超声成像测井幻灯片.ppt

第六章超声成像测井 超声成像测井(或超声电视测井)是利用井壁或套管 内壁对超声波的反射特性来研究井身剖面的。在裸眼井中 通过测量的声学图像,可了解裂缝地层的裂缝密度、倾角、 方位以及缝洞分布情况,为勘探和开发裂缝性储集层提供 可靠的地质基础资料。在套管中通过声学图像,可了解射 孔位置,或施工、生产而使套管损坏情况,为井修提供资 料。 超声成像测井以声学图像形式给出测井资料,这与以 往的测井曲线资料比较,它具有信息多、分辨率高、直观、 便于分析判断的优点  1962年, MOBIL公司第一次在井下用声学方法获得井壁的二维图象。但由于当时的 声源频率很高(1Mz以上),声波信号在井内钻井液中衰减明显,因此只能在井中 充满清水或低密度钻井液中进行测井,且成像效果不好。 20世纪80年代,由于对大洋海底锰矿调查的需要,海底的超声电视测井技术得到发展 和重视。后经 Amoco、 Sandia和 Shell等石油公司和研究单位的不断改进,使超声成 像测井仪最终投入了商业服务。 国内外部分超声成像测井仪器的性能及技术指标 仪器型号 旋转一周 每米井段 记录脉冲数 像点数 井液密度测井速度 MHZ tanford大学岩石物 理实验室 72000 0.5 (华北油田测井公司) 512 51200 ABF-14德国 GEO,SYS公司) 36000, 水基:1.6 (Sch 72000 油基:1,16  第一节超声成像测并基本原理 超声成像测井由声系、信号采集、信号传输和地面处理与 显示四部分组成。声系部分由一个能旋转的超声探头(或换能 器)构成,该探头兼作发射探头和接收探头。将测量的反射波 幅度和传播时间按井眼内360方位以图像显示,可以分析井壁 岩性及表面特征(包括裂缝、孔洞和冲蚀带),也可用来观察 套管内壁的变化  井下超声电视测井BHTV 超声换能器每秒发射1500~3000 动机 次、频率为1~2MHz的超声脉冲。测 扶正器 井时它由一个马达驱动,以固定速 率(每秒36周左右)带动换能器和 换能器 磁力仪绕仪器轴旋转,对井眼的整 个井壁的扫描测量,每转到磁北方 向产生一个磁北信号,就以电脉冲 形式将换能器方位信息发送到地面 压电换能器 。仪器旋转时探头发射的超声波脉 发射脉冲 冲,经泥浆传传播到达井壁,有 回波信号 部分能量被反射回换能器并接收 L--- 经信号处理后,得到井壁回波的幅 度图像和旅行时图像 传播时间  由于在测井过程中仪器也 以一定速率往上提,因此,仪 器记录点为螺旋上升(见右图 )。超声波成像测井速度很低 ,每分钟约12米,深度是由传 动装置控制深度电位器产生深 度信号,这样仪器在井中测量 时,随着深度变化换能器向井 壁作螺旋状连续超声波扫描, 每测1米换能器要旋转120~180 周左右。BHTV仪平面圆片状换 高速(a)和低速(b)对井壁超声扫描的 螺旋型路径 能器(1.35MHz)的探测极限约 为0.01in(0.25mm)  二、超声成像测井UBI 下井仪 声波探头有两种工作 换能器 方式,探头逆时针旋转为 标准测量方式,用于测量 井壁的声学特性;探头顺 时针旋转(换能器面向反 旋转方向 电动机总成 齿轮箱总成 射板)为流体性质测量方 a)标准测量模式 旋转电连接 式,测量井内泥浆的声学极换能器 扶正器 特性。UBI测量精度、图 内装电子线 像质量更高,其垂向分辨 旋转密封 率为0.2-0.4in(0.508- 016cm)之间,推荐的测 旋转方向 换能器 可更换旋转头 井速度在400-600ft/h( b)流体性质测量模式 +7.5 rps 122-183m/h)之间 UB|仪器结构和换能器工作模式示意图  第二节换能器特性及成像影响因紊分析 换能器的指向特性(原片状声源的特性) 1.圆片状声源的远场衍射 P()= A 0/ej(ax-k(r-p sin @cos p) od dp j(ar-kr) . 2x jkp sin 0 coso d pdp kasin e 7uA P(0) P(O) 2J, (kasin e) P(O) kasin e  发射换能器的近场特性与近场衍射 n=0 0.5 01020 2TaX k√p2 p +Z 4mAna-(a2+2+2),「k - sin(va+z-z Lsin(va+2-3)=2A2s 2  发射换能器的近场特性与近场衍射 (1)在中心点上,z=0,也就是说当声源半径为半波长的偶数倍时,