專利名稱：高精度數(shù)字聲波變密度刻度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油地質(zhì)勘探和金屬礦藏勘測的測井儀器高精度數(shù)字聲 波變密度刻度方法。
背景技術(shù)：
聲波變密度測井是石油勘探中的一個重要測井項目，用于套管井固井質(zhì) 量的評價，常用的聲波變密度儀器采用的聲系統(tǒng)為 一個發(fā)射探頭兩個接收
探頭，因此，它具有2個源距(3英尺和5英尺)通過變密度方式記錄5英尺 源距的聲波波列信號，其在圖紙上以灰度的深淺表示波形幅度的大小，變密 度需要在自由套管井段進行刻度，儀器具有8個聲波增益檔位，根據(jù)刻度的 要求，每擋按照衰減到上一檔的40%的比率，為了獲得相對精確的增益需要 使用精確的電阻衰減網(wǎng)絡(luò)，對衰減網(wǎng)絡(luò)的電阻阻值要求精確。因此往往需要 選用非標(biāo)電阻，而且對電阻的精度要求很高。用硬件電路進一步提高變密度 測井儀器的精度比較困難。
隨著電纜高速遙傳技術(shù)的不斷發(fā)展，傳輸率在300K以上的遙傳儀器已經(jīng) 被大量投入現(xiàn)場使用，這就為聲波類儀器在井下對聲波波列進行數(shù)字化并進 行數(shù)字化傳輸提供了保證，同時，井下儀器中大量采用MCU甚至DSP進行模 擬信號的數(shù)字化以及數(shù)字傳輸控制，通過DSP在井下對數(shù)字的聲波波列數(shù)據(jù)可以進行各種計算處理也是井下儀器發(fā)展的趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種高精度數(shù)字聲波變密度刻度方法，將用該方法測 得的數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)存入儀器的存儲器中，當(dāng)儀器在井下進行變密度儀
器刻度時，CPU通過讀取相應(yīng)檔位的刻度系數(shù)對波列數(shù)據(jù)進行幅度校正。
具體刻度過程如下
1、 首先將聲波變密度的波列信號進行數(shù)字化，目前使用的數(shù)字變密度測
井儀器具備了該條件；
2、 將變密度聲波儀器的聲波變密度的聲系浸泡在標(biāo)準(zhǔn)的刻度筒內(nèi)，筒內(nèi) 注滿水，筒內(nèi)壓力為2Mp，或用頻率在20KHz的正弦波信號源代替給儀器的信 號采集電路提供一個在最高增益擋不限幅的信號；
3、 給變密度聲波儀器的聲系發(fā)送儀器校正命令，變密度聲波儀器收到該 命令后
a、 初始化，使聲波各檔的校正系數(shù)全部復(fù)位為l;
b、 采集波列中指定區(qū)域中最大值的幾個數(shù)據(jù)，并計算平均值XO;
c、 降低一擋，將聲波衰減到上一檔的40%，采集指定區(qū)域中最大值的 幾個數(shù)據(jù)，并計算平均值X1;
d、 計算校正系數(shù)，計算公式是X0(40%)n/Xn; n=l-7; X為聲波密
度；
將聲波密度依次衰減到上一檔的40%，重復(fù)步驟c一d，直到檔位降到最 低檔為止，共計8個檔，整個刻度過程完成，將校正系數(shù)存入變密度聲波儀器的存儲器中。
當(dāng)進行實際測井時，儀器在某檔信號幅度合適時，就將該檔校正系數(shù)定 為1，下一檔的校正系數(shù)就為存儲的該檔校正系數(shù)與上一檔校正系數(shù)的乘積。 把響應(yīng)的校正系數(shù)與采集的波列數(shù)據(jù)進行相乘，就可以得到經(jīng)過校正后的準(zhǔn) 確波列數(shù)據(jù)。
本發(fā)明所述的高精度數(shù)字聲波變密度刻度方法，使儀器組裝調(diào)試時儀器 刻度精度不再依賴高性能的電阻網(wǎng)絡(luò)的精確度，而是通過軟件計算校正來達(dá) 到更高得精度，這大大加快了儀器的生產(chǎn)調(diào)試速度，便于儀器的規(guī)模化生產(chǎn)。


圖1變密度儀器在標(biāo)準(zhǔn)刻度筒內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2變密度儀器方框圖。 圖3方法流程圖。
其中1變密度聲波儀器電子線路、2變密度聲系、3發(fā)射探頭、4溫度 探頭、5接收探頭、6標(biāo)準(zhǔn)刻度筒
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。 參閱圖1變密度儀器在標(biāo)準(zhǔn)刻度筒內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括電子線路1、 變密度聲系2、發(fā)射探頭3、溫度探頭4、接收探頭5和標(biāo)準(zhǔn)刻度筒6組成。 刻度筒內(nèi)注滿水，筒內(nèi)壓力達(dá)到2Mp，儀器在最高增益擋信號不限幅。
下面結(jié)合圖3本發(fā)明實施例的方法流程圖來詳細(xì)說明本發(fā)明在刻度過程 和上井過程中的實施方式刻度過程如下
1、 給儀器加電
2、 將聲波各檔的校正系數(shù)全部復(fù)位為1;
3、 換檔；
4、 選擇儀器最高檔(如八檔)并使儀器波列信號不限幅，采集波列 中指定區(qū)域中最大值的幾個數(shù)據(jù)，并計算平均值X0 (如2000mV);
5、 設(shè)定該檔數(shù)據(jù)為100%;
