【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油天然气地球物理勘探领域，具体地，涉及一种利用推靠式的声波辐射装置来向地层辐射弹性波信号，并利用从井旁地质体反射回来的弹性波信号对地质构造进行成像的声波远探测测井装置。
技术介绍
1、随着复杂油气藏的勘探开发需求的快速增长，声波测井技术面临着一系列的挑战，需要对井壁外几十米范围内的裂缝、断层、溶洞以及地层界面进行成像，目的是识别储层有效厚度、指导压裂施工、为油气地质储量计算提供可靠依据。远探测声波测井技术在充液井孔中激励声场，并记录来自井旁的反射纵波和反射横波，偏移成像结果能够对地层界面、裂缝和溶洞等井旁地质体进行精确描述，成像分辨率优于地震勘探，径向探测深度远大于常规声波测井。
2、远探测声波测井技术的进步依赖于声波换能器技术的进步。目前，裸眼井中的声波远探测测井仪器中装配的声波辐射器分为四种：
3、第一种是单极声波辐射器。通过辐射器向地层辐射声波信号，并利用被地质体反射回来的纵波信号，判断井旁地质体的位置。由于采用了轴对称的发射和接收探头，利用反射声波对井旁介质的成像时没有周向分辨能力，成像结果中无法说明井旁地质体的方位信息。
4、第二种是正交偶极声波辐射器。该方法利用偶极声源向井外地层辐射信号，利用地层中反射回来的横波信号对井旁地质体进行成像。偶极声源具有一定的指向性特征，采用四分量的偶极发射和接收，可以较好地确定反射体的位置和方位。目前，偶极横波远探测技术已经大规模应用于生产实践。但由于偶极指换能器具有对称的指向性，且声源主频较低，这种方法存在方位分辨率低和180°方位
5、第三种是声波相控阵辐射器，包括相控圆弧阵声波辐射器和相控线阵声波辐射器。通过控制相控阵不同阵元的激励信号延迟时间可以使圆弧阵或线阵的声波辐射器辐射的声波能量基本向某一个方向传播。和单极声波辐射器类似，相控阵辐射器也会在井孔中激励出多种模式波，容易湮没来自井旁地质体的反射信号，导致接收信号的信噪比较低。
6、第四种是冲激声源辐射器，结合抛物面反射结构，使冲激声源具有定向辐射的特点，增强井周地层中的声场幅度。从已有研究成果来看，冲激声源工作时未考虑声波辐射器的旋转问题，而实际地层中的地质体方位是未知的，经抛物面反射罩聚焦后的声场不一定朝向反射体，甚至与其背向，不利于接收反射信号。
7、现有的远探测声波测井仪采用的声波辐射器均放置于井孔泥浆中，由于井孔的存在，辐射器激励的大部分能量被牢牢束缚在井壁周围，产生沿井壁传播的各种非均匀波，仅少部分能量进入地层形成体波并向外传播。信号频率越高，井孔对声场的约束效应越明显。因此，需要改进远探测声波测井的声波辐射器，使得辐射器激励的声场能量尽可能多地进入地层。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置及其方法，以解决
技术介绍
中所提出的问题。
2、根据本公开的第一方面，提出了一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置，包括控制模块、机械推靠臂模块，以及激励模块，所述机械推靠臂模块由四个周向等间隔布置的机械推靠臂构成，分别为机械推靠臂一、机械推靠臂二、机械推靠臂三和机械推靠臂四，所述控制模块用于控制激励模块的工作模式以及机械推靠臂的张开和闭合，所述激励模块由四个换能器组成，分别为换能器一、换能器二、换能器三和换能器四。
3、优选的，所述机械推靠臂一、机械推靠臂二、机械推靠臂三和机械推靠臂四上均安装有极板，分别为极板一、极板二、极板三和极板四，所述激励模块安装在各极板上。
4、优选的，所述换能器一、换能器二、换能器三和换能器四均为瓦片状声波换能器。
5、优选的，还包括隔声体和接收阵列，所述接收阵列用于记录来自井周地质体的反射纵波和横波信号。
6、根据本公开的第一方面，提出了一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置的方法，推靠式声波辐射装置开始工作，控制各机械推靠臂使其张开，各推靠臂上的各瓦片状换能器贴紧井壁，控制瓦片状换能器的电压加载方式，分别获得两种工作模式：1、单极子工作模式；2、偶极子工作模式；单极子工作模式下，辐射装置主要向地层辐射纵波；在偶极子工作模式下，辐射装置主要向地层辐射横波；
7、井下工作时，机械推靠臂模块张开后，使激励模块贴紧井壁并向地层辐射声能量，进入地层并向四周传播的声波，在遇到声阻抗不连续界面时产生反射纵或横波，由接收阵列记录；
8、井下测量时，机械推靠臂模块张开；测量结束后，机械推靠臂模块闭合。
9、优选的，所述单极子工作模式由换能器一、换能器二、换能器三和换能器四同时加载同相电压进行激励，使各换能器能够同时发生膨胀或收缩；
10、所述偶极子工作模式由相邻的瓦片状换能器一和换能器二加载同相电压，其余的换能器三和换能器四加载反相电压进行激励，加载同相电压的换能器一和换能器二膨胀或收缩时，换能器三和换能器四发生收缩或膨胀，即为偶极子工作模式中x模式；更换相邻的换能器二和换能器三加载同相电压，其余的换能器一和换能器四加载反相电压进行激励，即为偶极子工作模式中y模式。
