聲波測(cè)井儀器原理及應(yīng)用

1、聲波測(cè)井儀器的原理及應(yīng)用單位：勝利測(cè)井四分公司姓名：王玉慶日期：2011年7月摘 要聲波測(cè)井是石油勘探中專業(yè)性很強(qiáng)的一個(gè)領(lǐng)域。它是一門多學(xué)科的應(yīng)用技術(shù)，已經(jīng)成為油田勘探、儲(chǔ)量評(píng)估、油氣開采等方面不可缺少的工具。 聲波速度測(cè)井簡(jiǎn)稱聲速測(cè)井是利用聲波在巖石中傳播的速度來(lái)研究鉆井剖面的一類物探方法，其方法是測(cè)量滑行波通過地層傳播的時(shí)差t（聲速的倒數(shù)，單位us/ft）。目前主要用以估算孔隙度、判斷氣層和研究巖性等方面，是主要測(cè)井方法之一。數(shù)字聲波測(cè)井儀，其中包括66667聲波數(shù)字化通用短節(jié)和6680聲波探頭2部分。能完成聲波時(shí)差測(cè)井和水泥膠結(jié)測(cè)井，能與SL6000型地面系統(tǒng)和進(jìn)口的5700型地面系統(tǒng)相

2、配接。正交多極子陣列聲波測(cè)井(XMACII)將新一代的偶極技術(shù)與最新發(fā)展的單極技術(shù)結(jié)合在一起，提供了當(dāng)今測(cè)量地層縱波、橫波和斯通利波的最好方法。當(dāng)偶極子聲源振動(dòng)時(shí)，使井壁產(chǎn)生擾動(dòng)，形成輕微的蹺曲，在地層中直接激發(fā)出橫波和縱波，根據(jù)正交多極子陣列聲波資料得出的縱橫、波速度比可識(shí)別與含氣有關(guān)的幅度異常。關(guān)鍵詞：數(shù)字化；聲波時(shí)差；聲波變密度；陣列聲波；聲波全波列； 目錄第1章 前 言1第2章 巖石的聲學(xué)特性2第3章 數(shù)字聲波測(cè)井原理及應(yīng)用33.1 數(shù)字聲波測(cè)井原理33.2儀器的工作模式53.3時(shí)差計(jì)算53.4 數(shù)字聲波測(cè)井儀器的性能63.5 SL6680測(cè)井儀器的不足73.6數(shù)字聲波儀器小結(jié)7第4章

3、 正交多極子陣列聲波測(cè)井84.1 XMACII多極子陣列聲波測(cè)井原理84.2 XMACII多極子陣列聲波儀器組成94.3 XMACII多極子陣列聲波的使用及注意事項(xiàng)104.4 應(yīng)用效果及結(jié)論14第5章 聲波測(cè)井流程及注意事項(xiàng)155.1 聲波測(cè)井流程155.2 注意事項(xiàng)16參考文獻(xiàn)17第1章 前 言第1章 前 言聲波測(cè)井是近年來(lái)發(fā)展較快的一種測(cè)井方法。由最早的聲速測(cè)井、聲幅測(cè)井發(fā)展到后來(lái)的聲波全波列測(cè)井、偶極子和多極子測(cè)井、聲波成像測(cè)井、井間聲波測(cè)井及隨鉆聲波測(cè)井等。常用的聲波測(cè)井，如聲波測(cè)井和聲幅測(cè)井，是記錄滑行縱波首波的傳播時(shí)間和第一個(gè)波得波幅。利用井孔中的信息非常少。隨著聲波在裸眼井中傳播

4、理論的研究如果把聲波全波列都記錄下來(lái)，通過數(shù)字信號(hào)處理可獲得縱波橫波和斯通利等波形信息，由此展開地層彈性特性、破裂壓力、地層滲透性、裂縫及油氣識(shí)別等方面研究，有利于擴(kuò)大聲波測(cè)井在石油勘探中的應(yīng)用。正交多極子陣列聲波測(cè)井是當(dāng)今測(cè)量地層縱波、橫波和斯通利波的最好方法之一，無(wú)論在大井眼井段還是非常慢速的地層中都能得到較好的測(cè)量結(jié)果，另外探測(cè)深度也有所增加。根據(jù)正交多極子陣列聲波資料得出的縱橫、波速度比可幫助地球物理學(xué)家識(shí)別與含氣有關(guān)的幅度異常。對(duì)于裂縫性儲(chǔ)層，裂縫發(fā)育帶的劃分及裂縫類型的識(shí)別是測(cè)井資料評(píng)價(jià)的重點(diǎn)，而裂縫發(fā)育程度及裂縫類型在波形幅度及衰減上具有不同的測(cè)井響應(yīng)特征，因此，可根據(jù)縱、橫、斯

