《测井仪器原理》(一)-第3章-2008.ppt

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1、测井仪器原理（一）2测井仪器原理（第一部分）测井仪器原理（第一部分）n第第0章章 绪论绪论n第第1章章 电流聚焦测井仪电流聚焦测井仪n第第2章章 感应测井仪感应测井仪n第第3章章 声波测井仪声波测井仪测井仪器原理（一）3第第3章声波测井仪章声波测井仪 n3.1 声波测井原理声波测井原理n3.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介测井仪器原理（一）43.1 声波测井原理声波测井原理n3.1.1 岩石中声波的传播参数岩石中声波的传播参数u声波测井基础声波测井基础l声学物理理论：弹性波动力学声学物理理论：弹性波动力学l采用频率数千赫至百万赫的机

2、械波采用频率数千赫至百万赫的机械波l研究地下岩石为介质传播的声波在速度、幅度衰减以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及频率等参数的变化u典型的（全波）声波测井波形典型的（全波）声波测井波形测井仪器原理（一）53.1 声波测井原理声波测井原理n3.1.1 岩石中声波的传播参数岩石中声波的传播参数u声波测井参数声波测井参数l由于纵波（压缩波或由于纵波（压缩波或P波）相对速度最快，因此在声波）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一般专用来接收和测量纵波声速vPl声波

3、全波测井能够得到横波速度声波全波测井能够得到横波速度VSl杨氏模量和泊松比是重要的岩石力学参数杨氏模量和泊松比是重要的岩石力学参数21)1(2SPVV)21)(1 (1EVP测井仪器原理（一）63.1 声波测井原理声波测井原理n3.1.2 声系设计和测量原理声系设计和测量原理u声系：由发射探头声系：由发射探头T和接收探头和接收探头R组成的探测器组成的探测器l形成人工声场并设法接收通过地层传播的声波信号形成人工声场并设法接收通过地层传播的声波信号测井仪器原理（一）73.1 声波测井原理声波测井原理n3.1.2 声系设计和测量原理声系设计和测量原理u换能器换能器l发射、接收探头，一般由磁致伸缩或压

4、电陶瓷材料制发射、接收探头，一般由磁致伸缩或压电陶瓷材料制成，起到电成，起到电-声或声声或声-电转换作用电转换作用u隔声结构：减弱直达声波隔声结构：减弱直达声波u当地层声速当地层声速v2大于井液声速大于井液声速v1时，可以产生以临时，可以产生以临界角入射界角入射i=arcsin（v1/v2）的滑行波）的滑行波l源距源距L0的选取：为使首先到达的选取：为使首先到达R1的是滑行波的是滑行波l间距间距L：两接收器之间的距离：两接收器之间的距离11)(210ddL测井仪器原理（一）83.1 声波测井原理声波测井原理n3.1.2 声系设计和测量原理声系设计和测量原理l纵波声速纵波声速l声波时差（慢度）声

5、波时差（慢度）l发射频率发射频率fu电子线路单元电子线路单元u输出信号输出信号lt-UT lt-NT tLvP)/(1msLtvTp测井仪器原理（一）93.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.1 双发双收声系原理双发双收声系原理 u声系结构声系结构l对称排列的对称排列的T上上、T下下和和R1、R2l源距源距L0，间距，间距Lu仪器工作方式仪器工作方式l上发期间由上发期间由T上上和和R1、R2得到得到t上上l下发期间由下发期间由T下下和和r1、r2得到得到t下下u输出信号输出信号）（下上msLttT/2测井仪器原理（一）103.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.1

6、双发双收声系原理双发双收声系原理 u井眼补偿作用井眼补偿作用u深度补偿问题深度补偿问题l临界角影响临界角影响l仪器上提运动作用仪器上提运动作用l最佳补偿原理最佳补偿原理tgiddOO）（下上12fvh fvtgiddhOOl）（下上12fvntgiddl）（12测井仪器原理（一）113.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.2 下井仪工作原理下井仪工作原理 u框图框图测井仪器原理（一）123.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.2 下井仪工作原理下井仪工作原理 u声波信号放大电路声波信号放大电路l差动放大差动放大l互补输出，电缆驱动互补输出，电缆驱动l并联稳压并联稳压

