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摘 要：随着社会经济的发展，市场对于石油的需求量越来越多，因而对于测井仪器性能要求越来越严格。本文通过对声波测井仪器的发展进行研究，从声波测井仪器基本参数选择、接受换能器、测试系统三个方面出发，对声波测井仪器的设计机理进行研究，并结合声波测井仪器在高温高压环境中的性能要求，提出较为完善的设计原则，以确保石油勘探过程的顺利进行。
前言
随着现代社会经济的发展，市场对于石油资源的需求量越来越大，但是石油由于其属于不可再生资源而储量越来越小[1]，随着胜利油田、大庆油田、中原油田等油井的开发逐渐进入后期阶段，因而如何提高测井设备的勘探效率对于确保我国社会经济的发展具有重要意义。实际的生产勘探过程中，主要考虑各地质层的分布情况、所检测区域石油的储量、检测设备的安装是否正确等。通过利用声波测井仪器中产生的声波的速度、振幅来确定石油储量情况。声波测井技术的发展需要各方面技术的综合发展，而在声波测井发展的初始阶段，往往只能获取较少的数据，且可靠性较低，而随着计算机及测控技术的发展，相关岩土力学等的发展，使得测井仪器技术的发展取得长足的进步。
国内外对于声波测井仪器技术的发展都做出了巨大的贡献，最早的测井仪器是由法国依据高低电位转变机理来设计，能够初步了解到井下的情况，测井仪器的发展分别经历了地球物理测井诞生阶段、数字化测井阶段、数控测井阶段，而随着二十一世界的发展，集成电路的发展使得测井仪器的设计越来越完善。本文组要从声波测井仪器基本参数选择、接受换能器、测试系统三个方面出发，对声波测井仪器的设计机理进行研究，并结合声波测井仪器在高温高压环境中的性能要求，提出较为完善的设计原则，以确保石油勘探过程的顺利进行，确保我国的石油储量。
一、声波测井仪器的发展综述
经过国内外几十年的研究，形成了逐渐完善的测井仪器设计机理和完善的声波测井仪器，主要有：水泥胶结声波测井仪、声波成像测井仪、全波列声波测井仪、偶极子声波测井仪，因而主要从这四个方面进行分析和总结，对我国测井仪器技术的发展进行综合叙述。我国早期采用的水泥胶结声波测井技术通过记录在其套管中沿着井中轴向进行传播，其技术特点在于快速、简单、大体上可信，缺点是对于空间套管的评价较低，纵向分辨率低[2]。而后又发展出了井下直观图像的测井方法--声波成像测井仪，可以对裂缝储集层形成完善的检测和评价，然而由于其测试速度太慢，成像水平较低，因而随着社会技术的进步，已逐渐被淘汰。而随后提出的长源距声波测井，获得了滑行纵波、瑞利波、管波、滑行横波等时间轴上的数据进行记录，并且所设计的阵列声波测井仪器具有线阵测量、高分辨率测量、套管井中水泥胶结测量、井眼补偿声波测量等四大功能。并且可以用多种频率的声学探头组合实现不同部位接着的探测。后来又发展出了偶极子横波测井仪，通过使用偶极子声波测井，能够获得对于石油储备情况的精确确定。
二、声波测井仪器设计机理
1. 声波测井仪器相关参数
声波测井仪器基本参数的选择在声波仪器的设计的过程中占有主要意义，在设计时必须首先考虑基本参数的选用，并且各个参数之间本身存在着相互之间的制约影响作用，从这些参数的影响因素角度出发，来确定声波测井仪器的设计机理，以使其符合石油勘探开发中的性能要求，设计中主要要考虑的原则包括：源距L、声波间隙发射频率fT、间距Ls、仪器测速V等，因为这些原则影响着仪器的薄层分辨能力，并且能够正确检测纵波首波等。
2. 接收换能器隔声设计
在声波测井仪器的设计过程中，发射、接收换能器之间的隔声以及接收换能器之间的隔声设计也占有什么重要的位置，其隔声设计对于仪器性能有着很大影响，一旦设计出来的隔振结构设计不合适，便会造成特殊井的勘探开发工作出现异常，从而致使获得的测井数据资料无法使用，特别对于阵列声波的设计过程中，必须选择合适的隔声效果。而在我国现行隔声器的设计过程中，需要不断调整材料配比和隔声器结构，进而得到最优化的隔声器结构参数，才能实现石油勘探开发过程中多的测井数据的准确性。在隔声器的设计中，必须要充分考虑声波测井波动学的一些理论成果和声波传播的物理模型，并需要对接受换能器连接部分的歌声特性进行研究，进而得到较好的接收器隔声效果。