5、通利波的波形幅度及衰減程度劃分裂縫發(fā)育井段、識(shí)別裂縫類型、判斷裂縫有效性；根據(jù)地層速度各向異性百分比大小和方向確定現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向，分析與裂縫系統(tǒng)走向的一致性，進(jìn)一步判斷裂縫系統(tǒng)的區(qū)域有效性，尋找儲(chǔ)層有利相帶。目前測(cè)井四分公司主要以Eclips5700和SL6000為主要地面系統(tǒng)，常用到聲波測(cè)井儀器主要以數(shù)字聲波和正交多極子陣列聲波為主。17第2章 巖石的聲學(xué)特性第2章 巖石的聲學(xué)特性首先，先讓我們來(lái)了解一下巖石的聲學(xué)特性。聲波是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種形式，它是由物質(zhì)的機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的，通過質(zhì)點(diǎn)間的相互作用將振動(dòng)由近及遠(yuǎn)的傳遞而傳播的。人耳聽到的聲波頻率在20HZ至20KHZ之間，頻率大于20K

6、HZ的機(jī)械波稱為超聲波。聲波測(cè)井是研究介于聲波和超聲波之間的機(jī)械波的傳播特性。對(duì)于聲波測(cè)井發(fā)射的聲波來(lái)說，井下巖石可以認(rèn)為是彈性介質(zhì)，在振動(dòng)作用下能產(chǎn)生切變彈性形變和壓縮彈性形變。所以巖石既能傳播橫波又能傳播縱波，巖石中橫波與縱波速度和巖石的彈性有密切關(guān)系。聲波測(cè)井中聲源發(fā)射的聲波的能量較小，作用在巖石上的時(shí)間很短，所以對(duì)聲波速度測(cè)井來(lái)講，巖石可以看作彈性體?？梢杂脧椥圆ㄔ诮橘|(zhì)中的傳播規(guī)律來(lái)研究聲波在巖石中的傳播特性。在均勻無(wú)限的巖石中，聲波速度只要取決于巖石的彈性和密度。作為彈性介質(zhì)的巖石，其彈性可以用以下的參數(shù)來(lái)描述：楊氏模量E = 應(yīng)力（F/A）/應(yīng)變（L/L）泊松比 （值為0-0.5之

7、間）式中：為橫向相對(duì)減少量 ；為縱向相對(duì)減少量。下面我們?cè)谡f下聲波在巖石中的傳播特性，當(dāng)我們把巖石看成彈性體，我們就可以運(yùn)用彈性波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律來(lái)研究。彈性波在介質(zhì)中的傳播實(shí)質(zhì)上是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)的依次傳遞。當(dāng)波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向一致的時(shí)候叫縱波，因其在傳播過程中，介質(zhì)發(fā)生壓縮和擴(kuò)張的體積形變，又叫壓縮波。我們測(cè)井只要應(yīng)用的就是縱波，其在彈性介質(zhì)中的傳播速度主要取決于彈性模量和密度，在均勻各向同性介質(zhì)中，縱波速度與楊氏彈性模量E、波松比、密度之間的關(guān)系式為：=從式中我們可以看出聲速主要與楊氏模量和密度有關(guān)。第3章 數(shù)字聲波測(cè)井原理及應(yīng)用第3章 數(shù)字聲波測(cè)井原理及應(yīng)用3.1 數(shù)字聲波測(cè)井原

8、理數(shù)字聲波是一種對(duì)陣列聲波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集后的數(shù)據(jù)按照要求編碼并通過儀器接口上傳到地面系統(tǒng)的聲波測(cè)井儀器。它可以進(jìn)行不同源距和間距的聲波測(cè)井，用于測(cè)量井眼周圍從發(fā)射器到接收器之間一段地層的聲波旅行時(shí)間，其測(cè)量結(jié)果用來(lái)計(jì)算地層孔隙度，或直接用來(lái)進(jìn)行地層對(duì)比；也可以用來(lái)對(duì)聲信號(hào)可進(jìn)行全部記錄，提取更多的，包括縱波、橫波的幅度和速度在內(nèi)的各種信息?？傊?，數(shù)字聲波測(cè)井儀可廣泛應(yīng)用于時(shí)差測(cè)井、固井質(zhì)量以及裂縫性地層的證實(shí)等。它由三大部分組成，即SL6667通訊和信號(hào)采集、SL6680高壓發(fā)射控制及信號(hào)處理以及聲系組成等。數(shù)字聲波測(cè)井儀機(jī)構(gòu)如圖1-1所示，主要包括以下幾個(gè)部分：測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集模塊、時(shí)

