[发明专利]一种随钻测井井径测量系统

说明书

一种随钻测井井径测量系统，其包括：至少三个超声相控阵探头，超声相控阵探头安装在钻铤的外壁上，其中，超声相控阵探头包含多个弧形排布的超声探头元，其中，处于中间位置的超声探头元的表面与钻铤外壁平行；数据处理电路，其与各个超声相控阵探头连接，用于根据各个超声相控阵探头传输来的测量信号确定随钻测井的井径。本系统利用超声相控阵技术，在钻井过程中可以进行井径测量，该系统能够有效降低由于仪器倾斜、井壁凹凸不平等原因造成的测量数据错误或者缺失带来的影响。

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种随钻测井井径测量系统。

背景技术

在随钻测井诸多测量参数中，井径信息是一个重要的决策参数。井径参数不仅能够直观形象的反映井壁稳定性，例如钻井过程中经常出现的缩径、坍塌卡钻和井眼扩大等状况，而且还能辅助中子和电阻率测井校正，估算固井所需水泥浆量，定位石油开采过程中裂缝的位置。现有的井径测量方式主要有机械臂测量和非接触式测量两种方法，其中非接触式测量又包括磁法检测和超声检测，而磁法检测多用于套损的检测。

目前，利用超声反射法检测井壁信息是一项成熟的技术，由此延伸出了超声成像测井和井下电视技术。如图1所示，随钻超声井径测量是把单个或2个超声换能器101安装在钻铤短节100上，超声换能器101能够发射500kHz的超声脉冲，超声脉冲通过钻井液103达到井壁102并被井壁102所反射，超声换能器101能够接收来自井壁102反射回的超声波。通过检测超声回波时差和井内泥浆声速，也就能够获取超声换能器到井壁的距离，这种测量方法易受仪器偏心的影响，测量精度较低。后来采用如图2所示的钻铤上布置3个超声换能器的方式，这种方式可以解决仪器偏心对测量结果的影响，实现了高精度、偏心修正的随钻井径测量。

但是，无论采用单个、2个还是3个超声换能器的测量方式，均存在由于仪器倾斜或者井壁凹凸不平，超声换能器接收不到来自井壁反射回的超声波，从而造成井径测量数据不准或者数据缺失。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种随钻测井井径测量系统，所述系统包括：

钻铤；

至少三个超声相控阵探头，所述超声相控阵探头安装在所述钻铤的外壁上，其中，所述超声相控阵探头包含多个弧形排布的超声探头元，其中，处于中间位置的超声探头元的表面与所述钻铤外壁平行。

根据本发明的一个实施例，所述超声相控阵探头还包括：

超声波激发电路，其包括多个激发脉冲通道，所述多个激发脉冲通道与所述多个超声探头元一一对应连接以用于激发对应的超声探头元发射相应的超声波。

根据本发明的一个实施例，所述超声波激发电路按照所述超声探头元的排布顺序依次激发各个超声探头元。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

数据处理电路，其与各个超声相控阵探头连接，用于根据各个超声相控阵探头传输来的测量信号确定随钻测井的井径。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理电路配置为先检测超声相控阵探头中心位置处的超声探头元的反馈信号，其中，

如果中心位置处的超声探头元存在反馈信号，则将所述中心位置处的超声探头元所发出的反馈信号作为该超声相控阵探头的测量信号；

如果中心位置处的超声探头元没有反馈信号，则将需要检测的超声探头元逐次向两侧径向扩散直至检测到反馈信号，将检测到的反馈信号作为该超声相控阵探头的测量信号。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理电路包括：

测距数据生成模块，其与各个超声相控阵探头连接，用于根据所述超声相控阵探头传输来的测量信号生成对应于该超声相控阵探头的测距数据；