摘要：针对随钻单极子声波测井仪器无法随钻测量软地层横波速度的问题,设计了一种随钻四极子声波测井仪。该测井仪由Drilog;随钻测井系统、接收电路、扶正器、接收声系、隔声体、发射声系及发射电路组成。详细介绍了随钻四极子声波测井仪关键部件发射换能器、隔声体和接收声系的设计实现方法,并通过试验和模拟方法验证了这些关键部件的功能。该测井仪在新疆轮台KS3-B1Sa井进行了试验,测得了高质量单极子全波及四极子横波信号,且硬地层单极子全波中的横波时差与四极子横波时差吻合。现场试验表明,随钻四极子声波测井仪的功能达到了设计要求,可以随钻测量地层的横波速度,为准确评价地层提供测井数据。

摘要：实验室建立随钻四极子声波测井仪测试规范,对仪器的研制具有重要意义.本文采用三维有限差分方法研究了随钻四极子仪器在闭合及开口充液圆管中的波场,分析了各种分波及其频散特征,提出了采用随钻四极子0阶模式管波进行仪器标定的方法.深入分析了随钻四极子声波测井仪器在开口圆槽不同方位的四极子阵列信号及合成信号的差异,认为圆槽的开口角越小,越有利于提高管波信号的幅度.根据理论模拟结果设计了随钻四极子测井仪器标定圆槽,并在充液圆槽中进行了实验研究.实验观测到了随钻四极子0阶模式管波信号,其慢度值约为1125μs/m,与理论计算结果有很好的一致性.该方法为随钻四极子声波测井仪实验室标定方法提供了思路.

摘要：在声波测井仪器中,由单极子源辐射的全波列声波测井理论和技术已经得到了快速发展。但是全波列测井对纵横波的波形分离极为困难,处理方法非常复杂,而且在软地层中,岩石横波速度小于井内流体纵波声速,无法激发折射横波,从而无法测量地层横波速度,人们提出了利用多极源(偶极源和四极源)实现直接横波速度测井。文章介绍一种利用四极子源测量横波的声波测井仪的研制与应用,包括硬件设计、软件设计。

摘要：针对压电圆环弯曲振动机电转换性能较差的问题,提出了一种复合圆环弯曲振动换能器,它由一个径向极化的压电陶瓷内圆环和一个金属外圆环复合而成。基于能量原理推导得到了复合圆环弯曲振动的谐振频率和有效机电耦合系数,探讨了弯曲振动四极子模态特性与其结构尺寸间的关系。当压电圆环尺寸不变时,随外侧金属圆环壁厚增加,复合圆环弯曲振动四极子模态谐振频率上升,有效机电耦合系数迅速上升到极大值后缓慢下降。最后,设计制作了圆环换能器并对其谐振频率和有效机电耦合系数进行了实验测试,测试结果与解析结果和数值模拟结果吻合得较好。

摘要：在声波测井仪器中,由单极子源辐射的全波列声波测井理论和技术已经得到了快速的发展。但是全波列测井对纵横波的波形分离极为困难,处理方法非常复杂,而且在软地层中,岩石横波速度小于井内流体纵波声速,无法激发折射横波,从而无法测量地层横波速度。人们提出了利用多极源(偶极源和四极源)实现直接横波速度测井。但目前,国外三大测井公司公开发表的有关四极子源测井的资料非常少,仍然处于保密和技术封锁阶。本文介绍一种利用四极子源测量横波的声波测井仪的研制与应用,包括硬件设计、软件设计。

摘要：随着随钻声波测井技术的蓬勃发展,该技术已成功应用于地层纵波速度测量,但对地层横波速度测量,尤其是慢速地层横波速度测量则仍存在困难。应用圆柱坐标系下三维时域有限差分方法数值模拟了随钻多极子声波测井响应,通过计算所得模式波频散曲线以及随钻测井响应,对随钻测井环境下井孔内多极声场传播的特点和规律进行了详细分析。结果表明,在快速地层中,随钻偶极子声波测井响应主要由速度略低于地层横波速度的模式波和速度低于流体声速的模式波构成,而随钻四极子声波测井响应曲线主要由速度接近于地层横波速度的模式波和声速接近于流体声速的模式波构成;对慢速地层情况,随钻偶极子声波测井响应主要由钻铤弯曲模式波和地层弯曲波构成,随钻四极子声波测井响应则主要由地层四极子波构成;由于钻铤模式波对地层横波测量具有强烈干扰,并且地层弯曲波速度与地层横波速度有较大差别,因此随钻偶极子声波测井仪器在慢速地层中直接测量横波速度是不合适的;而地层四极子波在低频下不存在钻铤模式波或可以降低钻铤模式波对测量结果的干扰,且在低频时以地层横波速度传播,因此随钻四极子声波技术适合用于测量慢速地层横波速度。该结论为充分利用随钻声波测井信息和设计随钻声波测井仪器提供了理论依据。