超声随钻井径仪研究
( 2018-05-27 阅读次 作者:)

一、研制背景与意义

  在随钻测井诸多的测量参数中,井径信息是一个重要的决策参数。井径参数不仅能够直观形象的反应井壁稳定性,而且还能辅助中子和电阻率测井校正,粗略预算固井所需水泥量,定位石油开采过程中裂缝带的位置。尽管如此,随钻井径的检测一直是一个难题。因为井下的高温高压和泥浆循环的检测环境,钻铤旋转振动引起的干扰,对检测方法和仪器提出更高的要求。因此研发随钻井径检测仪器,具有重要的工程意义。

二、仪器的基本技术指标

  井下仪器耐温:155℃  仪器探测距离:30~90mm  井下耐压:140Mpa
  供电方式及供电电压:采用电池供电,供电电压28V  换能器工作频率及带宽:250KHZ,带宽为20~40KHZ
  泥浆密度:≤1.3g/cm³  井径检测精度:<2mm  最小检测井径:182mm  最大检测井径:352mm
  系统功耗:<160mA(24V)  测井工作时间:200小时  超声波发射频率:每4秒激发一次
  电路板设计要求:长≤250
mm,宽≤29mm,厚≤18mm

三、仪器的基本原理

  超声随钻井径检测是基于超声回波测距的原理。检测仪器的超声换能器沿着油井的径向,向井壁垂直发射超声波。当发出的超声波遇到井壁时就会发生反射。反射的超声回波被换能器接收。测量超声换能器发出超声波到反射回波被换能器接收的所经历的时间Ts。在已知泥浆声速Vms的条件下,即估算出油井的井径Rw,如图1所示。

图1 超声回波测距原理

四、仪器的技术特点

(1)检测精度高
  采用“子波激发-相关检测”的回波时间检测方法,大大减小了噪声对时间检测的影响,提供了在噪声干扰环境下回波时间检测的准确性和可靠性。

(2)功耗低、效率高
  针对常规超声反射电缆测井中单脉冲超声发射电路功耗大、体积大、温度压力引起频偏的问题,设计并实现了基于CMOS开关的超声子波发射电路,实现了功耗低、效率高、体积小、性能稳定的要求。

(3)工作温度高,可靠性好
  研制开发的样机通过了功能测试,在高温(155℃)、高压(140MPa)、振动(20G)测试达到了预定的技术指标,并在实验中进行了现场实际测井,取得很好的测井资料。

图2 超声随钻井径检测仪电路板               图3 超声随钻井径检测仪操作界面

图4 超声随钻井径检测仪室内刻度

图5 150-250米测井资料 图6 150-500米测井资料

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