6、 降低一擋(七檔)，采集指定區(qū)域中最大值的幾個數(shù)據(jù)，并計算平 均值X1 (如900 mV);
7、 用X0的40%除以XI (2000*0. 4/900二0. 89) 就得到一個校正系 數(shù)(O. 89)并記錄；
8、 再降低一擋(六檔)，采集指定區(qū)域中最大值的幾個數(shù)據(jù)，并計算 平均值X2 (如310 mV);
9、 用X0的16%除以XI (2000*0. 16/310二1.03)就得到一個校正系 數(shù)并記錄；
10、 以此類推分別計算接下來各檔的校正系數(shù)并記錄，直到最低檔為 止(如各檔的系數(shù)分別是八檔為1、七檔為0. 89、六檔為1. 03、五檔為0. 76、 四檔為O. 84、三檔為l. 12、 二檔為1.08—檔為0.98);
11、 將檔位變到最高檔，作為刻度完成的標(biāo)志。 當(dāng)儀器完成刻度過程后就可以進行上井。
上井過程如下
1、當(dāng)儀器下井并到達(dá)指定位置后，給儀器加電；2、 換檔；
3、 選擇儀器不限幅檔(如6檔)，采集儀器波列信號并將波列信號各 采樣點的值乘以該檔位的效驗系數(shù)，就得到了該檔位效驗后的波列信號(波 列信號乘以6檔的系數(shù)1.03 )，并記錄；
4、 設(shè)定該檔數(shù)據(jù)為100%;
5、 降低一擋(5檔)，采集儀器波列信號并將波列信號各采樣點的值乘 以該檔位的效驗系數(shù)，就得到了該檔位效驗后的波列信號(波列信號乘以5 檔的系數(shù)0.76 ),并記錄，這樣我們就得到了相對于6檔效驗后40%的波列
信號
6、 降低一擋(4檔)，采集儀器波列信號并將波列信號各采樣點的值乘 以該檔位的效驗系數(shù)，就得到了該檔位效驗后的波列信號(波列信號乘以4 檔的系數(shù)0.84)，并記錄，這樣我們就得到了相對于6檔效驗后16%的波列
信號
7、 以此類推分別完成儀器下面幾檔的刻度過程 這樣無論儀器的電阻衰減網(wǎng)絡(luò)的阻值是多大，儀器都可以通過刻度系
數(shù)將儀器的刻度按照每擋40%的比率衰減。
儀器包括信號采集部分、信號發(fā)射部分、A/D采集、溫度控制部分和CPU 處理等幾部分，CPU將發(fā)射信號送到調(diào)理電路，調(diào)理電路將發(fā)射信號進行調(diào) 理后送到聲波發(fā)射電路，聲波發(fā)射電路激勵發(fā)射探頭產(chǎn)生聲波信號。接收探 頭接收到發(fā)射探頭送來的全波列信號后，將信號送到信號調(diào)理電路，信號調(diào) 理電路將聲波全波列信號調(diào)理后送到A/D采集電路，A/D采集電路將聲波全 波列信號數(shù)字化后送到CPU， CPU將送來的聲波全波列信號進行處理。當(dāng)儀器在井下溫度發(fā)生變化后，溫度探頭將井下溫度采集后送給CPU, CPU通過 溫度值調(diào)整刻度系數(shù)。
權(quán)利要求
1、一種高精度數(shù)字聲波變密度刻度方法，其特征在于(1)首先將聲波變密度的波列信號進行數(shù)字化；(2)將變密度聲波儀器的聲波變密度的聲系浸泡在標(biāo)準(zhǔn)的刻度筒內(nèi)，筒內(nèi)注滿水，筒內(nèi)壓力為2Mp，或用頻率在20KHz的正弦波信號源代替給儀器的信號采集電路提供一個在最高增益擋不限幅的信號；(3)給變密度聲波儀器的聲系發(fā)送儀器校正命令，變密度聲波儀器收到該命令后a、初始化，使聲波各檔的校正系數(shù)全部復(fù)位為1；b、采集波列中指定區(qū)域中最大值的幾個數(shù)據(jù)，并計算平均值X0；c. 降低一擋，將聲波衰減到上一檔的40％，采集指定區(qū)域中最大值的幾個數(shù)據(jù)，并計算平均值X1；d、計算校正系數(shù)，計算公式是X0(40％)n/Xn；n＝1-7；X為聲波密度；(4)將聲波密度依次衰減到上一檔的40％，重復(fù)步驟c—d，直到檔位降到最低檔為止，共計8個檔，整個刻度過程完成；(5)將校正系數(shù)存入變密度聲波儀器的存儲器中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度數(shù)字聲波變密度刻度方法，將變密度聲波儀器的聲系浸泡在注滿水的刻度筒內(nèi)，壓力為2Mp，或用頻率在20KHz的正弦波信號源給儀器的信號采集電路提供一個在最高增益擋不限幅的信號；使聲波各檔的校正系數(shù)全部復(fù)位為1；采集波列中最大值的幾個數(shù)據(jù)，計算平均值X0；將聲波衰減到上一檔的40％，采集最大值的幾個數(shù)據(jù)，計算平均值X1；用公式X0(40％)ⁿ/X_n計算校正系數(shù)；將聲波密度依次衰減到上一檔的40％，重復(fù)以上步驟8個檔；將校正系數(shù)存入變密度聲波儀器的存儲器中；使得儀器刻度精度不再依賴高性能的電阻網(wǎng)絡(luò)的精確度，通過軟件計算校正達(dá)到精度，提高了儀器的生產(chǎn)調(diào)試速度，有利于儀器的規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號E21B47/12GK101451432SQ200710178679
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者劉建成, 李寶華, 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公司;中國石油集團測井有限公司