偶极子测井仪器制造技术

一种测井仪器，具有一仪器主体，可以安放在一充满液体的井孔，包括一接收段和一偶极子发射器；其中偶极子发射器包含一变送器，带有一壳体，它具有设置在其中的一反冲质量和一马达，马达在操作上连接于所述壳体和反冲质量，使得只有壳体的外表面接触于井孔之中的液体。这种用于测井的新型偶极子源涉及摇动全部或部分（沿轴向）偶极子仪器主体以产生一种纯粹的、宽带声学偶极子信号，而同时把尽可能少的能量耦联到仪器主体里面。基于这种观念的许多重要的变型包括各摇动源的一种直线的相控组合，以及有效消除仪器附有的噪声。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有一些偶极子发射器的声学井孔测井仪器。具体地说，本专利技术涉及一种新颖偶极子发射器在针对先前技术设计中某些缺点的一种井孔测井仪器之中的应用。
技术介绍
石油与天然气工业中的井孔声学测井领域涉及在一般500Hz-20kHz范围之中的频率下从事井孔中的声学测量。在此范围以下一般被认为是地震域，在它以上是超声域。在一些情况下，但不是一切情况下，技术和工艺可以在这些域之间转用。井孔声学测井中包含的多种通用技术的综述可在以下一书中找到，即《声学和超声学地球物理预测，威力电和电子百科全书，1999》(GEO-PHYSICAL PROSPECTING USING SONICS ANDULTRASONICS，Wiley Encyclopaedia of Electrical and Electronic Engineering1999)，第340-365页。声学测井仪器的一项范例是施蓝伯格(Schlumberger)公司的偶极子声学成像(Dipole Sonic Imaging(DSI))仪器，以示意形式示于图1之中。DSI仪器包括一发射段10，具有一对(上和下)偶极子源12，正交地配置在径向平面内，以及一单极子源14。一隔声接头16把发射段10连接于一接收段18，它装有一组8个间隔开来的接收点，后者各自装有两对水声探测器，一对与各偶极子源之一取向一致，另一对与正交源一致。一电子装置套筒20连接在接收段18的顶部处并允许仪器与经由一电缆24而设置在地面处的一控制单元22从事通讯。采用这样一种仪器，有可能从事单极子和偶极子两种测量。DSI仪器具有几种数据获取操作模态，可以结合任何一些来获取(数字化的)各种波形。这些模态是上和下偶极子模态(UDP、LDP)-从调准于用以生成信号的各别偶极子源的各对接收器那里记录下来的各波形；交叉偶极子模态-从用于引发平行和交叉偶极子源的每对接收器那里记录下来的各波形；Stonely模态-来自低频引发单极子源的各单极子波形；P和S模态(P&S)-来自高频引发单极子发射器的各单极子波形；以及原动模态-来自高频引发单极子源的单极子门槛值交叉数据。以往提出和采用了多种类型的偶极子信号源。它们包括i)电磁变送装置，诸如用在Schlumberger公司的DSI仪器之中者(见比如Hoyle等人的美国专利4862991和Kitsunezaki的美国专利4207961或Ogura的美国专利4383591)。ii)联动式重质振动器，由磁致伸缩致动器驱动，(见比如Cohick andButler，“Rare-earth Iron Square Ring Dipol Transducer”，J.Acoustical Societyof America，72(2)，August，1982)。iii)压电弯曲装置，诸如用在Baker Atlas公司的XMAC仪器之中者(见比如Angona等人的美国专利4649525)。iv)磁推斥变送器，驱动一平板接触于一声学波导系统之中的一种液体，诸如用于MPI XACT仪器之中者(见比如Gill等人的美国专利5852262)。v)偏心轨道质量，一如Cole在美国专利4709362之中、Meynier在美国专利5135072之中和其他人所提出者，主要作地震用途。上述类型i)至iv)的各种偶极子声源一般包括一沉重的、刚硬的仪器主体，具有经由一变送器装在其中的致动器(活塞或平板)或驱动机构，致动器经过仪器主体上的各孔口接触井孔液体。在使用中，仪器主体起反冲质量作用，变送器作用在它上面以使致动器振荡。不过，其效果是激发仪器主体反冲振动，后者可干扰井孔中的偶极子挠曲信号。