声波传感器、声波测井仪及测井方法技术

本发明专利技术提供了一种声波传感器、声波测井仪及测井方法，涉及测井技术领域，解决了子波的余振对子波首波识别的影响较大的技术问题。该声波传感器包括用于发出准阶跃机械脉冲的振动膜，以及振动膜策动单元和振动膜复位单元；所述振动膜策动单元用于推动所述振动膜，使所述振动膜产生准阶跃机械脉冲的上升段；所述振动膜复位单元用于带动所述振动膜复位，使所述振动膜产生准阶跃机械脉冲的下降段。

【技术实现步骤摘要】
声波传感器、声波测井仪及测井方法
本专利技术涉及测井
，尤其是涉及一种声波传感器、声波测井仪及测井方法。
技术介绍
传统声波测井仪器的测井方法，是通过一个声波发射传感器向井筒发射一个一定频率范围的声波波列，再通过一个接收传感器，接收该波列通过井眼内的流体、井壁(套管、水泥环)、地层，以及井眼周围的裂缝等对象传输和反射的结果(信号)，来检测和井眼内流体、井壁、地层，以及井眼周围的裂缝等相关对象的声学和力学特征。从发射传感器发出的声波信号，如果只以一种模式(例如纵波)，沿一条路径(例如沿井壁滑行)传输，则接收传感器接收到的信号，相比于以同样的接收传感器在发射传感器最近处接收的信号，只会出现幅度衰减和时间延迟，在形态上不会出现差异，这种情况接收的波形称为子波。在实际测井过程中，从发射传感器发出的声波会以几种主要模式(纵波、横波、斯通利波等)，沿多条路径传播和反射，实际测井过程中接收到的信号，是多个不同幅度、不同延时的子波相互叠加的结果。传统的声波测井主要关注声波以两种模式(即纵波和横波)，沿几条关键路径(沿井壁滑行、从水泥环的两个界面反射、从裂缝反射等)的子波的到达时差，以及幅度衰减。因为子波有一定的长度，在实际测井过程中所接收到的波形中，各子波会叠加在一起，所以在工程上常常是以对各子波首波的处理，来代替对整个子波处理。也就是以各子波首波的到达时间和幅度，来代替子波的到达时间和幅度。因此，传统声波测井接收和处理的信息主要是子波波列的首波，包括首波幅度和首波的到达时间。传统的发射传感器中的力学系统具有一个固有频率，并且一般工作在谐振模式。虽然在有些设计中也考虑尽量发射出较短的子波波列，以便首波集中更多的能量，方便区分通过不同路径和不同振动模式传输的声波子波波列，但是限于发射传感器的力学系统的基础结构，所发出的波列总会包括几个余振。这样当接收传感器和发射传感器的距离较小时，从发射传感器发出的信号通过各种路径或不同振动模式(纵波、横波、斯通利波等)，传输到接收传感器的声波波列中各子波很容易叠加在一起，对于区分通过不同路径，或按不同振动模式到达的子波波列带来困难。如前所述，即使采用识别首波来代替对子波的识别，也常常因为先到达的子波的余振和后到达的子波的首波叠加在一起，影响对子波首波的识别。因此，采用现有的声波测井仪器，子波的余振对子波首波识别的影响较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种声波传感器、声波测井仪及测井方法，以解决子波的余振对子波首波识别的影响较大的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种声波传感器，包括用于发出准阶跃机械脉冲的振动膜，以及振动膜策动单元和振动膜复位单元；所述振动膜策动单元用于推动所述振动膜，使所述振动膜产生准阶跃机械脉冲的上升段；所述振动膜复位单元用于带动所述振动膜复位，使所述振动膜产生准阶跃机械脉冲的下降段。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述振动膜策动单元包括超磁致伸缩部件和线圈；所述超磁致伸缩部件的一端紧贴所述振动膜；所述线圈缠绕在所述超磁致伸缩部件外围。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述振动膜复位单元为弹性装置。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该声波传感器还包括底座；所述振动膜策动单元和所述振动膜复位单元设置在所述振动膜与所述底座之间。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述振动膜为平板形或楔形。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述振动膜与所述振动膜复位单元为一体式结构。