《测井仪器原理》(一)-第3章-2008.ppt

测井仪器原理（一）,主讲人：鞠晓东2008年9月,2,测井仪器原理（第一部分）,第0章绪论第1章电流聚焦测井仪第2章感应测井仪第3章声波测井仪,3,第3章声波测井仪,3.1声波测井原理3.2双发双收声波测井仪3.3其它类型声波测井仪简介,4,3.1声波测井原理,3.1.1岩石中声波的传播参数声波测井基础声学物理理论：弹性波动力学采用频率数千赫至百万赫的机械波研究地下岩石为介质传播的声波在速度、幅度衰减以及频率等参数的变化典型的（全波）声波测井波形,5,3.1声波测井原理,3.1.1岩石中声波的传播参数声波测井参数由于纵波（压缩波或P波）相对速度最快，因此在声波测井中往往也最容易接收和处理，普通声波测井仪一般专用来接收和测量纵波声速vP声波全波测井能够得到横波速度VS杨氏模量和泊松比是重要的岩石力学参数,6,3.1声波测井原理,3.1.2声系设计和测量原理声系：由发射探头T和接收探头R组成的探测器形成人工声场并设法接收通过地层传播的声波信号,7,3.1声波测井原理,3.1.2声系设计和测量原理换能器发射、接收探头，一般由磁致伸缩或压电陶瓷材料制成，起到电-声或声-电转换作用隔声结构：减弱直达声波当地层声速v2大于井液声速v1时，可以产生以临界角入射i=arcsin（v1/v2）的滑行波源距L0的选取：为使首先到达R1的是滑行波间距L：两接收器之间的距离,8,3.1声波测井原理,3.1.2声系设计和测量原理纵波声速声波时差（慢度）发射频率f电子线路单元输出信号t-UTt-NT,9,3.2双发双收声波测井仪,3.2.1双发双收声系原理声系结构对称排列的T上、T下和R1、R2源距L0，间距L仪器工作方式上发期间由T上和R1、R2得到t上下发期间由T下和r1、r2得到t下输出信号,10,3.2双发双收声波测井仪,3.2.1双发双收声系原理井眼补偿作用深度补偿问题临界角影响仪器上提运动作用最佳补偿原理,11,3.2双发双收声波测井仪,3.2.2下井仪工作原理框图,12,3.2双发双收声波测井仪,3.2.2下井仪工作原理声波信号放大电路差动放大互补输出，电缆驱动并联稳压,13,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理仪器框图（声速测量部分）,14,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理主要工作波形,15,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理1、同步控制电路电路原理,16,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理1、同步控制电路工作波形,17,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理1、同步控制电路单稳电路下井同步电路,18,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理2、鉴别放大和时差形成电路,19,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理2、鉴别放大和时差形成电路比较器幅度鉴别延迟、延迟们组目的：从时间上压制干扰功能：设定R1、R2、r1和r2的允许检测期间信号分离门组时差形成触发器时差检测过程（上发举例）主控双稳翻转上控方波有效关闭r门发送上发命令至井下地面延迟延迟I触发延迟门I触发开启R1分离门允许R1检测R1首波到来时差形成触发器置位形成t上的上升沿延迟II触发延迟门II触发关闭R1门开启R2门R2首波到来时差形成触发器置位形成t上的下降沿完成t上转换延迟门组恢复稳态关闭分离门组,20,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理3、时差计数和输出电路计数锁存译码显示D/A转换,21,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理4、指令发生电路4个3s延迟序列8个不同极性控制,22,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理5、跟踪延迟电路,23,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理5、跟踪延迟电路工作波形,24,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理6、时差比较电路周波跳跃的产生,25,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理6、时差比较电路,26,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理6、时差比较电路,27,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理7、刻度电路,28,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理7、刻度电路工作波形,29,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理8、声幅测量电路主要用途：水泥胶结测井电路框图,30,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理8、声幅测量电路电原理图,31,3.2双发双收声波测井仪,3.2.3地面仪工作原理8、声幅测量电路工作波形9、噪声测量电路,32,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.1斯仑贝谢SLT数控声波测井仪1、声系特点模块化的BHC和DDBHCDDBHC测量原理,33,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