[发明专利]随钻超声井眼成像系统、方法及主控与通讯电路

说明书

本发明公开了一种随钻超声井眼成像系统、方法及主控与通讯电路；涉及油气随钻测井技术领域，其中该系统包括：钻铤、发射电路、接收电路、超声波换能器阵列、主控与通讯电路、三维姿态动态测量电路、信息自动处理与存储电路；超声波换能器阵列包括安装在钻铤内中心水眼外侧壁的第一超声波换能器、以及安装在钻铤内侧壁的第二超声波换能器；通过安装在钻铤内部中心水眼外侧壁的第一超声波换能器可以精确测量超声波波速、以及超声波换能器阵列中各超声波换能器的最佳工作频率。本发明可以控制第二超声波换能器在最佳工作频率下发射超声波，减小超声波在钻井液中的衰减幅度，提高井径测量范围、提升井周成像的准确度、提升井径测量精度。

技术领域

本发明涉及油气随钻测井技术领域，尤其涉及随钻超声井眼成像系统、方法及主控与通讯电路。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

目前，在页岩气开发的过程中，利用随钻超声井径测量与井周成像工具实时测量多扇区方位的井径、最小水平主地应力方向，并第一时间获得高精度的井周裂缝形态和分布信息。随钻超声井径测量与井周成像工具会根据每个扇区对应的井径生成井径变化图像、以及生成井壁回波随时间变化的图像。有利于裂缝系统发育程度的评估、压裂方案的设计以及油藏井网的布局，对页岩气等油气资源的勘探开发具有重要的工程意义。

当前的随钻超声井径测量与井周成像工具主要利用超声波换能器阵列发送超声波，利用超声波在井壁反射的回波得到井壁回波随时间变化的图像，进而得到的井周裂缝形态和分布信息，并通过发射超声波到接收到回波的时间、以及超声波波速度计算得到每个扇区对应的井径，生成井径变化图像。超声波换能器发出的超声波会在钻井液中逐渐衰减，当衰减幅度较大时，会影响井径测量范围和精度。当超声波换能器以最佳工作频率工作时发出的超声波在钻井液中的衰减幅度较小，才能保证井径测量范围和精度。

当前的随钻超声井径测量与井周成像工具在作用时，其超声波换能器的最佳工作频率是预先确定好的一固定频率，实际上，随着钻井液密度的变化，超声波换能器的最佳工作频率也在实时变化，因此，当前的随钻超声井径测量与井周成像工具的超声波换能器以固定的频率发射超声波，影响井径测量范围和精度，影响井周成像的准确度。

并且当前的随钻超声井径测量与井周成像工具是根据随钻过程中钻井液密度、环境温度、压力变化等估算超声波的传播速度的，传播速度由估算得到不够准确，导致根据传播速度计算出来的井径也不准确。

综上所述，当前的随钻超声井径测量与井周成像工具在作用时，存在井径测量范围小、测量精度较低，井周成像不准确的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种随钻超声井眼成像系统，用以提高井径测量范围、提升井周成像的准确度、提升井径的测量精度，该系统包括：

钻铤、发射电路、接收电路、超声波换能器阵列、主控与通讯电路、三维姿态动态测量电路、信息自动处理与存储电路；

主控与通讯电路分别连接信息自动处理与存储电路的第一端、三维姿态动态测量电路；主控与通讯电路还分别连接发射电路的第一端、接收电路的第一端；超声波换能器阵列分别连接发射电路的第二端、接收电路的第二端；接收电路的第三端连接信息自动处理与存储电路；其中，超声波换能器阵列包括安装在钻铤内中心水眼外侧壁的第一超声波换能器、以及安装在钻铤内侧壁的第二超声波换能器；发射电路、接收电路、主控与通讯电路、三维姿态动态测量电路、信息自动处理与存储电路设置在钻铤内侧壁；