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述振动膜为圆筒形、鼓形或哑铃型。第二方面，本专利技术实施例还提供一种声波测井仪，包括上述的声波传感器。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述声波传感器设置在皮囊中，所述皮囊中充满绝缘液体。第三方面，本专利技术实施例还提供一种采用上述的声波测井仪的测井方法，所述声波传感器包括发射传感器和接收传感器；所述测井方法包括：利用声波传感器向井内发出准阶跃机械脉冲；利用接收传感器接收反馈信号；根据所述反馈信号的频率，计算共振体的大小；根据共振波形在时间轴上的位置，计算共振体与所述声波测井仪之间的距离。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的声波传感器包括振动膜、振动膜策动单元和振动膜复位单元。其中，振动膜策动单元能够推动振动膜，使振动膜高速移动，产生准阶跃机械脉冲的上升段；振动膜复位单元能够带动振动膜复位，使振动膜缓慢复位，产生准阶跃机械脉冲的下降段。因此，振动膜能够先后在振动膜策动单元和振动膜复位单元的作用下，发出准阶跃机械脉冲，具有快速策动、缓慢复位的特点。准阶跃机械脉冲的上升段极短，而下降段很长，所以准阶跃机械脉冲的绝大部分能量都集中在上升段，显著提高了首波在子波中能量的比重；而准阶跃机械脉冲的下降段(余振)的能量非常小，其对首波的影响可以忽略。因此，采用本专利技术实施例提供的声波传感器，能够有效降低子波余振对子波首波的影响，从而提高了子波的识别效率。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的发射传感器的示意图；图2为本专利技术实施例提供的发射传感器发出的准阶跃机械脉冲的波形图；图3为现有的声波波列的波形图；图4为本专利技术实施例一提供的另一种发射传感器的示意图；图5为本专利技术实施例二提供的发射传感器的示意图；图6为本专利技术实施例二提供的另一种发射传感器的示意图；图7为本专利技术实施例三提供的第一种发射传感器的示意图；图8为本专利技术实施例三提供的第二种发射传感器的示意图；图9为本专利技术实施例三提供的第三种发射传感器的示意图；图10为本专利技术实施例四提供的发射传感器的立体示意图；图11为本专利技术实施例四提供的发射传感器的剖面示意图；图12为本专利技术实施例四提供的发射传感器的另一剖面示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有的声波测井仪器，子波的余振对子波首波识别的影响较大。基于此，本专利技术实施例提供发射传感器以及声波测井仪，以解决子波的余振对子波首波识别的影响较大的技术问题。实施例一：本专利技术实施例提供一种声波传感器，用于远探测声波，具体用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波传感器，其特征在于，包括用于发出准阶跃机械脉冲的振动膜，以及振动膜策动单元和振动膜复位单元；所述振动膜策动单元用于推动所述振动膜，使所述振动膜产生准阶跃机械脉冲的上升段；所述振动膜复位单元用于带动所述振动膜复位，使所述振动膜产生准阶跃机械脉冲的下降段。

【技术特征摘要】
1.一种声波传感器，其特征在于，包括用于发出准阶跃机械脉冲的振动膜，以及振动膜策动单元和振动膜复位单元；所述振动膜策动单元用于推动所述振动膜，使所述振动膜产生准阶跃机械脉冲的上升段；所述振动膜复位单元用于带动所述振动膜复位，使所述振动膜产生准阶跃机械脉冲的下降段。2.根据权利要求1所述的声波传感器，其特征在于，所述振动膜策动单元包括超磁致伸缩部件和线圈；所述超磁致伸缩部件的一端紧贴所述振动膜；所述线圈缠绕在所述超磁致伸缩部件外围。3.根据权利要求1所述的声波传感器，其特征在于，所述振动膜复位单元为弹性装置。4.根据权利要求1所述的声波传感器，其特征在于，还包括底座；所述振动膜策动单元和所述振动膜复位单元设置在所述振动膜与所述底座之间。5.根据权利要求1所述的声波传感器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李代甫，
申请(专利权)人：北京紫贝龙科技股份有限公司，李代甫，
类型：发明
国别省市：北京,11