用于测井系统的声学隔离器技术方案

一种用于衰减穿过工具的声学信号的声学隔离器，包括：多个Ｕ型链接单元（１１），每一个链接单元有两组耳部（１７，１８）；多个轭部单元（１２），适于装配在协同的耳部组之间；多个销（１３），用于连接所述的多个Ｕ型链接单元（１１）和所述多个轭部单元（１３），提供有限的灵活性适应。该隔离器可由金属或复合材料制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术适用于声学测井，更具体而言本专利技术涉及一种用于声学测井系统的声学隔离器。
技术介绍
用声学测井工具测量有套管的(cased)和没有套管的(uncased)钻孔的侧壁材料的特性是众所周知的。基本上，这种工具测量声波脉冲经过一段已知距离的侧壁材料的传播时间。在一些研究中，声波脉冲通过大地后的幅值和频率是被关注的。在它的最简单的形式中，声学测井仪(acoustic logger)包含一个或多个发射机传感器(transmitter transducers)用来周期性地向钻孔的周围地层发射声波信号。和发射器间隔一个已知的距离的一个或多个接收机传感器在声波通过周围地层后接收信号。信号传输和信号接收之间的时间差别用传感器之间的距离来除得到地层速度(formationvelocity)。如果传感器没有和钻孔侧壁接触，必须通过钻孔流体(borehole fluid)对时间延迟进行补偿。在这里的全部公开，除非其它限制，“速度”这个词应被当作声波场通过弹性介质时的传输速度。声波场采用不同的模式传输通过弹性介质。这些模式包括压缩的(compressional)或是P波，其中微粒沿着声波传播方向运动；横向剪切(transverse shear)或是S波，如果是各向同性介质，这种波可以沿两个正交方向偏振，微粒移动垂直于声波传播方向；Stonley波，即沿着钻孔的流体固体(fluid-solid)边界传输的导波；和传输通过钻孔流体(borehole fluid)本身的压缩波。也存在非对称的弯曲波，这将在后面讨论。P波传输通过流体和固体。剪切波不能在流体中存在。传输通过钻孔流体的压缩波可以在钻孔侧壁材料中模式转换为剪切波，这是由于介质的剪切波速度比钻孔流体(borehole fluids)的压缩波的速度快而产生的折射所造成的。如果不是这样，那么侧壁材料中的剪切波只能通过直接激发产生。在其它参数中，各种不同的传播模式通过他们的相对速度被加以鉴别。压缩波和剪切波的速度是传播介质的弹性系数和密度的函数。S波的速度，为了实际应用，应是P波的大约一半。Stonley波的速度可以比S波稍慢。传输通过钻孔流体的压缩(compressional)波场通常比地层剪切波慢，但是对于钻到某些软地层(soft formations)类型的钻孔，钻孔流体速度也许会比侧壁地层(sidewall formation)的S波速度快。弯曲波速度据说接近S波的速度，并且是声波激发频率的反比函数。有些作者将弯曲波称作赝瑞利(pseudo-Raleigh)波。在测井中，一项对不同声波传播模式的研究提供了有关地层的弹性常数的诊断信息，岩石纹理，流体常数，渗透性，岩石龟裂，水泥和井筒(well casing)粘合质量以及其他数据。典型地，声学测井工具的输出显示采用时域记录波形序列的形式，正如在钻孔中许多不同深度水平所看到的，每个波形序列包含许多交叠的事件代表所有波形场传输模式。为了数值分析，必须隔离各自的波形场模式。S波被特别关注。但是由于S波的到达时间晚于P波的到达时间，S波的事件经常被P波的后来的周期污染(contaminated)，并且被其它延迟到达的波场干扰。因而，已知的测井工具被设计成可以对不需要的波形加以压缩，这种压缩是通过硬件的敏感设计或是在后面的过程中使用合适的软件得以实现的。单极信号和双极信号都可以通过使用合适结构的传感器加以发射和接收。由于系统测量信号的传输时间，关键的是发射器和接收器之间的空间关系在探测过程中要基本保持为常数。对单极信号，发射器和接收器之间的距离应该基本保持常数。对双极信号，发射器和接收器之间的距离和转动取向在探测过程中都应维持恒定。众所周知的，声学发射器和声学接收器被放置在测井探测器方向相反的两端。探测器机身一般来说是合适的金属，诸如不锈钢或是类似的声导体。因而，为了阻止探测器上不需要的声波能量对通过地层的有用的声波能量的影响，需要在探测器上的发射器和探测器之间插入声学隔离器。除此之外，使用盘管(coiled tubing)或是钻探管(drill pipe)的声学工具的展开(deployment)已经在轴向和转动方向上增加了声学探测器的负荷。例如，高偏移(highly deviated)或是水平的井孔中，探测工具可以用钻探管展开。钻探管在展开或是抽取探测工具时，可以缓慢的旋转来减少管子与钻孔壁的摩擦阻力。