井周声波扫描成像测井

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1、《测井新方法》第2讲井周声波扫描成像测井张元中地球物理与信息工程学院测井系《测井新方法》主要内容1、声成像测井发展历程2、物理基础与方法原理3、CAST-V的测量原理4、仪器结构5、采集的信息及用途1.发展历程“井周声波扫描成像测井”简称“声成像测井”。1969年，Mobile公司的研究人员应用超声成像技术研制成第一代井下电视BHTV（BoreholeTeleviewer），成为第一种能够在油井中应用的井下成像测井方法。1.发展历程早期的井下电视采用超声波成像原理，类似于对井壁进行超声扫描，连续记录井壁的

2、图像。在裸眼井中，可以获得井壁的直观图像，显示井壁上的裂缝、崩塌及岩性界面等；在套管井中，可以用于评价套管腐蚀和破损，套管状态及射孔孔眼的位置和状况等。早期井下声波电视测井仪的缺点是测井速度低，在地面采用模拟记录，成像设备的技术水平不高，在生产中没有得到广泛应用。1.发展历程20世纪70年代后期，数字记录方式被用到测井技术中，井下声波电视得到较快发展。在这一个时期，以AMOCO公司井下声波电视测井仪为代表，声学探头每秒钟绕井轴旋转3周，每旋转1周向井壁发射480-512次频率约为1MHz的声波脉冲，测井速度为9

3、0m/h，得到井壁二维黑白展开图。1.发展历程20世纪80年代，井下声波电视测井仪由模拟记录向数字记录的转变，成果显示为彩色图，且在裸眼井中能够显示井下的磁北方位，使该仪器具有定位的功能。代表性仪器是Standford大学井眼地球物理实验室研制的非商业性仪器，声学探头主频为1.25MHz，每秒钟绕井轴旋转3周，每旋转1周向井壁发射600次声波脉冲，测井速度为90m/h。1.发展历程80年代后期，SLB发展了井下声波电视测井仪（BTTB），探头中心频率为320kHz和480kHz两种，探头每秒旋转12周。19

4、90年，WesternAtlas公司的数字井周成像测井仪CBIL投入市场服务，声学探头有250kHz和500kHz两种，对井壁声学界面的分辨率可以达到厘米级，探头每秒旋转6周，每旋转1周向井壁发射250次声波脉冲，测井速度可以达到182m/h（600ft/h）。1.发展历程Atlas公司在CBIL的基础上还发展了数字井周成像测井仪DCBIL，该仪器有两个声学换能器，直径分别为1.5in和2in，工作频率为250kHz，在泥浆比重较大的条件下也可以获得优质的图像，可以在导电和非导电的泥浆中应用，并且能够得到井周连续的

5、360o图像。1990年，HES发展了井周声波扫描测井仪CAST，中心频率为450kHz。1996年推出了新一代声波井周扫描成像测井CAST-V。1.发展历程1991年，SLB的USI投入生产服务。该仪器的声学探头中心频率为500kHz，带宽为200kHz-700kHz。既能在裸眼井中对储集层的裂缝、夹层等进行探测，也能对套管外水泥环的分布、串槽流体的相态进行识别。1995年，SLB又推出了一种新型的超声波井眼成像测井仪UBI，换能器工作频率为2MHz的聚焦换能器，以7.5r/s的速度高速旋转。仪器可以探测由套

6、管内壁和套管外壁返回的两种回波，用来探测套管内部和套管外部受腐蚀的情况。1.发展历程1980年以后各个公司先后对声成像技术进行改进，改善了井下声波电视的成像功能，改进了换能器的设计，增加了扫描频率。在后续的图像处理方面也进行了较多的研究，提高了图像的质量和分辨率，能够在不同井液的环境状态下获得清晰的图像，可以在各种井眼条件下提供高质量高分辨率的井眼图像，发展了“井周声波扫描成像测井”方法。1.发展历程目前“声波井下声波电视”这个术语修改为“井周声波成像测井”；在成像测井方法中的“井下电视”，则主要是指井下光学

7、成像方法。井周声波成像测井代表性的仪器有，HES：CAST（CircumferentialAcousticScanningTool）SLB：UBI（UltrasonicBoreholeImaging）BakerHughes：CBIL（CircumferentialBoreholeImagingLogging）2.物理基础与方法原理井壁声波成像测井仪的工作原理，是以脉冲回波法为基础。在仪器的底部安装一个超声换能器（自发自收），以脉冲-回波的方式向井壁发射声波脉冲信号并且接收井壁反射回来的声波信号。在仪器沿着井眼

8、上下移动的过程中，换能器以360o的角度对井壁进行扫描，反射幅度和传播时间被测量并且记录下来显示成图像。2.物理基础与方法原理井壁声波成像测井所使用的脉冲-回波法，使用的不是连续波，而是具有一定持续时间、按照一定频率断续发射的超声波脉冲。脉冲声波在介质中传播时，遇到声阻抗发生变化的各种异常体，则在分界面处将产生反射，该方法通