9、序邏輯控制模塊、曼徹斯特編譯碼、數(shù)據(jù)壓縮。圖1-1 數(shù)字聲波儀結(jié)構(gòu)框圖總體方案采用DSP芯片，并配合單片機(jī)和外圍電路實(shí)現(xiàn)。DSP的運(yùn)算速度快，可以用軟件實(shí)現(xiàn)多種功能，如曼徹斯特碼的編解碼、軟件濾波等，而且DSP是專用數(shù)字處理芯片，在數(shù)字信號(hào)處理方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。這種方案電路簡(jiǎn)潔、功能強(qiáng)大。時(shí)序邏輯控制模塊接收解碼后的井上控制命令，產(chǎn)生控制上下發(fā)射的控制信號(hào)及控制接收電路的的接收邏輯，以及必要的各種控制信號(hào)。整個(gè)電子線路短節(jié)采用了當(dāng)今高速單片機(jī)處理技術(shù)、高速A/D采樣技術(shù)和大規(guī)模的可編程器件，結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高。它由兩塊電路板組成：一是主控板，該板包含單片機(jī)及相關(guān)外圍電路、遙測(cè)通信接口及驅(qū)動(dòng)電

10、路、采樣數(shù)據(jù)雙緩存SRAM、對(duì)6680儀器進(jìn)行控制的串行通信接口電路及A/D轉(zhuǎn)換脈沖產(chǎn)生電路；另一塊是A/D采集板，該板包含4道12bits采樣速率高達(dá)1.5MHz的A/D轉(zhuǎn)換通道、采樣結(jié)果緩存FIFO和A/D轉(zhuǎn)換的控制電路。SL6680EA負(fù)責(zé)發(fā)射控制、信號(hào)采集等功能，包括升壓穩(wěn)壓、發(fā)射選擇、接收多路傳輸、接收增益控制。同步信號(hào)與發(fā)射控制信號(hào)共同觸發(fā)點(diǎn)火電路，相應(yīng)的發(fā)射探頭被高壓觸發(fā)，這樣便完成了一次發(fā)射，SL6680EA電子線路的兩個(gè)接收板接收到地面發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)采集中斷時(shí)，對(duì)四道接收信號(hào)同時(shí)進(jìn)行接收，接收到的聲波信號(hào)由SL6680EA電子線路進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理。SL6680MA聲系主要由兩個(gè)發(fā)

11、射換能器和四個(gè)接收換能器構(gòu)成。探頭結(jié)構(gòu)：T1與T2距離2英尺，T2與R1距離3英尺；R1、R2、R3、R4各距離0.5英尺。排列在上端的為發(fā)射晶體XMIT1、XMIT2，兩個(gè)發(fā)射晶體之間為2個(gè)發(fā)射變壓器。接收陣列位于儀器的最下端,包括四個(gè)響應(yīng)頻率范圍在1-20KHz接收晶體。6個(gè)換能器同軸，靠固定支架支撐 。發(fā)射換能器的高壓輸入引線采用雙芯屏蔽導(dǎo)線，可以避免磁場(chǎng)對(duì)接收道的干擾。接收換能器的輸出引線也用雙層屏蔽導(dǎo)線提供靜電屏蔽。為了和其他測(cè)井儀器組合，聲系內(nèi)部有19條貫通線。 上述全部器件、機(jī)械零部件以及導(dǎo)線等裝載一皮囊內(nèi)，囊內(nèi)充以硅油，既保護(hù)了囊內(nèi)的零部件，又使聲波信號(hào)能很好的向外耦合。橡皮囊