即使是在测井序列(loggingsequence)中，残余的轴向和/或转动方向负荷也可以通过声学测井工具传输。现有的隔离器，大都使用索绳(wireline)展开(deployment)的方式，这种隔离器当在管子中传送测井仪遇到高负荷时，在轴向或转动方向上会脆弱或过分变形。例如，在1965年6月22日颁发给Schuster的US3191141描述了一个放置在一个发射器和一个接收器之间的有槽套管(slotted sleeve)隔离器。有槽布置为声波能量提供了一个蜿蜒的传播路径，延迟和衰减声波。有槽套管(slotted sleeve)对于那些只有单极发射器的工具来说通常足够了，但对于双极或是其它形式的多极发射是不够用的。而且，槽形结构在高轴向负荷情况下很脆弱。1989年10月10日颁发给A.Wignall等人的US4872526，颁发给Roberts等人的US5728978，和颁发给Lester等人的US5229553都使用了多个俘获弹性体(captured elastomeric)(通常是橡胶)、用来使穿过工具的信号衰减的部件。弹性体部件在管道传送的测井的高负荷下会在轴向和转动方向上发生不可接受的形变。，这种形变的结果导致测井结果不可接受的错误，特别是来自多极源(multi-pole sources)。需要一种声学隔离器，其柔韧度足够使其在偏移的钻孔中通过，但其强度足够保证测井工具的发射器和接收器之间的轴向和转动维度上的稳定性。
技术实现思路
本专利技术给出的系统和方法用于衰减声学测井工具中的穿过工具(throngh-tool)的声学信号。本专利技术的一个方面是一种用于衰减穿过的声学信号的声学隔离器，包括多个U型链接单元，每个链接单元有两组耳部(ears)。多个轭部用于配合耳部组之间的合作。多个销(pins)用于连接多个U型链接单元和多个轭部从而提供有限的弯曲柔量(flexural compliance)。另一方面是一种系统用于决确定一个井孔的周围地层的声学特性，包括一个管状单元从一个表层位置延伸到被研究地层的深孔。一个声学测井工具被附加在接近管状单元的底端，在那里声学测井工具有一个发射器部分；一个接收器部分；和一个销拴连接声学隔离器用来衰减穿过工具(through-tool)的声学信号。在一个实施例中，一种对井孔周围地层进行声学研究的方法包括向井孔内传送一个声学测井工具。至少一个声波源被激活用于在地层和测井工具中产生声学信号。穿过工具的声学信号的衰减通过使用一个声学隔离器，它包括多个U型链接单元通过多个轭部协同地销拴在一起。通过地层的信号和衰减的穿过工具的信号是用至少一个接收器接收，这个接收器位于声学隔离器上与声源相对的另一边上的接收器部分中。附图说明为了更加详细的理解本专利技术，参考以下描述的优选实施例以及相关图示，其中相似的单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于衰减穿过工具的声学信号的声学隔离器，包括：ａ．多个Ｕ型链接单元，每一个链接单元有两组耳部；ｂ．多个轭部单元；以及ｃ．多个销，用于连接所述的多个Ｕ型链接单元和所述多个轭部单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-1-16 10/345,7301一种用于衰减穿过工具的声学信号的声学隔离器，包括a.多个U型链接单元，每一个链接单元有两组耳部；b.多个轭部单元；以及c.多个销，用于连接所述的多个U型链接单元和所述多个轭部单元。2.权利要求1中的装置，还包括一对端帽，用于将一个发射器部分和一个接收器部分与所述隔离器相连。3.权利要求1中的隔离器，其中每个链接单元和每个轭部单元有一个轴向孔用来通过至少一根电线。4.权利要求1中的声学隔离器，其中声学隔离器由(i)金属材料，以及(ii)复合材料，中的至少一种制成。5.权利要求1中的隔离器，其中每一个耳部的端表面基本上是平的，用于为所述的隔离器提供一个预定的有限灵活运动。6.一种用于确定井孔周围的地层的声学特性的系统，包括a.一个管状单元，从一个表面位置到一个关心的井下地层在井孔中延伸；b.一个声学测井工具，被附加在接近所述管状单元的底端，所述的声学测井工具具有i.一个发射器部分；ii.一个接收器部分；以及iii.一个销拴连接声学隔离器，用于衰减穿过工具的声学信号。7.权利要求6所述的系统，其中发射器部分包括至少一个声源。8.权利要求7所述的系统，其中所述的至少一个声源是(i)单极源，以及(ii)多极源的其中之一。9.权利要求8所述的系统，其中多极源是一个二极源。10.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯雷丁，赫伯特贝姆格拉本，查尔斯哈特曼，窦格拉斯J派特森，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]