11、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
12、本专利技术的推靠式声波辐射装置工作时贴井壁放置，能够直接在地层中激励出声波信号，可以有效降低井壁对激励信号的阻挡作用，使得尽可能多的声波能量进入地层。推靠式声波辐射装置可以同时获得反射纵波和反射横波测量结果，通过二者的对比分析，能够进一步提高井周地质体的探测精度和可靠性。该推靠式声波辐射装置结构简单，研制成本低，测井数据的信噪比高，经济性和实用性较强，具有较为广阔的应用前景。
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1.一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置，其特征在于：包括控制模块(1)、机械推靠臂模块(2)，以及激励模块(3)，所述机械推靠臂模块(2)由四个周向等间隔布置的机械推靠臂构成，分别为机械推靠臂一(201)、机械推靠臂二(202)、机械推靠臂三(203)和机械推靠臂四(204)，所述控制模块(1)用于控制激励模块(3)的工作模式以及机械推靠臂的张开和闭合，所述激励模块(3)由四个换能器组成，分别为换能器一(301)、换能器二(302)、换能器三(303)和换能器四(304)。
2.如权利要求1所述一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置，其特征在于：所述机械推靠臂一(201)、机械推靠臂二(202)、机械推靠臂三(203)和机械推靠臂四(204)上均安装有极板，分别为极板一(211)、极板二(212)、极板三(213)和极板四(214)，所述激励模块(3)安装在各极板上。
3.如权利要求1所述一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置，其特征在于：所述换能器一(301)、换能器二(302)、换能器三(303)和换能器四(304)均为瓦片状声波换能器
4.如权利要求1所述一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置，其特征在于：还包括隔声体(4)和接收阵列，所述接收阵列用于记录来自井周地质体的反射纵波和横波信号。
5.一种如权利要求1～4任一所述的用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置的方法，其特征在于：推靠式声波辐射装置开始工作，控制各机械推靠臂使其张开，各推靠臂上的各瓦片状换能器贴紧井壁，控制瓦片状换能器的电压加载方式，分别获得两种工作模式：1、单极子工作模式；2、偶极子工作模式；单极子工作模式下，辐射装置主要向地层辐射纵波；在偶极子工作模式下，辐射装置主要向地层辐射横波；
6.如权利要求5所述一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置的方法，其特征在于：所述单极子工作模式由换能器一(301)、换能器二(302)、换能器三(303)和换能器四(304)同时加载同相电压进行激励，使各换能器能够同时发生膨胀或收缩；
...【技术特征摘要】
1.一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置，其特征在于：包括控制模块(1)、机械推靠臂模块(2)，以及激励模块(3)，所述机械推靠臂模块(2)由四个周向等间隔布置的机械推靠臂构成，分别为机械推靠臂一(201)、机械推靠臂二(202)、机械推靠臂三(203)和机械推靠臂四(204)，所述控制模块(1)用于控制激励模块(3)的工作模式以及机械推靠臂的张开和闭合，所述激励模块(3)由四个换能器组成，分别为换能器一(301)、换能器二(302)、换能器三(303)和换能器四(304)。
2.如权利要求1所述一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置，其特征在于：所述机械推靠臂一(201)、机械推靠臂二(202)、机械推靠臂三(203)和机械推靠臂四(204)上均安装有极板，分别为极板一(211)、极板二(212)、极板三(213)和极板四(214)，所述激励模块(3)安装在各极板上。
3.如权利要求1所述一种用于远探测声波测井的推靠式声波辐射装置，其特征在于：所述换能器一(...
【专利技术属性】
技术研发人员：本建林，刘超超，马博，杨贵前，赵博，何汉衡，
申请(专利权)人：兰州资源环境职业技术大学，
类型：发明
国别省市：
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