12、外部是刻槽的鋼保護(hù)殼，支持整個(gè)聲系。在換能器的位置開有窗口，保證聲能波能向地層輻射和地層傳播返回的聲信號(hào)得以到達(dá)接收探頭。聲系能通過上接頭與SL6680電子線路短節(jié)連接。上接頭的安排使得發(fā)射脈沖的密封插頭與接收信號(hào)的密封插頭安裝在兩個(gè)面上，有效的避免了連接處發(fā)射對(duì)接收的磁干擾。 圖1-2 數(shù)字聲波測(cè)井儀器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.2儀器的工作模式Subset2：DELTA-T測(cè)井，TX1發(fā)射，RX1、RX2、RX3和RX4接收Subset3：DELTA-T測(cè)井，TX2發(fā)射，RX1、RX2、RX3和RX4接收Subset5：VDL和CBL測(cè)井，TX2和TX1交替發(fā)射、RX1接收Subset6：DELTA-T

13、測(cè)井，TX2和TX1交替發(fā)射，RX1、RX2、RX3和RX4接收工作模式的選擇由串行數(shù)據(jù)來(lái)控制。3.3時(shí)差計(jì)算 聲波采集處理卡定時(shí)按井下儀器需要的邏輯方式向井下儀器發(fā)出邏輯信號(hào)，啟動(dòng)井下儀器不同的發(fā)射探頭發(fā)射聲波，同時(shí)啟動(dòng)聲波聲波采集卡開始AD采樣，常規(guī)的采樣頻率1MHZ，采樣時(shí)間2ms，每個(gè)AD采樣間隔1us，一個(gè)聲波信號(hào)需要采集2000個(gè)點(diǎn)，一般聲波信號(hào)頻率基本是18khz-20，波形與正弦波類似，一個(gè)波完整周期是50us，大致相當(dāng)于50個(gè)采樣點(diǎn)。圖1-4 單次記錄聲波信號(hào)對(duì)于聲波測(cè)量數(shù)據(jù)只取少數(shù)特征點(diǎn)的幅度值以及時(shí)間間隔，地面將根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，還原聲波曲線。每個(gè)周期一般需要

14、6個(gè)8位參數(shù)描述：正負(fù)峰值點(diǎn)的幅度、時(shí)間間隔，一個(gè)聲波信號(hào)需要傳輸?shù)淖畲笤紨?shù)據(jù)量位6*8*40=1920bits?？紤]到發(fā)射標(biāo)志與首波之間大量零值點(diǎn)，使用Huffman編碼進(jìn)行無(wú)損壓縮之后進(jìn)行傳輸。3.4 數(shù)字聲波測(cè)井儀器的性能數(shù)字聲波測(cè)井儀可以同時(shí)與伽馬、連斜、高分辨率感應(yīng)測(cè)井儀并聯(lián)。這樣大大縮短了測(cè)井時(shí)間，優(yōu)其是在較深的井效果比較明顯。且抗干擾能力強(qiáng)。與補(bǔ)償聲波相比還較具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)，可以單發(fā)多收，同時(shí)存儲(chǔ)四路聲波信號(hào)，這樣，測(cè)一個(gè)點(diǎn)只需發(fā)射一次聲波，大大提高了測(cè)井的速度；相對(duì)模擬信號(hào)而言，數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力很強(qiáng)，傳送時(shí)干擾的影響會(huì)小得多，從而大大提高了信道傳輸時(shí)信

15、息的準(zhǔn)確性；可以采用數(shù)字信號(hào)處理方法，來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)性能和擴(kuò)展功能。單發(fā)雙收聲系測(cè)井受到井眼擴(kuò)大和井下儀器傾斜的影響一而產(chǎn)生測(cè)量誤差。如果兩個(gè)單發(fā)雙收聲系的源距和間距相同，僅發(fā)射器位置顛倒，則兩者在聲速曲線上造成的假異常完全是相反的，兩者在聲速曲線的平均值是正常值。據(jù)此，發(fā)展了雙發(fā)雙收聲速測(cè)井；兩個(gè)接收器在中間，上下各有一個(gè)發(fā)射器，源距相同。T1和T2交替發(fā)射聲脈沖，并分別在接收器測(cè)量時(shí)差，再取其平均值記錄時(shí)差；這種方法不僅能消除井眼擴(kuò)大的影響，而且能消除儀器記錄點(diǎn)與井壁實(shí)際采樣點(diǎn)在深度上的誤差。不過雙發(fā)雙收聲速測(cè)井的缺點(diǎn)是縱向分辨率降低，容易出現(xiàn)低速地層的盲區(qū)和井下儀器長(zhǎng)度偏大等。從技術(shù)上說，數(shù)

