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超聲波測井壓電換能器的一致性問題
從生產實際中發現,聲波測井儀器主要存在下列問題:1.聲波測井時差“跳”,並且出現在砂巖目的層,沒有辦法計算孔隙度。2.套管井內的首波不是嚴格地按照套管波的速度傳播,這時,聲幅測井的幅度不再直觀地反映I界面的膠結狀態。幅度測井值偏高或偏低,與水泥膠結的實際情況不一致。3.在井比較深時,聲幅測井曲線值偏高20%。或者井比較深時,接收波形的幅度減小,發射能量低,接收靈敏度降低。4.同一只儀器在不同的深度,其聲幅曲線的一致性比較差。5.不同的儀器之間測量結果的可比性比較差。原因分析聲波測井儀器測量的聲波是在井內液體中傳播的,這些波與地層中傳播的波通過井壁相互耦合對於傳播的首波(對於裸眼井測井指縱波滑行波,對於套管井來講指套管波)來講,由於聲波在井內多次反射,圓形的井孔具有一系列的固有頻率,或者說,井孔具有明顯的頻率選擇。當聲波儀器發射換能器發射的聲波頻率與井孔的固有頻率接近或相等時,首波的幅度比較大;相反,則幅度比較小,或者根本不能夠傳播我們需要的首波。即對於一定的地層和套管井,只有某些頻率能夠在井內傳播。波動聲學計算的裸眼井內液體中傳播的聲波，其橫座標是頻率f,縱座標是波數k,三條直線分別代表地層的縱波速度vp、橫波速度vs和井內液體的聲速vf。其中,以地層縱波速度傳播的波隨頻率離散變化,在井孔的固有頻率附近存在(能夠在井內傳播),在其它頻率不存在,不能夠傳播。換能器的幾何尺寸確定後,也有一系列的固有頻率,用於發射聲波時,只能夠發射這些頻率的聲波。國內的聲波測井儀器是從仿製起步的,實踐中存在的問題需要理論上提供基本的指導。儀器的改進升級更需要對聲波測井的基本原理有比較多的瞭解,由於我們是在利用自然規律解決實際問題,所以,理論、實踐、技術三者缺一不可。聲波測井儀器中的壓電晶體的更換是相當麻煩的,測井時間也是比較珍貴的,對不同類型的壓電晶體進行必要的篩選,分門別類,針對不同的測井需要使用不同類型的壓電晶體和儀器,提高聲波測井儀器的整體性能和測井成功率是我們共同的目的。井孔固有頻率的影響是客觀存在的,理論計算的介入可以達到增加針對性,減少盲目性的目的。由於壓電晶體的篩選涉及的專業知識比較多,過程相當複雜。我們已經開始建立一套專業的針對不同井眼條件、不同地層的裸眼井、套管井固有頻率數據庫,配套了壓電晶體的導納圓測量系統和篩選技術。國內生產的壓電晶體的規模比較大,性能相對比較穩定,出口量比較大。缺乏的是對其進行的必要的、有針對性、專業化的檢測手段。聲波測井儀是一個技術含量比較高的儀器,只有不同專業和技術的配合,才能夠真正提高其性能和技術指標。
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