專利名稱：數(shù)字聲波變密度聲系的非線性溫度補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于解決石油地質(zhì)勘探和金屬礦藏勘測的聲波變密度測井 儀受溫度影響的數(shù)字聲波變密度聲系的非線性溫度補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
聲波變密度測井儀是根據(jù)聲波信號的衰減幅度對固井質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)一 種測井儀器，因此對聲系統(tǒng)在工作溫度范圍內(nèi)的信號幅度穩(wěn)定性要求嚴(yán)格。 目前，聲波類測井儀器使用的壓電晶體換能器由于受溫度的影響較大，由
壓電晶體換能器組裝的聲系要在井底溫度達(dá)到155°C以上的高溫下工作，因 此使得聲系發(fā)射的聲波信號以及接收到的聲波信號受溫度的影響非常大。 作為一種要根據(jù)聲波信號的衰減情況來完成固井質(zhì)量檢査的測井儀器，如 果傳感器接收到的聲波信號隨溫度變化將是致命的，如果不能夠控制溫度 對聲波信號幅度的影響將很難達(dá)到我們所期望的測井效果。因此，在聲波 變密度中對換能器的溫度性能要求較高。但是，即便是經(jīng)過嚴(yán)格的篩選也 很難得到滿意的合格換能器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將聲波變密度的聲波信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，在現(xiàn)有的壓 電晶體換能器組裝成的聲系中，不需要對壓電晶體換能器進(jìn)行溫度性能的篩 選，通過埋設(shè)在聲系中的溫度傳感器，將聲系中的溫度測量出來，對聲系中 壓電換能器隨溫度的變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而消除聲波變密度聲系受溫度的影響。
具體實(shí)現(xiàn)方法
首先，對新制造完成的聲波變密度聲系或者制造聲系用的壓電晶體換能器 進(jìn)行反復(fù)幾次的溫度老化試驗(yàn)，使得用于溫度校正的聲系隨溫度變化的趨勢 成為一個(gè)穩(wěn)定曲線，對埋在聲系中的溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正。
然后，對組裝好的聲系進(jìn)行溫度性能測試，通過外部加溫裝置對儀器全溫 度范圍內(nèi)進(jìn)行加溫，將聲波變密度聲系接收到的長、短道聲波信號的首波幅 度變化量的系數(shù)和相應(yīng)的聲系溫度值記錄下來，建立聲系的溫度特性對照表，
將該表格作為特定聲系的溫度補(bǔ)償參數(shù)存入井下儀器中的可插拔EEPROM芯片 中(該EEPROM采用DIP封裝，作為跟隨聲系的專有參數(shù)芯片)。
由于每只聲系的溫度特性成為已知的，井下儀器中的DSP首先讀取存在 EEPR0M中的聲系參數(shù)表，在進(jìn)行聲波變密度測井時(shí)，井下儀器根據(jù)測井時(shí)不 斷變化的聲系溫度數(shù)值，對采集到的數(shù)字化聲波波列信號通過聲系參數(shù)表中 的校正系數(shù)進(jìn)行校正。這樣，由于溫度變化造成的聲波信號的變化就被校正 了，從而從根本上消除了溫度對聲波變密度儀器的影響。
從上面可以看出，數(shù)字聲波變密度聲系的非線性溫度補(bǔ)償方法有兩個(gè)關(guān)鍵 步驟 一個(gè)是在儀器制造完成時(shí)，必須通過專門的加溫裝置對聲系進(jìn)行老化 和聲系溫度特性表的標(biāo)定。第二是聲波波列信號的數(shù)字化，經(jīng)過數(shù)字化后的 聲波波列信號與當(dāng)前溫度下聲系溫度特性表中的校正系數(shù)相乘，就得到了不 受環(huán)境溫度影響的聲波變密度的聲波波列。


圖1是變密度測井儀結(jié)構(gòu)圖其中l(wèi)電子線路，2聲系統(tǒng)，3溫度探頭。
圖2是變密度測井儀在高溫高壓模擬井中的懸掛示意圖
其中l(wèi)電子線路，2聲系統(tǒng)，3溫度傳感器，4高溫高壓模擬井
圖3是變密度探頭隨溫度變化補(bǔ)償前的變密度值
圖4是變密度探頭隨溫度變化補(bǔ)償后的變密度值
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
如圖1、 2所示， 一種數(shù)字聲波變密度的非線性溫度補(bǔ)償測井儀器，溫度 傳感器3安裝在聲系統(tǒng)2中，其刻度和測井過程都由變密度電子線路1內(nèi)的 單片機(jī)控制。將一支新裝好的聲波變密度測井儀放在高溫高壓模擬井4中， 首先將模擬井的溫度反復(fù)從常溫升到16(TC對聲系用的壓電晶體換能器進(jìn)行 反復(fù)幾次的溫度老化試驗(yàn)。當(dāng)壓電晶體換能器進(jìn)行溫度老化試驗(yàn)后，儀器下 發(fā)刻度命令對數(shù)字聲波變密度進(jìn)行刻度，整個(gè)過程都是由單片機(jī)自動記錄完 成。具體過程如下