16、字聲波測(cè)井技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大、測(cè)井質(zhì)量高，同時(shí)具有傳輸和處理方便等特點(diǎn)，是聲波測(cè)井的新一代技術(shù)。由于數(shù)字聲波測(cè)井儀的信號(hào)處理能力和質(zhì)量得到明顯提高，可以通過數(shù)字聲波測(cè)井儀更快更好的獲取地層的物理、化學(xué)特性，進(jìn)而對(duì)石油勘探的決策提供準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。在砂泥巖剖面中，補(bǔ)償聲波與數(shù)字聲波資料吻合，而在復(fù)雜巖性剖面井中，數(shù)字聲波采用井下數(shù)字化上傳，減小了干擾，更具有優(yōu)勢(shì)但從總體上來(lái)說數(shù)字聲波較補(bǔ)償聲波要穩(wěn)定的多，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)測(cè)井資料的準(zhǔn)確性提供保障。3.5 SL6680測(cè)井儀器的不足SL6680在油田勘探開發(fā)中獲得了廣泛的應(yīng)用，在完井測(cè)井和固井測(cè)量中均得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了很好的效果，在對(duì)油氣的

17、開發(fā)的過程中，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，但該儀器在實(shí)際應(yīng)用中也出現(xiàn)了一些使用方面的問題：1、在淺部地層聲波衰減變化比較大的層段，常常發(fā)生跳躍現(xiàn)象，聲波增益值只能用手動(dòng)方法調(diào)節(jié)，在實(shí)際操作過程中不能及時(shí)調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)該變化層段，在測(cè)井過程中我們需要對(duì)比其它電阻率曲線來(lái)打之判斷言行，提前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)修正聲波增益數(shù)值。2、在固井評(píng)價(jià)測(cè)井中有時(shí)出現(xiàn)相互干擾現(xiàn)象，后面的聲波變密度數(shù)值對(duì)聲波幅度測(cè)量有影響，在示波器上顯示M2和M5數(shù)據(jù)存在毛刺現(xiàn)象。3、在固井測(cè)井變密度圖中有時(shí)與套管接箍CCL深度不一致。3.6數(shù)字聲波儀器小結(jié)1、SL6680針對(duì)井下巖性復(fù)雜和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣等情況,采用陣列接收探頭、高速數(shù)字化采集和傳

18、輸方式的新一代數(shù)字聲波測(cè)井儀器。采用陣列信號(hào)處理技術(shù)來(lái)校正由于各種原因造成的測(cè)量誤差,極大地提高了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的有效性與準(zhǔn)確性;直接在井下儀器中對(duì)采集到的聲波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,將數(shù)字聲波信號(hào)通過數(shù)字遙傳系統(tǒng)傳送到地面設(shè)備,提高了儀器的可靠性和抗干擾能力。2、采用數(shù)字遙傳儀器總線標(biāo)準(zhǔn),可與多種儀器進(jìn)行組合,提高了儀器使用的靈活性。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，該儀器設(shè)計(jì)合理，在完井聲波時(shí)差的測(cè)量中取得了很好的效果。第4章 正交多極子陣列聲波測(cè)井第4章 正交多極子陣列聲波測(cè)井4.1 XMACII多極子陣列聲波測(cè)井原理1、單極子聲源 單極子聲源相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)聲源在裸眼井中可激發(fā)縱波、橫波、偽瑞利波和斯通利波等波形，通過波形

19、處理技術(shù)即可提取接收波形中的縱波、橫波和斯通利波的波速，但這種聲源有其難以克服的自身缺點(diǎn)： 工作頻率(1525 kHz) 太高，聲波穿透地層的深度較小、信號(hào)的傳播距離較小，使全波波形中縱波、橫波難以在時(shí)域中分辨開來(lái)，尤其是橫波測(cè)量不夠準(zhǔn)確(波至點(diǎn)難以準(zhǔn)確拾取) ；在軟地層(橫波波速比井內(nèi)流體波速小的地層) 不能激發(fā)橫波，因而無(wú)法測(cè)量這種地層的橫波波速。2、偶極聲源 偶極聲波源很象一個(gè)活塞，它能使井壁一側(cè)壓力增加，而另一側(cè)壓力減小，從而產(chǎn)生擾動(dòng)，形成輕微的撓曲，在地層中直接激發(fā)出縱波與橫波。這種撓曲波的振動(dòng)方向與井軸垂直，但傳播方向與井軸平行。這種聲波發(fā)射器的工作頻率一般低于4kHz ，而且它還

