一定程度上提高了标定/校准准确性。但是，此装置具有显著的局限性，存在以下缺点：第一，超声波传感器实际所处井况处于高温、高压状态，此装置仅为简单的地表模拟，很难真实反映井下高温高压状况，因此超声波传感器的温度漂移、压力形变漂移误差大；第二，井下岩层多变，此装置只采用一种材质的井筒是很难真实模拟出井壁岩层特性的；第三，地热井一般为多开次井身结构，因此，单一井径的模拟井筒无法对多井径环境进行模拟。可见，此装置存在的上述缺点无法保障对超声波传感器进行精准标定/校准，一定程度上制约了超声波成像测井领域的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地热测井用超声波传感器的标定/校准装置及对超声波传感器的回波时间和声幅测量精度进行标定/校准的方法，该装置能够真实模拟地热井在野外所处地热储层的各种实际井况，能够为超声波传感器回波时间和声幅测量精度的标定/校准提供可靠依据，使标定/校准过程规范化，适于推广。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种地热测井用超声波传感器的标定/校准装置，其特征在于：它包括不锈钢材质的圆柱状模拟筒，模拟筒由筒侧壁、筒顶盖和筒底板构成，模拟筒外部包裹有保温层，其中：筒底板上安装有滑轨，滑轨上可滑移地安装有卡座，卡座上可拆卸地卡装有用于模拟井壁岩层特性的弧形岩层模拟板；在卡座的滑移带动下，多块岩层模拟板能够拼接围成一圆柱状的模拟井；筒顶盖上密封安装有一可伸缩夹持装置，可伸缩夹持装置朝向模拟筒内的伸缩杆上用于安装超声波传感器，超声波传感器在可伸缩夹持装置的作用下能够下移处于模拟井内；模拟筒外设有用于向模拟筒内注入低粘度硅油并将模拟筒内压力控制在待模拟压力来模拟井压的控压单元，控压单元经由管道与筒顶盖上的控压口密封连接；模拟筒的筒侧壁上安装有用于将模拟筒内温度控制在待模拟温度来模拟井温的控温单元；可伸缩夹持装置、超声波传感器、控压单元和控温单元与标定/校准控制仪连接。

一种基于所述的地热测井用超声波传感器的标定/校准装置实现的超声波传感器回波时间和声幅测量精度标定/校准方法，它包括步骤：

1)根据待模拟井况的待模拟井径和待模拟井壁岩层特性选择相应型号的所述岩层模拟板，然后将选择的多块所述岩层模拟板插装在相应各所述卡座上，并借由所述卡座在所述滑轨上的滑动来调节各所述岩层模拟板的位置，以形成一模拟井；

2)测量得到模拟井的实际井径；