.1斯仑贝谢SLT数控声波测井仪1、声系特点定向发射原理宽带接收器,34,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.1斯仑贝谢SLT数控声波测井仪2、信号检测地面仪器接口,35,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.1斯仑贝谢SLT数控声波测井仪2、信号检测传播时间处理信号波形,36,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.1斯仑贝谢SLT数控声波测井仪2、信号检测传播时间处理T0门，滑动门，噪声窗口,37,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.1斯仑贝谢SLT数控声波测井仪2、信号检测传播时间处理仪器增益控制,38,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.1斯仑贝谢SLT数控声波测井仪2、信号检测传播时间处理检测原理E1检测,39,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.1斯仑贝谢SLT数控声波测井仪2、信号检测传播时间处理DDT尖峰抑制,40,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪1、方法原理和声系结构单极全波在软地层无法获得横波信息偶极换能器在软地层仍能够激发出绕曲波,软地层单极信号波形,软地层偶极信号波形,41,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪1、方法原理和声系结构偶极换能器结构原理片状换能器弯曲振动，产生绕曲波是一种频散波,偶极振动模式,42,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪1、方法原理和声系结构四极换能器结构原理,四极振动模式,偶极和四极声场的指向性,43,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪1、方法原理和声系结构接收换能器结构原理宽带接收器四只一组，正交排列八组阵列，间距6英寸,单元呈口字形排列的接收换能器,单极子模式,四极子模式,偶极子模式,偶极子模式,对不同振动模式的响应,44,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪2、仪器结构主电子单元声系发射部分隔声体接收部分发射电子单元,45,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪3、仪器电子系统,接收换能器阵,隔声体,CAN总线,发射高压,单、四极发射控制电路,偶极发射控制电路,发射变压器组,发射换能器阵,高压,激励,发射变压器激励信号,32道声波信号接收,CAN总线,CAN总线,电源线贯穿线,电源线贯穿线,串行命令控制总线,串行命令控制总线,高压电源,高压电源,单、四极，偶极声波信号源的控制与发射,发射声系,发射电子线路,接收声系,46,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪3、仪器电子系统,四通道信号接收,四通道信号接收,八通道信号接收,四通道信号采集,四通道信号采集,八通道信号采集,四路系统直流电源,系统控制CAN通讯,电源,电源,32道声波信号接收,串行控制命令总线,高速串行,数据总线,至发射电路,CAN总线,交流电源贯穿线,交流电源贯穿线,设置和选择声波单、偶极及四极的接收模式，设定接收电路的衰减与放大增益,设定数据采集、采集速率与采集设定、复位采集缓存FIFO，启动数据采集,上接遥测,下传命令的接收与数据上传等接口电路：设置发射、接收、采集模式。控制数据实时处理和协调各部分电路工作。,主电子线路,47,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪3、仪器电子系统,48,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪3、仪器电子系统,49,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪3、仪器电子系统,50,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪3、仪器电子系统,51,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪3、仪器电子系统,52,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.2MPAL多级子阵列声波测井仪3、仪器电子系统,53,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.3BHTV井下声波电视测井仪1、方法原理和声系结构,54,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.3BHTV井下声波电视测井仪1、方法原理和声系结构,55,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.3BHTV井下声波电视测井仪1、方法原理和声系结构,56,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.3BHTV井下声波电视测井仪2、仪器电子系统,57,3.3其它类型声波测井仪简介,3.3.3BHTV井下声波电视测井仪2、仪器电子系统采集传输控制单元接收由遥测单元发来的仪器控制命令设定仪器的工作状态频率选择发射高/低电源选择地磁/电源同步方式选择电路控制增益选择产生点同步按仪器要求控制对幅度、噪声的采样将采样得到的回波幅度、回波时间及仪器舱温度等信息编码后送到GO-DAT