20、具有低頻發(fā)射功能，其工作頻率可低于1 kHz ，這在大井眼和速度很慢的地層中可得出很好的測(cè)量結(jié)果，同時(shí)也增大了探測(cè)深度。3、偶極子橫波測(cè)井基本原理 圖2-1 為地層中的單極波形和偶極波形圖。從圖中可以看到，在軟地層單極波形中沒有出現(xiàn)橫波，縱波之后跟隨著幅度很大的斯通利波；在軟地層偶極波形中也沒有出現(xiàn)橫波，縱波受到抑制，在縱波之后跟隨著幅度很大的撓曲波。因此，偶極橫波測(cè)井的基本原理，其一是偶極發(fā)射器能產(chǎn)生沿井壁傳播的撓曲波；其二，撓曲波是一種頻散界面的波，它在低頻下以地層橫波的速度傳播，在高頻下則以低于地層的橫波速度傳播；其三，偶極橫波測(cè)井實(shí)際上是通過撓曲波的測(cè)量來(lái)計(jì)算地層的橫波速度；其四，為減

21、小頻率的影響，應(yīng)盡量降低偶極發(fā)射器的發(fā)射頻率，以確保橫波速度的測(cè)量精度。 圖2-1 地層中單極和偶極波形4、四極子聲波原理 四極子聲源是由相鄰點(diǎn)聲源的振動(dòng)相位相反的4 個(gè)點(diǎn)聲源組成，換能器在X 與Y 方向上是反位相振動(dòng)狀態(tài)。四極子聲源在井眼中激發(fā)螺旋波單一模式波及其高階模式，較低頻率的四極子源有抑制縱波的作用，對(duì)于橫波測(cè)井非常有利。XMACII多極子陣列聲波測(cè)井儀的測(cè)量原理是為了適應(yīng)各種地層情況，將單極子、偶極子和四極子聲波測(cè)井技術(shù)進(jìn)行有效組合，更好的獲得硬地層和軟地層的縱、橫波和斯通利波等特征參數(shù)。4.2 XMACII多極子陣列聲波儀器組成XMACII主要由五個(gè)部分組成：數(shù)字聲波電子線路、接

22、收器短節(jié)、聲波隔聲體、發(fā)射短節(jié)以及發(fā)射控制電子線路短節(jié)。此外，測(cè)量時(shí)應(yīng)當(dāng)配合使用3514數(shù)據(jù)傳輸短節(jié)以及1329伽馬，4401井斜方位儀，4430電源適配器，4341燈籠體扶正和防轉(zhuǎn)。1、 XMACII 多極子陣列聲波測(cè)井儀聲系 XMACII多極子陣列聲波測(cè)井儀聲系由發(fā)射聲系、隔聲體和接收聲系組成。其中發(fā)射聲系由1 組單極子發(fā)射、1 組相互垂直的壓電式偶極換能器(同深度偶極子發(fā)射: X 方向偶極發(fā)射器和Y 方向偶極發(fā)射器) 和1 組四極子發(fā)射換能器組成。接收聲系由8 組口字形多極子接收換能器接收聲波信號(hào),每組有2 對(duì)接收器。一對(duì)同X 方向偶極發(fā)射器在一條直線上,用于接收X 偶極信號(hào);另一對(duì)同Y

23、 方向偶極發(fā)射器在一條直線上,用于接收下偶極信號(hào);交叉偶極時(shí),每組接收器產(chǎn)生1 對(duì)相交叉的偶極信號(hào)。當(dāng)單極或四極聲波源工作時(shí),將每個(gè)接收器組的所有輸出進(jìn)行組合和得出相應(yīng)模式的聲波信號(hào)。隔聲體是多節(jié)合瓣組成的機(jī)械衰減結(jié)構(gòu),它能在整個(gè)頻率范圍內(nèi)有效地隔離聲能量,保證儀器能在時(shí)差很大的軟地層中進(jìn)行慢度測(cè)量2、 XMACII 多極子陣列聲波測(cè)井儀電子線路XMACII多極子陣列聲波測(cè)井儀的由數(shù)據(jù)采集短節(jié)和發(fā)射控制短節(jié)構(gòu)成其電子線路部分。數(shù)據(jù)采集短節(jié)除了電源模塊外，整個(gè)電子線路由三塊電路板組成：一塊CPU模塊，兩塊DSP采集模塊。CPU模塊完成與地面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、對(duì)聲系的控制及數(shù)據(jù)采集的控制和處理等功能

