[发明专利]一种随钻方位声波测井数据采集方法

说明书

本发明属于随钻测井技术领域，具体涉及一种随钻方位声波测井数据采集方法。随钻声波测井仪器在某一深度处随钻具旋转时，采用方位等间隔模式采集数据：以方位间隔Δθ将井周分成m个扇区，当随钻声波测井仪器的工具面角位于第k个扇区时，控制声波发射源发射声波信号，声波接收器测量声波信号并数字化后存成第k个扇区的数据；依次对每个扇区进行数据采集，在每个扇区均采集N次数据后完成当前深度的数据采集。同时，随着钻具旋转钻进，仪器采集不同深度的声波数据,经过处理从而实现方位声波成像。本发明克服了现有采集技术中采用固定时间间隔测量模式时存在方位扇区数据覆盖受钻具的转速和钻速影响的问题,实现了不同扇区数据的均衡覆盖。

技术领域

本发明涉及随钻测井技术领域，具体的涉及一种随钻方位声波测井数据采集方法。

背景技术

随钻声波和随钻电阻率、随钻放射性等构成随钻测井技术的主体，随钻声波可以在钻井的同时测量地层的纵波和横波速度，从而减少井场钻机占用时间，大大降低了声波测井的成本，其独特的测井方式可以满足大斜度井、水平井以及深水钻井的需求。随钻声波测井及时获得更接近原状地层的信息，可用于计算岩石力学性质、预测地层孔隙压力、评估井眼稳固性、解释岩性变化，为准确评价储层和优化钻井轨迹提供了重要的手段。

随钻声波测井技术自20世纪90年代投入生产应用以来，已经历了第一代纵波测井技术，第二代纵波+横波测井技术，目前发展到第三代具有方位探测特性的随钻方位声波测井技术。该技术通常采用方位声源激励，并利用钻铤旋转实时获取井外不同方位的地层声波速度信息，用以描述井周三维岩石力学特性。

随钻方位声波测井仪器一般由声波发射源、声波接收器及隔声体组成。仪器工作时，声波发射源以最佳频率周期性地向周围井眼地层发射声能脉冲，同时随着钻井工具在井眼内旋转，声能脉冲生成的声波场在沿井壁及周围地层向下传播的过程中被接收器所接收，声波接收器对接收到的全波列信号进行采样，实现波形的数字化，同时根据实时测得的仪器工具面角，将数据分配到不同的扇区。隔声体位于声波发射源和声波接收器之间，用于衰减沿钻铤传播的直达波信号。数据采集完成后，对每个扇区记录的波形数据进行处理，计算出各成分波(纵波、横波、斯通利波等)的时差，进而获得当前深度上每个方位扇区的纵波和横波声速，原始声波波形数据存储在井下仪器的存储器中，处理结果以实时方式通过泥浆脉冲遥测技术传输到地面。随着钻井过程的持续，不断重复上述声波信号测量和数据处理过程，得到不同深度上多个扇区的纵波和横波声速，从而实现随钻方位声波成像。

随钻方位声波仪器作为整个钻柱的一部分，随井下钻具一同旋转，钻具的转速范围通常介于0-300转/分钟，现有的随钻方位声波测井技术普遍采用固定时间间隔的测量模式，即通过编程使发射器按固定的时间间隔发射声波激励信号，接收器按同样的时间间隔记录波形，例如100ms测量一次。与此同时,同步记录每次测量时仪器的工具面角(通常测量磁工具面角或重力工具面角,磁工具面角是以正北方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线在水平面上的投影线所转过的角度；重力工具面角是以重力高边方向线为始边，顺时针转到工具面与井底圆平面的交线所转过的角度)，并根据当前的工具面角值对测量数据进行方位扇区的分配，每个扇区内的数据通过叠加处理提高信噪比。这种采用固定时间间隔测量模式采集数据，方位扇区的数据覆盖取决于钻具的转速和钻速，存在如下问题：

1.当钻具转速较低，钻进速度较慢时，每个扇区覆盖的测量记录多，存在数据冗余，大数据量给井下数据实时处理和存储带来负担，同时由于频繁测量，增加了仪器的功耗。

2.当钻具转速较高,钻进速度较快时，不同扇区分配到的测量记录数是随机的，存在部分扇区测量记录多，部分扇区测量记录少甚至无测量记录的情况，进而不同扇区数据量不均衡，叠加处理后数据质量不一致，影响数据处理成像结果。

发明内容