一种基于柱面超声相控阵的井壁实时成像方法技术

一种基于柱面超声相控阵的井壁实时成像方法，所述方法包括：步骤1)所述地面控制器(1)控制超声相控阵探头(11)及井中仪器沿井轴方向匀速运动；步骤2)所述超声相控阵探头(11)对井壁在圆周方向上扫描一周，即不断地向井壁发射超声波并接收来自井壁的反射回波信号；步骤3)提取接收到回波信号的时间，由此计算井壁上每个点到井孔圆心的距离；步骤4)提取回波信号的峰值，并转化为井壁颜色数据；步骤5)将上述得到的井壁圆心距离和井壁颜色数据绘制成一个窄圆环带；步骤6)如果探测完成，转入步骤7)，否则，转入步骤1)，得到不同时刻的窄圆环带；步骤7)将所有时刻的窄圆环带连接起来组成井壁图像，完成三维成像过程。

A Real-time Borehole Wall Imaging Method Based on Cylindrical Ultrasound Phased Array

A real-time borehole wall imaging method based on cylindrical ultrasonic phased array is presented. The method includes: step 1) the ground controller (1) controls the ultrasonic phased array probe (11) and the borehole instrument to move uniformly along the borehole axis; step 2) the ultrasonic phased array probe (11) scans the borehole wall in the circumferential direction for one week, i.e. continuously transmits ultrasonic waves to the borehole wall and receives reflected echoes from the borehole wall. Step 3) Extract the time of receiving the echo signal and calculate the distance from each point on the wellbore to the center of the wellbore; Step 4) Extract the peak value of the echo signal and convert it into the color data of the wellbore; Step 5) Draw the distance between the wellbore center and the color data of the wellbore as a narrow ring band; Step 6) If the detection is completed, turn to step 7, otherwise, turn to step 1). The narrow annular bands at different times are obtained. Step 7) The narrow annular bands at all times are connected to form the borehole wall image and complete the three-dimensional imaging process.

【技术实现步骤摘要】
一种基于柱面超声相控阵的井壁实时成像方法
本专利技术涉及超声成像领域，具体涉及一种基于柱面超声相控阵的井壁实时成像方法。
技术介绍
在石油钻井和开采过程中，套管在保护井眼以及加固井壁，保证钻井顺利进行起着重要作用。但是由于井下环境恶劣，套管损坏数量逐年增加，套管壁的检测与防护已成为油田开发的重要工作。超声井壁成像检测技术是一种常用的油井井壁检测技术，通过利用井壁反射回波信息，识别多种类型的缺陷和井周情况，以图像的形式清晰直观地显示井壁的状况和特性。20世纪90年代开始逐渐出现了新一代的超声成像测井仪器，具有代表性的有Schlumberger的UBI(UltraSonicImager)以及BakerAtlas的CBIL(CircumferentialBoreholeImagingLog)等。这些常规的井壁声波测井成像仪器都采用单发单收的旋转式声波探头，仪器测井工作时，换能器探头以井轴为中心旋转并在井轴方向上移动，从而实现对井壁进行螺旋线方式的查扫。然而，这种工作方式具有如下几个缺点：(1)探测信号的信噪比低。由于采用单发单收的工作方式，如果遇到复杂或者较为恶劣的井眼条件，探测到的有用信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于柱面超声相控阵的井壁实时成像方法，该方法基于一种基于柱面超声相控阵的井壁成像系统实现，所述系统包括：地面控制器(1)、电源短节(2)、声系短节(4)和电路短节(3)；所述的声系短节(4)包括柱面超声相控阵探头(11)，该柱面超声相控阵探头(11)由若干个换能器阵元(6)周向排列成圆柱形；所述的电路短节(3)，用于根据地面控制器(1)发送的控制信号，控制柱面超声相控阵探头(11)中的各换能器阵元(6)沿周向实现超声波信号的聚焦发射和回波信号的聚焦接收，并将采集得到的回波数据发送给地面控制器(1)；所述的地面控制器(1)，用于根据接收到的回波数据进行成像；所述的电源短节(2)用于为系统...

【技术特征摘要】
1.一种基于柱面超声相控阵的井壁实时成像方法，该方法基于一种基于柱面超声相控阵的井壁成像系统实现，所述系统包括：地面控制器(1)、电源短节(2)、声系短节(4)和电路短节(3)；所述的声系短节(4)包括柱面超声相控阵探头(11)，该柱面超声相控阵探头(11)由若干个换能器阵元(6)周向排列成圆柱形；所述的电路短节(3)，用于根据地面控制器(1)发送的控制信号，控制柱面超声相控阵探头(11)中的各换能器阵元(6)沿周向实现超声波信号的聚焦发射和回波信号的聚焦接收，并将采集得到的回波数据发送给地面控制器(1)；所述的地面控制器(1)，用于根据接收到的回波数据进行成像；所述的电源短节(2)用于为系统供电；所述方法包括：步骤1)所述地面控制器(1)控制超声相控阵探头(11)及井中仪器沿井轴方向匀速运动；步骤2)所述超声相控阵探头(11)对井壁在圆周方向上扫描一周，即不断地向井壁发射超声波并接收来自井壁的反射回波信号；步骤3)提取接收到回波信号的时间，由此计算井壁上每个点到井孔圆心的距离；步骤4)提取回波信号的峰值，并转化为井壁颜色数据；步骤5)将上述得到的井孔圆心距离和井壁颜色数据绘制成一个窄圆环带；步骤6)如果探测完成，转入步骤7)，否则，转入步骤1)，得到不同时刻的窄圆环带；步骤7)将所有的窄圆环带连接起来组成井壁图像，完成三维成像过程。2.根据权利要求1所述的基于柱面超声相控阵的井壁实时成像方法，其特征在于，所述的电路短节(3)包括：数字电路板和模拟电路板；所述的模拟电路板包括：脉冲发射模块、开关阵模块和接收增益控制模块；所述的脉冲发射模块用于生成相控发射高压激励信号，并将相控发射高压激励信号发送至开关阵模块；所述的开关阵模块用于选通发射超声波信号和接收回波信号的换能器阵元(6)；所述的接收增益控制模块用于调制开关阵模块输出的回波信号增益；所述的数字电路板包括：CAN总线驱动模块、数字控制处理模块和AD采集与处理模块；所述的CAN总线驱动模块通过CAN总线与地面控制器(1)进行通信；所述的数字控制处理模块用于解析地面控制器(1)发送的控制命令，并完成对模拟电路板和AD采集与处理模块的控制；所述的AD采集与处理模块对接收增益控制模块输出的信号进行AD采集，并将AD采集到的回波数据经数字控制处理模块进行数据处理后，通过CAN总线驱动模块发送至地面控制器(1)。3.根据权利要求1所述的基于柱面超声相控阵的井壁实时成像方法，其特征在于，所述柱面超声相控阵探...

【专利技术属性】
技术研发人员：高大亮，师芳芳，张碧星，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11