3. 声波测井仪器测试系统设计
声波测井系统是指用于测量钻井过程中井眼中的纵波、横波及其他类型的利波的传输特征，得到衰减后的速度，根据其衰减特性可以判断地层的孔隙度、岩性、地层渗透率等特性。而实际的的油气勘探过程往往需要面对各种各样的恶劣环境和地质条件，故而在声波测井仪器的设计过程中，必须建立与之相适应的完善的钻井仪器测试系统，以确保测井仪器进行作业过程中的可靠性、稳定性、作业时间和时效。声波测井仪器主要分为控制电路和声系两个部分，采用多极子阵列声波测井仪器接收器换能器结构，用四个发射换能器组合而成的发射部分，通过地面系统按照时序和指令控制井下的各种仪器，主要采用的地面系统为ELIS地面系统，并根据该测井仪器的工作原理构建测试系统，并选择声波数据仿真模块，测试系统与各个井下电路的仪器之间进行数据和命令通信，按模块进行划分，主要的模块有：声系仿真模块、换能器测试模块、EDIB总线测试模块组成，通过井下仪器模拟通道板、井下仪器发射短节、井下仪器下端、井下仪器CPU控制板等进行数据采集，并且电路的布局过程要遵循一定的原则，所有的电路都要仪器核心元件为中心进行布局，各个元器件的排列应该均匀、整齐、紧凑，并且便于安装调试。测试系统的设计需要根据各个模块的功能和各个借口进行设计，并将设计方案选型与硬件电路实现和软件程序的设计结合起来，形成了较为完善的测试系统设计方案。
三、结论
本文主要介绍了测井的发展情况，并对外国内对于测井仪器研究进行综合概述，进而分析了影响油气勘探开发过程中的各个参数对于测井过程中信息的影响，接着研究了接收隔能器隔振设计的影响因素，最后对于声波测试系统的设计进行综合研究，确定了声波测井仪器设计中需要考虑的各种因素，从而确定了声波测井仪器设计机理。
参考文献
[1]郑勇，钟振伟，刘嗣贤，薛晓书.声波测井仪器基本参数选择[J].测井技术.1994.18（1）：17-18.
[2]薛梅，楚泽涵，姜皓.声波测井仪器发展评述[J].石油仪器.2000：6-7.
前言
随着现代社会经济的发展，市场对于石油资源的需求量越来越大，但是石油由于其属于不可再生资源而储量越来越小[1]，随着胜利油田、大庆油田、中原油田等油井的开发逐渐进入后期阶段，因而如何提高测井设备的勘探效率对于确保我国社会经济的发展具有重要意义。实际的生产勘探过程中，主要考虑各地质层的分布情况、所检测区域石油的储量、检测设备的安装是否正确等。通过利用声波测井仪器中产生的声波的速度、振幅来确定石油储量情况。声波测井技术的发展需要各方面技术的综合发展，而在声波测井发展的初始阶段，往往只能获取较少的数据，且可靠性较低，而随着计算机及测控技术的发展，相关岩土力学等的发展，使得测井仪器技术的发展取得长足的进步。
国内外对于声波测井仪器技术的发展都做出了巨大的贡献，最早的测井仪器是由法国依据高低电位转变机理来设计，能够初步了解到井下的情况，测井仪器的发展分别经历了地球物理测井诞生阶段、数字化测井阶段、数控测井阶段，而随着二十一世界的发展，集成电路的发展使得测井仪器的设计越来越完善。本文组要从声波测井仪器基本参数选择、接受换能器、测试系统三个方面出发，对声波测井仪器的设计机理进行研究，并结合声波测井仪器在高温高压环境中的性能要求，提出较为完善的设计原则，以确保石油勘探过程的顺利进行，确保我国的石油储量。
一、声波测井仪器的发展综述