7、测井仪器原理（一）133.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理 u仪器框图（声速测量部分）仪器框图（声速测量部分）测井仪器原理（一）143.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u主要工作波形主要工作波形测井仪器原理（一）153.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u1、同步控制电路、同步控制电路l电路原理电路原理测井仪器原理（一）163.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u1、同步控制电路、同步控制电路l工作波

8、形工作波形测井仪器原理（一）173.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u1、同步控制电路、同步控制电路l单稳电路单稳电路l下井同步电路下井同步电路测井仪器原理（一）183.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u2、鉴别放大和时差形成电路、鉴别放大和时差形成电路测井仪器原理（一）193.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u2、鉴别放大和时差形成电路、鉴别放大和时差形成电路l比较器幅度鉴别比较器幅度鉴别l延迟、延迟们组延迟、延迟们组l目的：从时间上压制干扰目

9、的：从时间上压制干扰l功能：设定功能：设定R1、R2、r1和和r2的允许检测期间的允许检测期间l信号分离门组信号分离门组l时差形成触发器时差形成触发器l时差检测过程（上发举例）时差检测过程（上发举例）l主控双稳翻转主控双稳翻转上控方波有效上控方波有效关闭关闭r门门发送上发命令至井下发送上发命令至井下地面延迟地面延迟延迟延迟I触发触发延迟门延迟门I触发触发开启开启R1分离门允许分离门允许R1检测检测R1首波到来首波到来时差形成触发器置位形成时差形成触发器置位形成t上上的上升沿的上升沿延迟延迟II触触发发延迟门延迟门II触发触发关闭关闭R1门开启门开启R2门门R2首波到来首波到来时差形成时差形成触

10、发器置位形成触发器置位形成t上上的下降沿的下降沿完成完成t上上转换转换延迟门组恢复稳态延迟门组恢复稳态关闭分离门组关闭分离门组测井仪器原理（一）203.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u3、时差计数和输出电路、时差计数和输出电路l计数计数l锁存锁存l译码译码l显示显示lD/A转换转换测井仪器原理（一）213.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u4、指令发生电路、指令发生电路l4个个3s延迟序列延迟序列l8个不同极性控制个不同极性控制测井仪器原理（一）223.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪

11、n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u5、跟踪延迟电路、跟踪延迟电路测井仪器原理（一）233.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u5、跟踪延迟电路、跟踪延迟电路l工作波形工作波形测井仪器原理（一）243.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u6、时差比较电路、时差比较电路l周波跳跃的产生周波跳跃的产生测井仪器原理（一）253.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u6、时差比较电路、时差比较电路测井仪器原理（一）263.2 双发双收声波测井仪双发双收声

12、波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u6、时差比较电路、时差比较电路测井仪器原理（一）273.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u7、刻度电路、刻度电路测井仪器原理（一）283.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u7、刻度电路、刻度电路l工作波形工作波形测井仪器原理（一）293.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u8、声幅测量电路、声幅测量电路l主要用途：水泥胶结测井主要用途：水泥胶结测井l电路框图电路框图测井仪器原理（一）303.2 双

13、发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u8、声幅测量电路、声幅测量电路l电原理图电原理图测井仪器原理（一）313.2 双发双收声波测井仪双发双收声波测井仪n3.2.3 地面仪工作原理地面仪工作原理u8、声幅测量电路、声幅测量电路l工作波形工作波形u9、噪声测量电路、噪声测量电路测井仪器原理（一）323.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.1 斯仑贝谢斯仑贝谢SLT数控声波测井仪数控声波测井仪u1、声系特点、声系特点l模块化的模块化的BHC和和DDBHClDDBHC测量原理测量原理测井仪器原理（一）333.3 其它类型声波测井仪简介其它

