[发明专利]自动声波测井仪及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程物探岩层结构检测技术领域，尤其涉及一种自动声波 测井仪及方法。

背景技术

声波测井是测量和记录井剖面上层岩的声学性质，如岩石的声速、声幅 等的一种测井方法。声波测井仪是通过采集声波在岩层和介质中的传播特性 数据，从而检测出岩层的地质特性和技术状况的一种装置。通过采集不同位 置，对所得到的各类介质的声波参数测试分析，具体包括纵波测试分析、横 波测试分析和三分量测试分析，从而对这一位置的强度、缺陷等进行评估。 声速可以计算地层孔隙度、岩石力学参数、地应力和地层压力；声幅可以研 究固井质量,观察岩壁情况、裂缝和套损；声波频率可以研究油井串槽和岩 下流体的流动情况，测量数据可用于岩性识别、孔隙度计算、井眼稳定性预 测等，应用十分广泛。

利用声波测井仪测量岩层中某点的地质结构，就必须知道此点的具体位 置。然而，现有的方法主要是先通过采集岩层中不同点位的声波信号，然后 手动测出这些点位的具体位置，通过对声波信号的分析，从而得出这些位置 的地质结构。此方法操作麻烦，探测装置每采集一个点位的声波数据，就需 手动的测量此点的位置，以得到具体的位置信息。特别在岩层较深且测量点 位密集的情况下，测得的位置不仅存在较大的误差，而且需花费大量时间和 精力。因此，研发高效率，高精度，高稳定性的自动测位装置，使声波测井 仪在采集过程中自动获取位置，有着极强的现实意义。

发明内容

本发明提供一种自动声波测井仪及方法，实现了测量分析装置和采样 装置一体化和测量过程的自动化。

为达上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种自动声波测井仪，包括：

声波测井换能器、编码器无线测位装置、声波数据传输电缆、工控计 算机和声波数据采集卡；

其中，所述声波测井换能器与所述声波数据传输电缆的一端连接，用 于根据采样位移间隔自动采集声波数据，并发送给所述工控计算机；

所述声波数据传输电缆，用于控制所述声波测井换能器在岩层中的移 动及声波数据传输；

所述编码器无线测位装置用于实时测量所述声波测井换能器的位移 值，并发送给所述工控计算机；

所述声波数据采集卡用于控制所述声波测井换能器按照所述采样位 移间隔自动采集所述声波数据；

所述工控计算机用于根据接收到的所述位移值，设置采样位移间隔， 并发送给所述声波数据采集卡；对所述声波数据进行分析处理。

上述自动声波测井仪中，所述编码器无线测位装置包括：高精度增量 式编码器、计数模块、无线通信模块及电源模块；

所述电源模块用于为所述编码器和所述计数模块提供电能；所述高精 度增量式编码器用于产生两相相位差为90°的方波脉冲，并将所述方波脉 冲传送给所述计数模块；所述计数模块用于根据所述方波脉冲获得计数 值；所述无线通信模块用于将所述计数值发送给所述工控计算机；

相应的，所述工控计算机用于根据所述计数值获得所述位移值。

上述自动声波测井仪中，还包括：三脚架；用于固定所述编码器无线 测位装置；

所述三脚架上设置有滑轮，所述滑轮与所述编码器无线测位装置相 接，所述滑轮随着所述声波数据传输电缆的移动而转动，带动所述编码器 无线测位装置转动，实时测量所述声波测井换能器的位移值。

上述自动声波测井仪中，所述编码器无线测位装置通过无线串口将所 述位移值发送给所述工控计算机。

上述自动声波测井仪中，所述工控计算机具体用于根据所述声波数 据，通过声波参数测试分析对岩层的强度和缺陷进行检测评估。

上述自动声波测井仪中，所述声波测井换能器为TH－1FnS型一发多 收串式声波测井换能器，包括一个声波发射端和多个声波接收端；所述声 波发射端用于发射声波信号，所述声波接收端用于接收井旁地层界面反射 回井中的声波信号和沿井壁地层传播的滑行波信号，并将采集到到所述声 波数据发送给所述工控计算机。

上述自动声波测井仪中，所述声波数据采集卡包括可编程门电路 FPGA和硬件电路。

上述自动声波测井仪中，所述声波数据传输电缆包括一根发射线缆和 两根接收线缆。

一种自动声波测井方法，包括：