24、。每塊從DSP采集模塊包含四個(gè)DSP采集通道，每個(gè)通道完成對(duì)一道聲波信號(hào)的采集和處理。兩塊從DSP模塊在CPU模塊的控制下可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)8道聲波信號(hào)的采集。發(fā)射控制短節(jié)根據(jù)數(shù)據(jù)采集短節(jié)的命令為發(fā)射短節(jié)提供發(fā)射高壓脈沖（如圖2-2）。整套儀器設(shè)計(jì)有貫通線，使得儀器可以與其他儀器進(jìn)行組合測(cè)井。 圖2-2 XMACII多極子陣列聲波儀器組合4.3 XMACII多極子陣列聲波的使用及注意事項(xiàng)1、 XMACII多極子陣列聲波生產(chǎn)準(zhǔn)備（方位刻度）XMACII接受聲系在測(cè)量交叉偶極模式是需要方位的。這意味著正交的偶極列需要精確的參考到貯能結(jié)構(gòu)上，必須用4401XB來(lái)完成這個(gè)功能，且要進(jìn)行4401XB特有的刻度

25、。測(cè)量其方位傳感器和XMACII接收聲系之間的方位偏移，如果服務(wù)表內(nèi)沒有刻度，接收器和4401XB之間的偏移量手工測(cè)量并標(biāo)注到測(cè)井圖頭和工作注釋上。2、XMACII接收器的4401方位（單獨(dú)的方位設(shè)備） 推薦4401直接接在XMACII的電子線路上部。在這種連接下，將水平指示儀放置在XMACII接收部分的標(biāo)志指示"mark"上，測(cè)量并標(biāo)注出方位儀器和XMACII接收器之間的RB偏移。3、XMACII方位和其他方位設(shè)備有時(shí)XMACII接收器和其他方位或其他成像設(shè)備進(jìn)行組合，這種復(fù)雜的方位及調(diào)用需要一個(gè)更復(fù)雜的方位獲得超過一種設(shè)備的方位。推薦從上到下的儀器串為XMACII-44

26、01-其他方位儀器，服務(wù)表將給成像設(shè)備所用的適合的4401刻度。用4401的刻度器來(lái)測(cè)量和標(biāo)注出4401標(biāo)志和XMACII發(fā)射部分的偶極調(diào)整線之間的RB偏移量。4、 XMACII的自檢由于XMACII新的固件不允許通過下傳命令來(lái)重顯井下增益，因此，下傳命令不會(huì)導(dǎo)致任何增益及T尖峰改變。如果有任何關(guān)于已下傳命令的疑問，新的狀態(tài)表可用于確定井下儀器的狀態(tài)，圖4給出的是新的狀態(tài)表。 圖2-3 XMAC狀態(tài)表5、XMACII的模式選擇： XMAC儀器控制和井下固件支持三個(gè)subset模式。1、XMAC subset5：?jiǎn)螛OT，4個(gè)疊加，4個(gè)信號(hào)，1個(gè)儀器子循環(huán)。2、XMAC subset6:單極全波，

27、4個(gè)疊加，8個(gè)信號(hào)，1個(gè)儀器子循環(huán)；偶極同向全波，4個(gè)疊加，8個(gè)信號(hào)，1個(gè)儀器子循環(huán)；單極T，4個(gè)疊加，8個(gè)信號(hào)，1個(gè)儀器子循環(huán) 3、XMAC subset 10：偶極16個(gè)同向及16個(gè)交叉全波，4個(gè)疊加（32個(gè)信號(hào)），4個(gè)儀器子循環(huán)；單極全波，4個(gè)疊加，8個(gè)信號(hào)，1個(gè)儀器子循環(huán)；單極T，4個(gè)疊加，4個(gè)信號(hào)，1個(gè)儀器子循環(huán)。 其中，4個(gè)疊加用于提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，減小在不良井眼條件和/或井壁壁碰撞下產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲。 通過模式選擇可以得到以下波形圖，單極T波形圖（圖2-4）,全波單極波形圖（圖2-5），全波偶極XX（YY）波形圖（圖2-6），同向偶極XX-YY波形（圖2-7），交叉偶極XY(YX)波形