14、类型声波测井仪简介n3.3.1 斯仑贝谢斯仑贝谢SLT数控声波测井仪数控声波测井仪u1、声系特点、声系特点l定向发射原理定向发射原理l宽带接收器宽带接收器测井仪器原理（一）343.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.1 斯仑贝谢斯仑贝谢SLT数控声波测井仪数控声波测井仪u2、信号检测、信号检测l地面仪器接口地面仪器接口测井仪器原理（一）353.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.1 斯仑贝谢斯仑贝谢SLT数控声波测井仪数控声波测井仪u2、信号检测、信号检测l传播时间处理传播时间处理l信号波形信号波形测井仪器原理（一）363.3 其它类型声波测井仪简介

15、其它类型声波测井仪简介n3.3.1 斯仑贝谢斯仑贝谢SLT数控声波测井仪数控声波测井仪u2、信号检测、信号检测l传播时间处理传播时间处理lT0门，滑动门，噪声窗口门，滑动门，噪声窗口测井仪器原理（一）373.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.1 斯仑贝谢斯仑贝谢SLT数控声波测井仪数控声波测井仪u2、信号检测、信号检测l传播时间处理传播时间处理l仪器增益控制仪器增益控制测井仪器原理（一）383.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.1 斯仑贝谢斯仑贝谢SLT数控声波测井仪数控声波测井仪u2、信号检测、信号检测l传播时间处理传播时间处理l检测原理检测原

16、理lE1检测检测测井仪器原理（一）393.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.1 斯仑贝谢斯仑贝谢SLT数控声波测井仪数控声波测井仪u2、信号检测、信号检测l传播时间处理传播时间处理lDDT尖峰抑制尖峰抑制测井仪器原理（一）403.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u1、方法原理和声系结构、方法原理和声系结构l单极全波在软地层无法获得横波信息单极全波在软地层无法获得横波信息l偶极换能器在软地层仍能够激发出绕曲波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单极信号波形软地层偶极信号波

17、形软地层偶极信号波形测井仪器原理（一）413.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u1、方法原理和声系结构、方法原理和声系结构l偶极换能器结构原理偶极换能器结构原理l片状换能器片状换能器l弯曲振动，产生绕曲波是一种频散波弯曲振动，产生绕曲波是一种频散波偶极振动模式单极振动模式测井仪器原理（一）423.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u1、方法原理和声系结构、方法原理和声系结构l四极换能器结构原理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

18、性偶极和四极声场的指向性单极振动模式测井仪器原理（一）433.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u1、方法原理和声系结构、方法原理和声系结构l接收换能器结构原理接收换能器结构原理l宽带接收器宽带接收器l四只一组，正交排列四只一组，正交排列l八组阵列，间距八组阵列，间距6英寸英寸单元呈口字形排列的接收换能器单元呈口字形排列的接收换能器单极子单极子模式模式四极子四极子模式模式偶极子偶极子模式模式偶极子偶极子模式模式对不同振动模式的响应对不同振动模式的响应测井仪器原理（一）443.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪

19、简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u2、仪器结构、仪器结构l主电子单元主电子单元l声系声系l发射部分发射部分l隔声体隔声体l接收部分接收部分l发射电子单元发射电子单元测井仪器原理（一）453.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u3、仪器电子系统、仪器电子系统接接 收收 换换 能能 器器 阵阵隔隔 声声 体体CAN总线总线发射高压发射高压单、四极发射单、四极发射控制电路控制电路偶极发射偶极发射控制电路控制电路发射变压器组发射变压器组发射换能器阵发射换能器阵高压高压激励激励发射变压器发射变压

20、器激励信号激励信号32道声波信道声波信号接收号接收CAN总线总线CAN总线总线电源线电源线贯穿线贯穿线电源线电源线贯穿线贯穿线串行命令控串行命令控制总线制总线串行命令控串行命令控制总线制总线高压电源高压电源高压电源高压电源单、四极，偶极声波单、四极，偶极声波信号源的控制与发射信号源的控制与发射 测井仪器原理（一）463.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u3、仪器电子系统、仪器电子系统四通道信号四通道信号接收接收四通道信号四通道信号接收接收八通道信号接收八通道信号接收四通道信号四通道信号采集采集四通道信号四通道信号采集

