[发明专利]隔声结构的设计方法及钻铤

说明书

本发明公开了一种隔声结构的设计方法及钻铤，该方法包括：获取无刻槽结构钻铤接收到的源距为TR的声源发出的钻铤波信号；根据所述钻铤波信号以及源距确定欲在所述无刻槽结构钻铤的内壁和外壁之间设置的空腔的个数n；所述空腔沿轴向排列，为中空结构；根据空腔个数n确定n个空腔中每个空腔的轴向长度；其中，每两个相邻空腔之间的间距为所述两个相邻空腔中较大的轴向长度的2倍。

技术领域

本公开涉及石油测井技术领域，尤其涉及隔声结构的设计方法及钻铤。

背景技术

钻铤处于钻柱的最下部，是下部钻具组合的主要组成部分。其主要特点是壁厚大(一般为38-53mm，相当于钻杆壁厚的4-6倍)，具有较大的重力和刚度。钻铤的主要作用是给钻头施加钻压，保证压缩条件下的必要强度，减轻钻头的震动、摆动和跳动等，使钻头工作平稳，控制井斜。

随钻声波测井仪器工作时声源激发出一种沿着钻铤传播的导波。若不作隔声处理，钻铤波将会在测量信号中占主导地位，从而严重干扰地层波速的测量。迄今为止，所有的随钻声波隔声技术主要有两种，一种是在发射和接收换能器之间周期性刻槽的方法来阻隔沿着钻铤传播的波，例如，可以在钻铤内表面、外表面或内外表面同时刻槽；另一种设计方案是利用长度大于声波波长的不同横截面积、不同固有阻带的钻铤加以组合来拓宽有效隔声阻带，例如，采用长度大于波长的变径钻铤组合实现隔声。

随钻声波测井仪器的水眼作为泥浆流通的通道，在整个钻井过程中，始终有泥浆流通。泥浆遇到不规则突变截面(例如钻铤内壁的凹槽、钻铤内壁变径处)会产生涡流，长期冲蚀会导致随钻声波测井仪器钻铤隔声部位产生腐蚀或裂纹。长期冲蚀导致钻铤强度减弱，严重时会引起钻井安全事故。另外随钻声波仪器的造价昂贵，由于这种冲蚀损伤时无法修复的，从而造成极大的经济损失。

发明内容

本公开实施例提供了一种隔声结构的设计方法，应用于无刻槽结构钻铤，包括：

获取无刻槽结构钻铤接收到的源距为TR的声源发出的钻铤波信号；

根据所述钻铤波信号以及源距确定欲在所述无刻槽结构钻铤的内壁和外壁之间设置的空腔的个数n；其中，n为自然数；所述空腔沿轴向排列，为中空结构；

根据空腔个数n确定n个空腔中每个空腔的轴向长度；

其中，每两个相邻空腔之间的间距为所述两个相邻空腔中较大的轴向长度的2倍。

一种示例性的实施例中，上述方法还具有下面特点：

根据所述钻铤波信号以及源距确定欲在所述无刻槽结构钻铤的内壁和外壁之间设置的空腔的个数n，包括：

根据所述钻铤波信号计算所述钻铤波信号的频谱曲线；

根据所述频谱曲线确定最小隔声频率fmin和最大隔声频率fmax；

根据所述fmin和fmax确定所述空腔的轴向最大长度L_max和轴向最小长度L_min；

根据所述源距TR、所述空腔的轴向最大长度和轴向最小长度确定所述空腔的个数n。

一种示例性的实施例中，上述方法还具有下面特点：

所述根据所述钻铤波信号计算所述钻铤波信号的频谱曲线，包括：

对所述钻铤波信号进行频谱分析，并进行FFT傅里叶变换得到所述频谱曲线。

一种示例性的实施例中，上述方法还具有下面特点：

所述根据所述频谱曲线确定最小隔声频率fmin和最大隔声频率fmax，包括：

将所述频率曲线上两个幅度最大值所对应的频率确定为fmin和fmax。

一种示例性的实施例中，上述方法还具有下面特点：