李金鑄 劉源 韓劍 劉玉良

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SDZ—5110數(shù)字聲波測井問題的改進

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聲波測井儀在進行測井時，首先由電子線路提供一個發(fā)射高壓脈沖，觸發(fā)聲系中的發(fā)射晶體發(fā)聲，接收晶體再將接收到的聲波信號送至電子線路，經(jīng)過電子線路的信號通道處理后送回地面。針對聲波測井儀目前存在的問題，對聲波測井儀電子線路和SZS—2000B變密度測井儀電子線路進行對比分析，發(fā)現(xiàn)問題主要出現(xiàn)在增益控制電路和高壓電路中。SDZ—5110數(shù)字聲波變密度測井儀電子線路改造完成后，首先進行地面實驗，對儀器的線性進行了觀測，測井成功率從原來的91.1%提高到98%，在滿足測井要求的同時提高了測井時效。

聲波；變密度；固井質(zhì)量；測井質(zhì)量；增益控制；改進

1 聲速測井儀的測量原理

聲速測井儀的測量原理如圖1所示。圖1中，T為聲波發(fā)射器，R1、R2分別為第一、第二聲波接收器。

圖1 聲速測量原理示意圖

當(dāng)T發(fā)射聲波時，沿井壁傳播的滑行波返回泥漿中，并為接收器所接收。設(shè)1Δt和2Δt分別為聲波從發(fā)射器T到達接收器R1和R2的時間，則聲波到達R2和R1的時間差Δt為

在儀器居中和井眼規(guī)則的條件下，顯然有

則

式中L為間距（接收器R1和R2之間的距離）；V1為泥漿的聲波速度；V2為地層的聲波速度。

在聲速測井中，只要測出聲波到達兩個接收器的時間差，就可用式（1）求出地層的聲波速度。

2 改進措施

聲波測井儀在進行測井時，首先由電子線路提供一個發(fā)射高壓脈沖，觸發(fā)聲系中的發(fā)射晶體發(fā)聲，接收晶體再將接收到的聲波信號送至電子線路，經(jīng)過電子線路的信號通道處理以后送回地面。聲波和變密度的測量可以通過增益控制電路的檔位進行切換。針對聲波測井儀目前存在的問題，對聲波測井儀電子線路和SZS—2000B變密度測井儀電子線路進行對比分析，發(fā)現(xiàn)問題主要出現(xiàn)在增益控制電路和高壓電路中。

2.1 增益電路的改進

儀器供電后，增益電路會直接處于第一檔狀態(tài)（用來測變密度），而第二、三和四檔則是用來進行聲波測井的。改造的目的就是要降低第一檔位的增益，但是在改變變密度增益的同時，聲波的增益也會隨之變化，因此在調(diào)節(jié)變密度增益時，不但要將變密度檔位增益減小，同時還要將聲波增益的變化減小到最低程度。

在鋁槽中利用地面系統(tǒng)對變密度信號進行不斷調(diào)整，發(fā)現(xiàn)當(dāng)檔位信號幅度變?yōu)樵盘柸种粫r，測井信號就可以滿足測井需要。結(jié)合理論要求，經(jīng)過反復(fù)實驗，最后確定當(dāng)增益達到1.1倍時，變密度信號最佳。要減小變密度的增益，單純調(diào)節(jié)一個電阻沒有辦法實現(xiàn)變密度檔位增益下降同時滿足聲波檔位不變的要求。因此，必須同時調(diào)整反饋電阻R20和電阻R21。

根據(jù)計算結(jié)果，將反饋電阻R20由原來的110 K調(diào)整為10 K，電阻R21由原來的51.5 K調(diào)整為150 K。通過調(diào)整，基本上達到了預(yù)期要求，第一檔變密度檔位的增益下降，同時也保證了后三檔聲波檔位變化不大，不會對聲波測井造成影響。

2.2 高壓電路的改進

通過對電路的分析認為，只有進行穩(wěn)壓和濾波，才能保證發(fā)射高壓的穩(wěn)定性，徹底消除雜波的干擾現(xiàn)象。

首先要對高壓進行穩(wěn)壓，但200 V的高壓穩(wěn)壓起來難度比較大，通過反復(fù)實驗，效果都不是很理想。同時存在兩個弊端：第一，穩(wěn)壓器件尺寸一般都比較大，電路板沒有足夠的空間進行安裝，容易毀壞；第二，由于是200 V的高壓，對穩(wěn)壓器件的性能質(zhì)量要求比較高，提高了設(shè)計和制造成本。其次，對200 V的高壓進行濾波處理。從理論上來講，經(jīng)過兩級濾波，基本上就可以實現(xiàn)對信號的濾波處理。通過反復(fù)的實驗，在整流橋后級增加兩個0.1 μF/250 V的濾波電容后高壓信號比較穩(wěn)定。

3 實驗對比效果

SDZ—5110數(shù)字聲波變密度測井儀電子線路改造完成以后，首先進行地面實驗，對儀器的線性進行了觀測，初步取得了成功。緊接著上井跟蹤，在現(xiàn)場固井測井過程中，同樣取得了很好的效果。線路改造后消除了雜波的干擾，得到的變密度信號比較干凈；一、二界面不匹配的問題也得到了解決。該型儀器自改造完畢至今，已在南陽油田測井公司的內(nèi)部市場和外部市場測井共計450余次，測井成功率從原來的91.1%提高到98%，在滿足了測井要求的同時提高了測井時效。

4 結(jié)論

SDZ—5110數(shù)字聲波測井儀既能測聲波曲線，又能測變密度曲線，通過對SDZ—5110數(shù)字聲波測井儀電子線路的存在問題的分析和改進，使其不但滿足了變密度的測井需要，同時還不影響聲波測井，滿足測井要求，提高了SDZ—5110數(shù)字聲波測井儀器測井成功率和曲線優(yōu)等率。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.043