在这些声源中，仪器主体用作反作用质量。这的巨大振动表面是进入井孔挠曲模态的噪声的一种非常有效的放射器。这还意味着，增大激发力可以以与信号相同的比例增大反冲振动。另一问题是，各偶极子信号耦联到仪器结构里去并沿着它直接行进到接收器，在此它们干扰来自地层的所关注的各种信号的检测。已经采用和提出多种措施来处理这一问题，比如设置声源和各接收器在由一挠性电缆连接起来的各分离的探头之内；采用各隔绝接头，它们包括一些构件用于衰减或延迟沿着仪器行进的各种信号；或者采取一种结构，沿着仪器的长度不包含任何连续的机械构件，以致不形成一信号通路；或者采用围绕各接收器的一些外壳，可推迟仪器各种信号的到达。这些类型的各发射器都是不完善的偶极子，由于有效的放射表面(亦即仪器主体上的各孔口)的水平距离(azimuthal extent)是有限的。这些声源可以产生强烈的六极子假频，并且当声源在井孔中为偏心时，还可能产生强烈的单极子混杂。其次，各种弯曲(压电陶瓷双晶片)声源(类型iii)本质上是在频率方面受限的频带，并在一很小的水平距离上放射。各轨道振动器和各反转动偏心质量装置(类型v)一般只适宜于一般低于500Hz的一些低频，并经常出现在地震应用之中。这些声源通常不认为适合于诸如在声学测井之中遇到的宽带或较高频率用途。如果完全的挠性弥散曲线(相缓慢度与频率关系)准备用以对于广为多样的石油物理、地球物理以及地质力学应用在不同的研究深度上作出测量，则将需要高纯度的各种宽带偶极子源。此外，在偶极子仪器中，那里即使最“刚硬”的仪器主体的挠性阻抗也是较低的，仪器主体的反冲振动、沿着仪器主体的波的传播以及各仪器接头处和在各声音隔绝段之内的反射，全都发现可放射噪声进入井孔和地层，使挠曲信号掺杂。因此，发射器和仪器主体应当设计成一种尽量减少这些噪声源的系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种测井仪器，包括一仪器主体，它可以安放在一充满液体的井孔之中，具有一接收段和一偶极子发射器；其中偶极子发射器包含一变送器，它包括一壳体，具有设置在其中的一反冲质量和一马达，马达在操作上连接壳体和反冲质量，以致只是壳体的外表面接触于井孔之中的液体。本专利技术涉及一种新型的用于测井的偶极子源。具体地说，此新的偶极子源包含的想法是，摇动整个或部分(沿轴向)的偶极子仪器主体以产生纯粹的宽带声音偶极子信号，而同时把尽可能少的能量耦联到仪器主体里面，基于这一想法的许多重要变型包括一些摇动源的一种直线相控组合，以及有效地消除仪器附有的噪声。偶极子变送器最好是借助于各弹簧安装架安装在仪器主体之内，其共振频率致使在一预定的频率范围内挠曲振动从接收器到仪器主体的耦联得以阻止。一般，各弹簧安装架的共振频率小于预定频率范围的下限。另外最好是，各弹簧安装架在偶极子发射器的振荡方向上是比较柔软的并在正交于它的方向上是比较刚硬的。壳体的共振频率也最好是落在一预定的频率范围以外，而壳体的重量小于反冲质量的重量。偶极子变送器可以设置在仪器主体中的一空腔之内，各构件围绕空腔的周边在空腔的每一侧上伸展在仪器主体各部分之间。各构件的共振频率最好是落在所关注的频率范围以外。另外，在有一结构承载构件在仪器主体内部沿着仪器的长度伸展的场合，偶极子变送器可以装在承载构件上。最好是，壳体短于围绕有待测定的井孔的地层中声波的最短波长。在任何情况下，希望具有的壳体尽可能地短，以致极为类似一点源。在本专利技术的一项实施例中，一直接耦联于井孔液体的刚硬(在所关注的频率范围内)壳体由一适当的直线马达相对于一沉重的内部反冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测井仪器，包括一仪器主体，它可以安放在一充满液体的井孔之中，具有一接收段和一偶极子发射器；其中偶极子发射器包含一变送器，它包括一壳体，具有设置在其中的一反冲质量和一马达，马达在操作上连接壳体和反冲质量，而只是壳体的外表面接触于井孔之中的液体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维霍伊尔，田代齐，贝努特弗罗利赫，阿兰布里，堀宏，杉山均，杰尔帕邦，弗兰克莫里斯，
申请(专利权)人：施蓝姆伯格海外股份有限公司，
类型：发明
国别省市：PA[巴拿马]