声波测井低频声源的理论设计

对声波测井中应用的低频压电式换能器的设计理论加以分析，阐明采用弯曲振动模式是降低常规声波测井换能器频率的有效方法，通过对圆面弯曲振动换能器振动方程的求解，给出振动位移和固有频率的计算表达式．按这种理论设计的换能器，能够满足低频和井眼尺寸要求。     

井下大功率多极子声波换能器激励源的设计

介绍了一种用于石油仪器的大功率多极子阵列声波换能器激励源的设计方案。该方案中，大规模复杂可编程器件执行DSP通过专用串行线路发送的命令，精确地控制多个激励源的激励时刻和激励宽度，实现了对声波辐射能量的最佳控制。对该方案进行了实验测试。测试结果表明，所设计的激励源能够保证控制电路系统在150℃环境温度下稳定工作，适于井下高温高压恶劣环境应用。     

各向异性孔隙地层随钻声波测井理论模拟及应用

储层中普遍存在的各向异性和渗透性均会对弹性波传播产生影响。为满足油气资源勘探需求,对复杂储层中各向异性与渗透率的测量评价已逐渐从常规的电缆测井(wireline, WL)发展为随钻声波测井(acoustic logging while drilling, ALWD)。建立随钻声波测井模型,以Biot理论为基础研究了弹性波在横观各向同性孔隙地层中的传播机制,并对含有钻铤的充液井孔内各部分声场进行分析,导出了横观各向同性孔隙地层随钻声波测井的声场表达式。研究了随钻多极子声场模式波的频散特征。结合时间-慢度相关法分析了阵列波形中地层波和钻铤波的到时及慢度特征。结果表明：随钻斯通利波和螺旋波速度频散曲线对地层各向异性和渗透率有不同程度的灵敏度,可用于实际资料的反演,并在此基础上处理了实钻井声波数据,对地层渗透率和各向异性进行了综合评价。研究成果可作为复杂介质地层中随钻声波测井解释的理论基础。     

基于Maxwell的压电换能器激励变压器设计

针对声波测井相控换能器阵激励要求,详细介绍了基于电磁有限元软件Maxwell的激励变压器设计过程,分析了变压器初级和次级绕组匝数对激励脉冲幅度和宽度的影响规律。根据数值模拟结果绕制了变压器并进行了激励试验,实际激励波形与仿真波形有很好的一致性。     

单发双收声波仪的井眼补偿技术

单发双收声波测井仪的测量效果受井眼的影响很大,它直接影响测井解释的可靠性和准确性。本文提出了一种井眼补偿技术,目的在于消除井眼的影响。实现的办法主要是对单发双收声波测井仪的地面仪器面板进行改进,除记录原有声波时差曲线外,还可记录一条单发收曲线,并利用计算机处理软件实现井眼补偿。通过对多口井的实测表明,它同双发双收声波测井仪一样具有井眼补偿作用,并且对比良好,还具有成本低、使用方便等优点。     

相控线阵声波辐射器阵元个数对充液井孔中各种模式波的影响

利用有限元数值模拟研究了由点源组成的相控线阵声波测井辐射器对充液井孔中各种波动模式波的影响，重点分析了阵元个数对各种波动模式波响应幅度的影响。结果表明，随着阵元间延迟时间的增加，声束偏转角逐渐增加。控制声束偏转角分别满足相控线阵辐射声束在纵、横波临界角位置入射时，随相控线阵阵元个数增加，折射纵、横波响应幅度呈正比增加；在非临界角入射时，阵元个数的增加对折射纵、横波能量的增强效果不明显。当阵元个数不变时，随声束偏转角的增加，纵、横波声压值也开始逐渐增加，且在偏转角分别等于第一或第二临界角时达到最大；若偏转角再继续增加，声压值又会逐渐减弱。     

基于Nios II的随钻声波测井仪通讯接口卡设计

针对随钻声波测井仪器通讯接口的特点设计了一种随钻声波测井仪器通讯接口卡,该通讯接口卡基于Nios Ⅱ嵌入式硬件核心,以uClinux嵌入式操作系统为控制软件运行平台,通过自定义CAN控制器接口IP内核及相应的CAN引擎驱动程序,实现以太网与CAN总线、以太网与MWD总线之间的数据转发功能,满足了随钻声波测井仪器研发调试和野外现场施工的需求。     

声波测井套管胶结质量模拟检测

根据固井质量刻度实验井群的设计要求，介绍了在实验室内制作不同密度、不同声速下地层模拟试块的制作方法，在室内对套管水泥界面质量进行了模拟检测实验，并进行了Ｌａｍｂ波和纵波的测试试验。结果表明，用Ｌａｍｂ波可以检测套管外有无阻尼介质，纵波可以检测套管与水泥环的胶结效果。     

基于串行总线的井下多通道高速高精度数据采集系统的设计

设计了一种八通道高速高精度并行数据采集系统.该系统具有14位分辨率,4×105次/s最高转换速度.采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现了数据采集速率和采集数据量的程控选择功能,并控制FIFO缓存波形数据.数字处理器(DSP)通过串行命令总线控制采集速率、采集深度并启动采集;通过串行高速数据总线读取采集数据并进行实时处理.整个电路控制灵活,指标先进,结构紧凑,适合高性能井下设备使用.井下测试结果表明,波形特征明显,信噪比高.     

TI地层声学各向异性随钻评价方法的数值研究

采用三维有限差分方法模拟偶极子声源在含钻铤的各向异性地层井孔中激发的声场,研究地层各向异性对偶极模式波频散特征的影响,并提出从随钻四分量偶极子声波数据中提取地层快、慢横波慢度及其各向异性的方法。结果表明,偶极子声源在各种地层井孔中均可激发对横波慢度的方位各向异性敏感的偶极模式波:对于快速地层,F2模式的低频部分对地层横波慢度及其方位各向异性最为敏感;对于中速和慢速地层,弯曲波较高频率部分对地层横波慢度较为敏感。采用各向同性地层建模的方法可以较为准确地提取地层的快、慢横波慢度,提取结果的误差小于4%。