一种随钻声波前探测井装置及测井方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种随钻声波前探测井装置及测井方法，属于地球物理勘探领域，旨在解决随钻声波测井技术不易实现前探的问题。测井装置中的随钻四极子声波测井声系短节采用上发下收的声系结构设计，可天然分离直达波和界面散射波，便于数据处理且提升了钻遇率。通过随钻四极子声波测井声系短节和钻头噪声采集装置的结合能够实时对钻头前探地质体的探测，为随钻地质导向提供钻头前方的界面信息，解决了随钻声波测井技术不易实现前探的问题。测井方法对滤波后的随钻阵列声波测井数据进行预处理，能够判断是否有来自钻头前探界面的散射波信号，施工人员根据传输的数据选择钻井计划，降低了钻井施工风险，在随钻声波测井领域具有较好的应用前景。较好的应用前景。较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种随钻声波前探测井装置及测井方法


[0001]本专利技术属于地球物理勘探
，涉及一种随钻声波前探测井装置及测井方法。

技术介绍

[0002]随着随钻技术的发展，随钻前探和随钻远探技术成为研究的热点。随钻前探与随钻远探技术有利于随钻油藏描述和随钻地质导向，及时识别前方“甜点”及储层边界，及时调整井眼轨迹和钻井工程参数，更好地引导钻头钻达“甜点”，提高储层钻遇率和单井产量，降低开采成本。未来随钻前探与随钻远探技术将会探测得更多、更准、更远、更快，在随钻油藏描述和随钻地质导向方面发挥更大的作用，并成为智能钻井、智能油田的重要组成部分。
[0003]随钻前探技术主要包括随钻声波前探技术和随钻方位电磁波前探技术两类。目前，随钻电法远探
‑
前探技术能够综合利用包括地层电导率、井下流体特性等在内的多种信息，通过反演的手段，识别数十米外的地层、油藏边界，相较传统的测井技术其探测距离大大提升，主要应用于随钻油藏描绘和地质导向。在随钻声波方面，国际各大油服公司在反射声波成像测井方面开展了方法和应用研究，虽取得了一些进展，但进步较慢。目前市场上广泛应用的随钻声波测井仪主要包括威德福的ShockWave、贝克休斯的SoundTrak、哈里伯顿的QBAT、斯伦贝谢的SonicScope，这些仪器主要用于获取井周岩石的声速等信息，由于离钻头距离较远，难以实现前探功能。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种随钻声波前探测井装置及测井方法，旨在解决现有技术中随钻声波测井技术不易实现前探的缺陷性技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术提出的一种随钻声波前探测井装置，包括随钻四极子声波测井声系短节、钻头噪声采集装置和钻头，所述随钻四极子声波测井声系短节和钻头噪声采集装置均安装在钻头和随钻钻杆之间，所述随钻四极子声波测井声系短节的一端和所述随钻钻杆相连，所述随钻四极子声波测井声系短节的另一端和所述钻头噪声采集装置的一端相连，所述钻头噪声采集装置的另一端和所述钻头相连。
[0007]优选地，所述随钻四极子声波测井声系短节包括四极子声源发射组件和声波接收阵列；
[0008]所述四极子声源发射组件的一端与所述随钻钻杆相连，所述四极子声源发射组件的另一端和所述声波接收阵列的一端相连，所述声波接收阵列的另一端和所述钻头噪声采集装置相连；
[0009]所述声波接收阵列用于接收所述四极子声源发射组件发射的随钻四极子阵列声波测井数据。
[0010]优选地，所述四极子声源发射组件的一端与所述随钻钻杆通过钻铤扣连接，所述
四极子声源发射组件的另一端和所述声波接收阵列的一端通过钻铤扣连接，所述声波接收阵列的另一端和所述钻头噪声采集装置的一端通过钻铤扣连接，所述钻头噪声采集装置的另一端和所述钻头通过钻铤扣连接。
[0011]优选地，所述四极子声源发射组件和所述声波接收阵列之间的源距为1m。
[0012]本专利技术提出的一种随钻声波前探测井装置的测井方法，包括如下步骤：
[0013]根据随钻四极子声波测井声系短节采集随钻四极子阵列声波测井数据，根据钻头噪声采集装置采集钻头的噪声数据；
[0014]对噪声数据进行频谱分析，获取噪声数据的频带范围，在此基础上，对随钻四极子声波测井数据进行滤波，再处理滤波后的阵列波形；
[0015]对滤波后的随钻阵列声波测井数据进行预处理，分析是否有来自钻头前探界面的散射波信号；
[0016]若未提取到来自钻头前方界面的散射波信号，则钻头前方无界面，继续钻进；若提取到来自钻头前探界面的散射波信号，则计算到钻头前探的界面距离，制定下一步钻井计划。
[0017]优选地，对随钻四极子声波测井数据进行带通滤波。
[0018]优选地，利用波形相干叠加法处理滤波后的阵列波形，波形相干叠加法的表达式如公式(1)所示：
[0019][0020]其中，X
m
(t)是N个声波测井仪器接收换能器阵列中的第m个接收换能器，d是声波测井仪器接收换能器之间的间隔，T是时间窗T