1、 單片機(jī)將常溫常壓下的聲系接收到的長、短道聲波信號的首波幅度變 化量的系數(shù)以及相應(yīng)的聲系溫度值記錄下，如圖3所示；
2、 將高溫高壓井溫度升到160°C ;
3、 當(dāng)單片機(jī)檢測到溫度傳感器溫度達(dá)到16(TC時(shí)，單片機(jī)將16CTC下的 聲波變密度聲系接收到的長、短道聲波信號的首波幅度值以及相應(yīng)的聲系 溫度值記錄下；
4、 將高溫高壓井降低溫度；
5、 當(dāng)單片機(jī)檢測到溫度傳感器溫度達(dá)到15(TC時(shí)，單片機(jī)將15CTC下的聲波變密度聲系接收到的長、短道聲波信號的首波幅度值以及相應(yīng)的聲系
溫度值記錄下；
6、 以此類推單片機(jī)分別記錄下14(TC， 130°C。。。。。直到常溫；
7、 當(dāng)單片機(jī)檢測到溫度傳感器溫度達(dá)到常溫時(shí)，單片機(jī)將已經(jīng)記錄的高 溫下的變密度聲系長、短道聲波信號的首波幅度值讀出來，分別與常溫下 的長短道首波幅度值進(jìn)行對比產(chǎn)生幅度變化量的系數(shù)，并通過幅度變化量 的系數(shù)建立聲系的溫度特性對照表，并將該表格作為特定聲系的溫度補(bǔ)償 參數(shù)存入井下儀器中的可插拔EEPR0M芯片中；
8、 至此刻度過程全部完成
儀器刻度完成后就可以測井了，以儀器進(jìn)入目的層，在某一深度進(jìn)行測井 為例。具體過程如下
1、 儀器下井到達(dá)目地層后，由下向上進(jìn)行測井；
2、 單片機(jī)檢測到探頭溫度(例如13(TC)后，單片機(jī)讀取EEPROM芯片中 13(TC的溫度補(bǔ)償系數(shù)，然后用補(bǔ)償系數(shù)與所測得變密度值進(jìn)行相乘得到變 密度所測得130度的實(shí)際值，如圖4所示；
3、 儀器繼續(xù)向上測井，測到下個(gè)點(diǎn)后，單片機(jī)檢測到探頭溫度(例如120 。C)后，單片機(jī)讀取EEPROM芯片中120。C的溫度補(bǔ)償系數(shù)，然后用補(bǔ)償系 數(shù)與所測得變密度值進(jìn)行相乘得到變密度所測得120度的實(shí)際值，如圖4 所示；
4、 以此類推，儀器測完整個(gè)井段，并通過每個(gè)點(diǎn)的溫度補(bǔ)償系數(shù)將該點(diǎn) 的變密度值進(jìn)行校正，得到完整的校正后的曲線。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字聲波變密度聲系的非線性溫度補(bǔ)償方法，其特征在于首先在聲波變密度聲系中埋設(shè)一個(gè)溫度傳感器，通過溫度傳感器對聲系中的壓電換能器進(jìn)行隨溫度變化的特性測試，并將結(jié)果存儲在可插拔的EEPROM芯片中或者作為一個(gè)地面系統(tǒng)中的一個(gè)刻度文件存在，對聲波變密度的波列信息進(jìn)行數(shù)字化，通過埋設(shè)在聲系中的溫度傳感器，將聲系中的當(dāng)前溫度測量出來，根據(jù)聲系溫度特性表的校正數(shù)值對數(shù)字化后的波列數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度校準(zhǔn)，產(chǎn)生校正后的與環(huán)境溫度無關(guān)的聲波變密度波列數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字聲波變密度聲系的非線性溫度補(bǔ)償方法，在聲波變密度聲系中埋設(shè)一個(gè)溫度傳感器，通過溫度傳感器對聲系中的壓電換能器進(jìn)行隨溫度變化的特性測試，將結(jié)果存儲在可插拔的芯片中，對聲波變密度的波列信號進(jìn)行數(shù)字化，通過埋設(shè)在聲系中的溫度傳感器，將聲系中的當(dāng)前溫度測量出來，根據(jù)聲系溫度特性表的校正數(shù)值對數(shù)字化后的波列數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度校準(zhǔn)，產(chǎn)生校正后的與環(huán)境溫度無關(guān)的聲波變密度波列數(shù)據(jù)，不需改變壓電晶體換能器聲系和對其進(jìn)行溫度性能的篩選，只需將聲波變密度聲系中的當(dāng)前溫度測量出來，通過預(yù)先校準(zhǔn)得到的聲系溫度特性校準(zhǔn)表內(nèi)的校正系數(shù)，對聲系中壓電換能器隨溫度的變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償，消除聲波變密度受溫度的影響。
文檔編號E21B47/06GK101315028SQ20071009969
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者劉建成, 李寶華, 李文東, 楊佐新, 王易安, 王易敏, 蘇藏娟, 林 范, 賀海龍, 賈向東, 林 鄧, 陳江同, 黃明艷 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)測井有限公司