[发明专利]一种强声脉冲测井系统

说明书

技术领域

本发明涉及测井技术领域，具体为一种强声脉冲测井系统。

背景技术

在油田勘探与开发过程中，测井是确定和评价油气层的重要手段之一，也是解决一系列地质问题的重要手段，它能直接为石油地质和工程技术人员提供各项资料和数据。复杂地质条件下，石油储层准确评价、油藏管理和优化、油气生产监测、老油田二次开发及深海油气资源勘探，都急需突破井间测井声波层析成像技术。

目前，井下震源虽然类型繁多，如炸药、电火花、重锤、压电陶瓷、叠盘、轨道（偏心轮）、气枪和可控震源等，但由于这些设备必须置于井中，对设备体积小、耐高温、耐高压的要求很高，因此真正性能优越而可靠的产品并不多。即便是美英等国产品，其某些关键技术指标仍然不能满足高分辨、高精度和大深度测井声波层析成像分析的技术要求。

常规测井技术适用于单井测量，能够反映井眼附近地层信息，但其探测深度一般都比较浅，难以给出区域地层信息尤其是井间地层信息；地震探测使用了远距离声探测技术，虽然探测范围大，但其分辨率低，难以高效胜任当前的探测任务。美国Bolt公司的脉冲式气枪震源，激发能量较强、性能稳定。但是其管波强、并且体积庞大，很难用于深井的探测。美国西南石油公司的电火花震源，激发深度大、震源能量大、信号频带宽。但是它对井筒破坏作用大，并且电极易损耗。中国专利“井间电磁测井系统”（申请号：CN102704925A）发明了一种利用电磁进行井间测井的系统。但是该发明中发射电源功率有限，其对金属套管井可探测间距仅约200米，无法对井间距较大的井进行探测。此外，井间电磁测井还需要克服电磁波在金属套管等导磁介质中的发射与接收问题，是一项具有很大技术难度的探测技术。

随着水下等离子体强声技术的突破性进展和在体外冲击波碎石、管道除垢、食品卫生和污水处理、海洋地质勘探、水下目标探测和超宽带信号源等领域取得的显著成果和成功应用，为我们提供了一个新思路——将水下等离子体强声源作为井下震源。利用强声脉冲进行井间测井。

水下等离子体强声源工作原理是液电效应，它是指高功率脉冲电源对电极间隙内的水介质负载进行高电压、大电流的脉冲放电时，所产生的巨大的声脉冲以及其他的物理、化学等多种效应。

水下等离子体强声源发射声功率大（声源级可达240dB以上），并可通过反射聚焦技术形成指向性好的高强度声波，且具有脉宽窄、易控制等优点，将是一种能较好满足高分辨率、高精度和大深度测井声波层析成像分析技术需求的井下震源。

经调研国外对于该测井系统处于研究阶段，国内尚未发现利用水下等离子体强声脉冲产生的震源和井间声波检测系统。

发明内容

要解决的技术问题

针对井下装备体积小、耐高温和高压的特殊需求，测井信号作为一种宽带微弱信号，传感器性能直接关系到井下声波检测的灵敏度和保真度的特点，结合水下等离子体强声源发射声功率大、可聚焦、脉宽窄、易控制等优势，本发明提出了一种强声脉冲测井系统，该系统利用水下等离子体电声转换原理来产生强声源，通过井间声波检测系统实现井间声波检测。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种强声脉冲测井系统，其特征在于：包括井下等离子体强声源、井下接收数传系统以及井上强声测井操控处理系统；

所述井下等离子体强声源由主控系统、充电系统、储能单元、触发开关、等离子体放电电极、聚能反射罩和声源井下密封舱组成；声源井下密封舱提供井下等离子体强声源稳定工作环境；主控系统控制充电系统对储能系统进行充电，并控制触发开关启动等离子体放电电极；等离子体放电电极位于聚能反射罩的焦点处；

所述井下接收数传系统由接收传感器阵列、前置放大器、数据采集单元、数传系统井下密封舱和井下遥传短节组成；数传系统井下密封舱提供井下接收数传系统稳定工作环境；接收传感器阵列接收井下声波，并将接收信号经过前置放大器放大滤波处理传入数据采集单元；数据采集单元对传入的信号进行AD转换，并缓存数据；数据采集单元通过CAN总线接口与井下遥传短节挂接，接收参数设置和启动命令；井下遥传短节通过数据总线与井上遥传节点通信，接收井下操作命令，并实时上传井下采集数据；

所述井上强声测井操控处理系统由同步操控系统、发射端的馈电控制系统、接收端的井上遥传节点及数据记录与分析系统和测井绞车组成；同步操控系统控制馈电控制系统和井上遥传节点及数据记录与分析系统；馈电控制系统为井间强声脉冲测井系统提供电力；井上遥传节点及数据记录与分析系统对从井下遥传短节上传的声波信号进行声波层析成像分析，获取被测地层的相应物理参数。