w
的位置，v是速度区间中的某一速度值，t为前探界面的散射波信号到钻头的时间。
[0021]优选地，对滤波后的随钻阵列声波测井数据进行二维傅里叶变换，即变换到频率F
‑
波数K域。
[0022]优选地，在有来自钻头前探界面的散射波信号时，利用地层横波速度v
s
，计算到钻头前探的界面距离。
[0023]优选地，对整个声波波形或者波形中的某一时段以及给定的速度区间，根据公式(1)计算出二维相关函数Corr(v,T)，当二维相关函数Corr(v,T)取极大值时对应的v值为地层横波速度v
s
。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术提出了一种随钻声波前探测井装置，与现有技术方案相比，本专利技术通过在钻头附近安装钻头噪声采集装置和随钻四极子声波测井声系短节，大大提升了钻头前方界面散射信号的信噪比，由于随钻四极子声波测井声系短节采用上发下收的声系结构设计，可天然分离直达波和界面散射波，便于数据处理，还能够实时探测大大提升了钻遇率。本专利技术采用近钻头随钻四极子声波测井声系短节来实现钻头前探界面探测，对提升石油、天然气的钻遇率中至关重要的，为随钻声波测井提供了新的应用前景。本专利技术提出的随钻声波
前探测井装置，通过随钻四极子声波测井声系短节和钻头噪声采集装置的结合能够实时对钻头前探地质体的探测，为随钻地质导向提供钻头前方的界面信息，解决了随钻声波测井技术不易实现前探的问题，从而降低钻井施工风险、提高钻井速率。
[0026]进一步地，四极子声源发射组件和声波接收阵列之间的源距为1m，既能够保证测量的准确性及测量效果，又能让整个仪器长度短，方便施工。
[0027]本专利技术提出了一种随钻声波前探测井装置的测井方法，对噪声数据进行频谱分析，获取噪声数据的频带范围，同时对随钻四极子声波测井数据进行滤波，消除钻井噪声对声波数据的影响，对滤波后的随钻阵列声波测井数据进行预处理，能够判断是否有来自钻头前探界面的散射波信号，施工人员根据传输的数据选择钻井计划，降低了钻井施工风险，而且该方法操作简单，在随钻声波测井领域具有较好的应用前景。
[0028]进一步地，对滤波后的随钻阵列声波测井数据进行二维傅里叶变换，能很好地刻画信号的频率特性。
[0029]进一步地，采用带通滤波能够只让指定的一个频段内的信号通过，其他频率的信号都抑制。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的随钻声波前探测井装置结构示意图；
[0031]图2为本专利技术的随钻声波前探测井方法流程图；
[0032]图3为本专利技术的随钻四极子声波阵列声波波形图；
[0033]图4为本专利技术来自钻头前方界面的随钻四极子阵列散射波波形图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随钻声波前探测井装置，其特征在于，包括随钻四极子声波测井声系短节、钻头噪声采集装置(3)和钻头(4)，所述随钻四极子声波测井声系短节和钻头噪声采集装置(3)均安装在钻头(4)和随钻钻杆之间，所述随钻四极子声波测井声系短节的一端和所述随钻钻杆相连，所述随钻四极子声波测井声系短节的另一端和所述钻头噪声采集装置(3)的一端相连，所述钻头噪声采集装置(3)的另一端和所述钻头(4)相连。2.根据权利要求1所述的随钻声波前探测井装置，其特征在于，所述随钻四极子声波测井声系短节包括四极子声源发射组件(1)和声波接收阵列(2)；所述四极子声源发射组件(1)的一端与所述随钻钻杆相连，所述四极子声源发射组件(1)的另一端和所述声波接收阵列(2)的一端相连，所述声波接收阵列(2)的另一端和所述钻头噪声采集装置(3)相连；所述声波接收阵列(2)用于接收所述四极子声源发射组件(1)发射的随钻四极子阵列声波测井数据。3.根据权利要求2所述的随钻声波前探测井装置，其特征在于，所述四极子声源发射组件(1)的一端与所述随钻钻杆通过钻铤扣连接，所述四极子声源发射组件(1)的另一端和所述声波接收阵列(2)的一端通过钻铤扣连接，所述声波接收阵列(2)的另一端和所述钻头噪声采集装置(3)的一端通过钻铤扣连接，所述钻头噪声采集装置(3)的另一端和所述钻头(4)通过钻铤扣连接。4.根据权利要求2所述的随钻声波前探测井装置，其特征在于，所述四极子声源发射组件(1)和所述声波接收阵列(2)之间的源距为1m。5.采用权利要求1～4中任意一项所述的随钻声波前探测井装置的测井方法，其特征在于，包括如下步骤：根据随钻四极子声波测井声系短节采集随钻四极子阵列声波测井数据，根据钻头噪声采集装置(3)采集钻头(4)的噪声数据；对噪声数据进行频谱分析，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹骁，李玉霞，王国平，胡凯利，杨居朋，李勇，陈强，陈辉，黄飞，骆庆锋，刘枭，史超，
申请(专利权)人：中国石油集团测井有限公司，
类型：发明
国别省市：