28、圖（圖2-8）。 圖2-4 單極T波形圖圖2-5 全波單極波形圖圖2-6 全波偶極XX（YY）波形圖圖2-7 同向偶極XX-YY波形圖圖2-8 交叉偶極YX及XY波形圖4.4 應(yīng)用效果及結(jié)論通過在東北外部市場(chǎng)的測(cè)井作業(yè)， XMACII多級(jí)陣列聲波都取得了令人滿意的測(cè)井資料，且測(cè)量的波形信噪比高，波形特征清楚、正確，為進(jìn)一步的波形處理奠定了良好的基礎(chǔ)。多極子陣列聲波測(cè)井儀是目前國(guó)際上較先進(jìn)的聲波測(cè)井儀，是聲波測(cè)井技術(shù)的重大突破，它是把單極、偶極和交叉偶極聲波技術(shù)結(jié)合在一起的新一代測(cè)井技術(shù)。聲波換能器的響應(yīng)頻帶較寬，低頻響應(yīng)更好，在井下實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍更大，記錄的波形更完整，有利于獲得準(zhǔn)確

29、的縱波、橫波、斯通利波的時(shí)差、幅度等參數(shù)，特別是在分析地層速度各向異性方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。第5章 聲波測(cè)井流程及注意事項(xiàng)第5章 聲波測(cè)井流程及注意事項(xiàng)5.1 聲波測(cè)井流程1、生產(chǎn)準(zhǔn)備在測(cè)井工作中極為重要，沒有的生產(chǎn)準(zhǔn)備是不可能順利進(jìn)行測(cè)井的。測(cè)井行業(yè)是服務(wù)性的行業(yè)，我們的宗旨是最大限度的提高服務(wù)質(zhì)量，提高客戶的滿意度，只有在測(cè)井過程中順利進(jìn)行的情況下，才會(huì)有良好的服務(wù)質(zhì)量，才可能有良好的信譽(yù)。所以生產(chǎn)準(zhǔn)備一定要做好做細(xì)才行，聲波儀器在車間檢驗(yàn)的方法是將儀器接好后放在水槽中，將水槽加滿水，向儀器供電，供電到180V左右，檢查儀器是否運(yùn)行正常，測(cè)量值是否是572us/ft。2、在生產(chǎn)準(zhǔn)備充分的情況

30、下到達(dá)井場(chǎng)后，要合理的做好施工前的布置，宣布施工方案，一切就緒后開始測(cè)井。首先，在滑板上組裝好儀器串，做下井前做后一遍檢查。在儀器下井的過程中操作員應(yīng)觀察測(cè)井曲線，作好記錄前的準(zhǔn)備工作：可適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)顯示和出圖曲線及曲線的顯示、出圖參數(shù)，設(shè)置好千米校正值，選擇好繪圖儀，檢查繪圖紙和硬盤空間是否夠用。下放過程中還應(yīng)注意遇阻情況。3、儀器下井后，要著重注意聲波儀器的調(diào)節(jié)，加載服務(wù)表后，檢查DCT,PCT窗口是否被加載過，若檢查無(wú)誤，向儀器供電，供電到180V左右，進(jìn)入測(cè)井界面，調(diào)出補(bǔ)償聲波計(jì)算參數(shù)窗口，檢查首波位置是在正峰還是負(fù)峰，將聲波信號(hào)檔位調(diào)到合適的位置（一般情況下是在5擋6擋上），調(diào)節(jié)噪聲門檻值，壓低噪聲，使信號(hào)能有很好的同步并咬住首波相應(yīng)的波峰或波谷。信號(hào)調(diào)試好后，進(jìn)行套管值測(cè)量，在測(cè)量的過程中，應(yīng)注意觀察波形變化，適時(shí)的調(diào)節(jié)聲波的接收增益的大小，保證能夠咬到首波。測(cè)量聲波的套管值在套管中測(cè)聲波的套管數(shù)值，一般572us/ft，曲線上要拉出兩個(gè)套管接箍。4、重復(fù)曲線的測(cè)量將儀器下放到測(cè)量井段的上半部，選取有特征的井段，用合適的測(cè)速進(jìn)行重復(fù)曲線的測(cè)量，測(cè)量記錄至少50m重復(fù)曲線井段。5、測(cè)量主曲線當(dāng)儀器下到井底后，