[发明专利]声波数据测井系统

说明书

本发明涉及测量地层物理性质的测井技术，特别涉及用声波测井的方法和系统。

为了勘探地下资源层，如具有石油和天然气的资源，常规的做法是采用测井技术，通过在地层中钻井，向井内设置一个被称为井下工具或探测器的测量装置，使它可以上下移动，用位于地面的通过测井电缆连接井下工具的处理装置，处理由井下工具测到的信号。此外，用声波发生器和在井下工具上设置的一个接收器，来确定声波在地层中传播的速度的声波测井法也是众所周知的。例如，可参见Academic Press,Inc.公司出版的Jay Tittaman所著的“地球物理测井”和1989年Physical Exploration Sciety.出版的“物理勘探图解”。

在常规的声波测井中，脉冲形式的声波由一个声波发生器输出，传到地层中，并用一个接收器探测通过地层传播的声波，并以一个模拟波形，通过测井电缆传到地面处理装置，用该装置处理该模拟波形，以确定在接受器上声波的波至时间。但是，因为在沿长度很长的测井电缆传输后接收的模拟数据的不可靠性，近来提出在井下工具上将模拟信号转换成数字信号，然后将这个数字信号传到地面处理装置来进行所要求的处理(例如见A.R.HarrisonC.J.Randal,J.B.aron,C.F.Morris,A.H.Dwingnall,R.A.Dwoorak,L.L.Rulledge,和J.L.Perkins，“确定压缩和剪切速度和它们对岩石机械性质和地面地震数据关系的井眼单极和偶极子辐射源发出的声波波形探测和分析”，SPE20557,1990,September23-26,New Orleans,SPE 65th Annual TechnicalConferernce and Exhibition)。然而，在上述文献中(SPE20557)，如其图3和4所示，超过了预定阈值的整个数字信号被传到地面处理装置进行分析。这要求向地面传送过量的数字化数据，并要求遥测装置具有宽的频带宽度。另外，因为对于声波测井分析来说不必要的数据也被传输，所以工作的效率相当低。而且，因为大量的数字数据通过一个长的测井电缆传递，也存在传递误差的问题。

鉴于上面提出的问题而进行的本发明提出一种声波测井方法和系统，它能够消除上述现有技术的缺点。为此，它提出了将传到地面处理装置的数字数据的量减到最小、减小遥测装置需要的频带宽度、也减小数据错误的可能性的方法，从而提高了系统的可靠性。

根据本发明的一个方面，提供一种确定井眼穿过的地层的特征的声波测井方法，所述方法使用可在井内上下移动设置的井下工具，它通过一个测井电缆耦接地面处理装置，所述工具带有彼此间隔开的至少一个声波发生器和至少一个接收器，和一个连接所述发生器、接收器和通过所述测井电缆耦接地面处理装置的井下处理装置，其中，井下工具首先适于设置在井中，并且其后声波发生器发生声波，随后接收一个声波。

所述方法的特征是，包括以下步骤：

(1)通过井下处理装置处理来自接收器的探测信号，从而确定到接收器的声波波至时间；和

(2)通过测井电缆向地面处理装置传送这样确定的波至时间。

根据本发明的另外一方面，提供一种在确定井眼特征的方法中用的声波测井井下工具，所述工具包括：

至少一个声波发生器；

至少一个接收器，它可接收穿过井眼地层结构或套管后的所述声波。

所述工具的特征是：包括一个控制装置，用于控制所述声波的发生和接收，所述控制装置包括：

一个模拟-数字转换器，用于以预定的取样间隔将来自接收器的探测信号数字化；

一个第一存储器，存储被数字化的波；

一个第二存储器，存储一个用于处理所存储的数字化的波的预定程序；

一个微处理器，能够执行在第二存储器中存储的程序，从而在处理存储在第一存储器的数字化的波形的工作中，确定发生器发生的到达接收器的声波的波至时间。

根据本发明的另一方面，提供一个声波测井系统，它包括地面处理装置和上述本发明的声波测井井下工具的总和。