经过国内外几十年的研究，形成了逐渐完善的测井仪器设计机理和完善的声波测井仪器，主要有：水泥胶结声波测井仪、声波成像测井仪、全波列声波测井仪、偶极子声波测井仪，因而主要从这四个方面进行分析和总结，对我国测井仪器技术的发展进行综合叙述。我国早期采用的水泥胶结声波测井技术通过记录在其套管中沿着井中轴向进行传播，其技术特点在于快速、简单、大体上可信，缺点是对于空间套管的评价较低，纵向分辨率低[2]。而后又发展出了井下直观图像的测井方法--声波成像测井仪，可以对裂缝储集层形成完善的检测和评价，然而由于其测试速度太慢，成像水平较低，因而随着社会技术的进步，已逐渐被淘汰。而随后提出的长源距声波测井，获得了滑行纵波、瑞利波、管波、滑行横波等时间轴上的数据进行记录，并且所设计的阵列声波测井仪器具有线阵测量、高分辨率测量、套管井中水泥胶结测量、井眼补偿声波测量等四大功能。并且可以用多种频率的声学探头组合实现不同部位接着的探测。后来又发展出了偶极子横波测井仪，通过使用偶极子声波测井，能够获得对于石油储备情况的精确确定。
二、声波测井仪器设计机理
1. 声波测井仪器相关参数
声波测井仪器基本参数的选择在声波仪器的设计的过程中占有主要意义，在设计时必须首先考虑基本参数的选用，并且各个参数之间本身存在着相互之间的制约影响作用，从这些参数的影响因素角度出发，来确定声波测井仪器的设计机理，以使其符合石油勘探开发中的性能要求，设计中主要要考虑的原则包括：源距L、声波间隙发射频率fT、间距Ls、仪器测速V等，因为这些原则影响着仪器的薄层分辨能力，并且能够正确检测纵波首波等。
2. 接收换能器隔声设计
在声波测井仪器的设计过程中，发射、接收换能器之间的隔声以及接收换能器之间的隔声设计也占有什么重要的位置，其隔声设计对于仪器性能有着很大影响，一旦设计出来的隔振结构设计不合适，便会造成特殊井的勘探开发工作出现异常，从而致使获得的测井数据资料无法使用，特别对于阵列声波的设计过程中，必须选择合适的隔声效果。而在我国现行隔声器的设计过程中，需要不断调整材料配比和隔声器结构，进而得到最优化的隔声器结构参数，才能实现石油勘探开发过程中多的测井数据的准确性。在隔声器的设计中，必须要充分考虑声波测井波动学的一些理论成果和声波传播的物理模型，并需要对接受换能器连接部分的歌声特性进行研究，进而得到较好的接收器隔声效果。
3. 声波测井仪器测试系统设计
声波测井系统是指用于测量钻井过程中井眼中的纵波、横波及其他类型的利波的传输特征，得到衰减后的速度，根据其衰减特性可以判断地层的孔隙度、岩性、地层渗透率等特性。而实际的的油气勘探过程往往需要面对各种各样的恶劣环境和地质条件，故而在声波测井仪器的设计过程中，必须建立与之相适应的完善的钻井仪器测试系统，以确保测井仪器进行作业过程中的可靠性、稳定性、作业时间和时效。声波测井仪器主要分为控制电路和声系两个部分，采用多极子阵列声波测井仪器接收器换能器结构，用四个发射换能器组合而成的发射部分，通过地面系统按照时序和指令控制井下的各种仪器，主要采用的地面系统为ELIS地面系统，并根据该测井仪器的工作原理构建测试系统，并选择声波数据仿真模块，测试系统与各个井下电路的仪器之间进行数据和命令通信，按模块进行划分，主要的模块有：声系仿真模块、换能器测试模块、EDIB总线测试模块组成，通过井下仪器模拟通道板、井下仪器发射短节、井下仪器下端、井下仪器CPU控制板等进行数据采集，并且电路的布局过程要遵循一定的原则，所有的电路都要仪器核心元件为中心进行布局，各个元器件的排列应该均匀、整齐、紧凑，并且便于安装调试。测试系统的设计需要根据各个模块的功能和各个借口进行设计，并将设计方案选型与硬件电路实现和软件程序的设计结合起来，形成了较为完善的测试系统设计方案。
三、结论
本文主要介绍了测井的发展情况，并对外国内对于测井仪器研究进行综合概述，进而分析了影响油气勘探开发过程中的各个参数对于测井过程中信息的影响，接着研究了接收隔能器隔振设计的影响因素，最后对于声波测试系统的设计进行综合研究，确定了声波测井仪器设计中需要考虑的各种因素，从而确定了声波测井仪器设计机理。
参考文献
[1]郑勇，钟振伟，刘嗣贤，薛晓书.声波测井仪器基本参数选择[J].测井技术.1994.18（1）：17-18.
[2]薛梅，楚泽涵，姜皓.声波测井仪器发展评述[J].石油仪器.2000：6-7.