21、采集八通道信号采集八通道信号采集四路系统直四路系统直流电源流电源系统控制系统控制CAN通讯通讯电源电源电源电源32道声波信道声波信号接收号接收串行控制命令总线串行控制命令总线高速高速串行串行数据数据总线总线至发射电路至发射电路CAN总线总线交流电源交流电源贯穿线贯穿线交流电源交流电源贯穿线贯穿线设置和选择声波单、偶极设置和选择声波单、偶极及四极的接收模式，设定及四极的接收模式，设定接收电路的衰减与放大增接收电路的衰减与放大增益益 设定数据采集、采集速率设定数据采集、采集速率与采集设定、复位采集缓与采集设定、复位采集缓存存FIFO，启动数据采集，启动数据采集 上接遥测上接遥测下传命令的接收与数据

22、上传等接口电路：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实时处理和协调各部分电路工作。测井仪器原理（一）473.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u3、仪器电子系统、仪器电子系统测井仪器原理（一）483.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u3、仪器电子系统、仪器电子系统测井仪器原理（一）493.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2

23、 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u3、仪器电子系统、仪器电子系统测井仪器原理（一）503.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u3、仪器电子系统、仪器电子系统测井仪器原理（一）513.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u3、仪器电子系统、仪器电子系统测井仪器原理（一）523.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.2 MPAL多级子阵列声波测井仪多级子阵列声波测井仪u3、仪器电子系统、仪器电子系统测井仪器原理（

24、一）533.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.3 BHTV井下声波电视测井仪井下声波电视测井仪u1、方法原理和声系结构、方法原理和声系结构测井仪器原理（一）543.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.3 BHTV井下声波电视测井仪井下声波电视测井仪u1、方法原理和声系结构、方法原理和声系结构测井仪器原理（一）553.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.3 BHTV井下声波电视测井仪井下声波电视测井仪u1、方法原理和声系结构、方法原理和声系结构测井仪器原理（一）563.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.3

25、 BHTV井下声波电视测井仪井下声波电视测井仪u2、仪器电子系统、仪器电子系统测井仪器原理（一）573.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.3 BHTV井下声波电视测井仪井下声波电视测井仪u2、仪器电子系统、仪器电子系统l采集传输控制单元采集传输控制单元l接收由遥测单元发来的仪器控制命令接收由遥测单元发来的仪器控制命令l设定仪器的工作状态设定仪器的工作状态n频率选择n发射高/低电源选择n地磁/电源同步方式选择n电路控制增益选择l产生点同步产生点同步l按仪器要求控制对幅度、噪声的采样按仪器要求控制对幅度、噪声的采样l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将采样

26、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后送到GO-DATA数据线数据线测井仪器原理（一）583.3 其它类型声波测井仪简介其它类型声波测井仪简介n3.3.3 BHTV井下声波电视测井仪井下声波电视测井仪u2、仪器电子系统、仪器电子系统l发射激励单元主要功能发射激励单元主要功能l受控产生受控产生1.5M或或0.5M激励信号激励信号l在点同步的控制下、选择发射高在点同步的控制下、选择发射高/低电源，激励换能器低电源，激励换能器l放大检测单元主要功能放大检测单元主要功能l选择选择1.5M或或0.5M接收信号进行放大接收信号进行放大l可控增益放大。可控增益放大。l获取回波幅度采样，检测回波时间到达获取回波幅度采样，检测回波时间到达l同步产生单元主要功能同步产生单元主要功能l产生每周行起始同步，使地磁北极与探头的旋转起始一致产生每周行起始同步，使地磁北极与探头的旋转起始一致l在套管井地磁被屏蔽时由电源在套管井地磁被屏蔽时由电源50Hz分频产生分频产生