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《测井仪器原理》(一)2008

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测井 仪器 原理 2008
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测井仪器原理(一)主讲人:鞠晓东2008年 9月测井仪器原理(一) 2测井仪器原理(第一部分) 第 0章 绪论 第 1章 电流聚焦测井仪 第 2章 感应测井仪 第 3章 声波测井仪测井仪器原理(一) 3第 3章声波测井仪 波测井原理 发双收声波测井仪 它类型声波测井仪简介测井仪器原理(一) 波测井原理 石中声波的传播参数 声波测井基础 声学物理理论:弹性波动力学 采用频率数千赫至百万赫的机械波 研究地下岩石为介质传播的声波在速度、幅度衰减以及频率等参数的变化 典型的(全波)声波测井波形测井仪器原理(一) 波测井原理 石中声波的传播参数 声波测井参数 由于纵波(压缩波或 对速度最快,因此在声波测井中往往也最容易接收和处理,普通声波测井仪一般专用来接收和测量纵波声速 声波全波测井能够得到横波速度 杨氏模量和泊松比是重要的岩石力学参数21)1(21)(1(1  ) 波测井原理 系设计和测量原理 声系:由发射探头 组成的探测器 形成人工声场并设法接收通过地层传播的声波信号测井仪器原理(一) 波测井原理 系设计和测量原理 换能器 发射、接收探头,一般由磁致伸缩或压电陶瓷材料制成,起到电 电转换作用 隔声结构:减弱直达声波 当地层声速 以产生以临界角入射 i=v1/滑行波 源距 使首先到达 间距 L:两接收器之间的距离11)(210 ) 波测井原理 系设计和测量原理 纵波声速 声波时差(慢度) 发射频率 f 电子线路单元 输出信号 △ T △ )/(1 测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 发双收声系原理 声系结构 对称排列的 源距 距 L 仪器工作方式 上发期间由 下发期间由 输出信号)(下上 2  测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 发双收声系原理 井眼补偿作用 深度补偿问题 临界角影响 仪器上提运动作用 最佳补偿原理tg (下上 12  )(下上 12 )(12测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 井仪工作原理 框图测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 井仪工作原理 声波信号放大电路 差动放大 互补输出,电缆驱动 并联稳压测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 仪器框图(声速测量部分)测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 主要工作波形测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 1、同步控制电路 电路原理测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 1、同步控制电路 工作波形测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 1、同步控制电路 单稳电路 下井同步电路测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 2、鉴别放大和时差形成电路测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 2、鉴别放大和时差形成电路 比较器幅度鉴别 延迟、延迟们组 目的:从时间上压制干扰 功能:设定 信号分离门组 时差形成触发器 时差检测过程(上发举例) 主控双稳翻转 → 上控方波有效 → 关闭 发送上发命令至井下 →地面延迟 → 延迟 延迟门 开启 1检测→ 时差形成触发器置位形成△ 上升沿 → 延迟 延迟门 关闭 2门 → 时差形成触发器置位形成△ 下降沿 → 完成△ 换 → 延迟门组恢复稳态→ 关闭分离门组测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 3、时差计数和输出电路 计数 锁存 译码 显示 D/) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 4、指令发生电路 4个 3μ8个不同极性控制测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 5、跟踪延迟电路测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 5、跟踪延迟电路 工作波形测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 6、时差比较电路 周波跳跃的产生测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 6、时差比较电路测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 6、时差比较电路测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 7、刻度电路测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 7、刻度电路 工作波形测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 8、声幅测量电路 主要用途:水泥胶结测井 电路框图测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 8、声幅测量电路 电原理图测井仪器原理(一) 发双收声波测井仪 面仪工作原理 8、声幅测量电路 工作波形 9、噪声测量电路测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 仑贝谢 1、声系特点 模块化的 ) 它类型声波测井仪简介 仑贝谢 1、声系特点 定向发射原理 宽带接收器测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 仑贝谢 2、信号检测 地面仪器接口测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 仑贝谢 2、信号检测 传播时间处理 信号波形测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 仑贝谢 2、信号检测 传播时间处理 动门,噪声窗口测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 仑贝谢 2、信号检测 传播时间处理 仪器增益控制测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 仑贝谢 2、信号检测 传播时间处理 检测原理 ) 它类型声波测井仪简介 仑贝谢 2、信号检测 传播时间处理 ) 它类型声波测井仪简介 1、方法原理和声系结构 单极全波在软地层无法获得横波信息 偶极换能器在软地层仍能够激发出绕曲波软地层单极信号波形 软地层偶极信号波形测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 1、方法原理和声系结构 偶极换能器结构原理 片状换能器 弯曲振动,产生绕曲波是一种频散波偶极振动模式单极振动模式测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 1、方法原理和声系结构 四极换能器结构原理四极振动模式偶极和四极声场的指向性单极振动模式测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 1、方法原理和声系结构 接收换能器结构原理 宽带接收器 四只一组,正交排列 八组阵列,间距 6英寸单元呈口字形排列的接收换能器( a )( d )( c )( b )单极子模式四极子模式偶极子模式 偶极子 模式对不同振动模式的响应测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 2、仪器结构 主电子单元 声系 发射部分 隔声体 接收部分 发射电子单元接 其 他 下 井 仪 器M P A L 测 控 电 子 短 节1 . 系 统 控 制高 性 能 D S P 控 制 子 系 统2 . 数 据 采 集数 控 的 高 精 度 、多 通 道 数 据 采 集 和 存 储> 1 2 0 d b 的 动 态 范 围 , 1 4 位 分 辩 率3 . 遥 测 电 路完 成 数 据 的 上 传 与 命 令 接 收4 . 前 置 接 收 电 路完 成 单 、 偶 极 及 四 极 信 号 的 组 合 、选 择 , 声 波 信 号 的 程 控 放 大 与 衰 减 ,声 波 信 号 的 滤 波5 . 系 统 电 源大 功 率 、 高 效 、 低 噪 音接 电 缆M P A L 发 射 换 能 器 短 节由 单 极 、 正 交 的 偶 极 和 四 极 换 能 器组 成 , 可 工 作 于 单 极 、 偶 极 和 四 极 模 式大 功 率 , 长 源 距M P A L 隔 声 体 短 节衰 减 直 达 的 伸 缩 及 剪 切 波并 用 于 调 整 源 距M P A L 发 射 电 子 线 路控 制 单 、 偶 极 和 四 极 换 能 器的 选 择 与 发 射单 极 发 射 换 能 器X 、 Y 方 向 偶 极 发 射 换 能 器M P A L 接 收 换 能 器 短 节由 正 交 的 换 能 器 组 成宽 带 、 高 灵 敏 度纵 向 对 称 但 不 等 距接 收 换 能 器 矩 阵遥 测 短 节接 收 下 传 命 令 与 上 传 测 井 数 据四 极 发 射 换 能 器测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 3、仪器电子系统接收换能器阵隔声体极发射控制电路偶极发射控制电路发射变压器组发射换能器阵高压激励发射变压器激励信号32道声波信号接收极,偶极声波信号源的控制与发射测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 3、仪器电子系统四通道信号接收四通道信号接收八通道信号接收四通道信号采集四通道信号采集八通道信号采集四路系统直流电源系统控制源32道声波信号接收串行控制命令总线高速串行数据总线至发射电路极及四极的接收模式,设定接收电路的衰减与放大增益设定数据采集、采集速率与采集设定、复位采集缓存 动数据采集上接遥测下传命令的接收与数据上传等接口电路:设置发射、接收、采集模式。控制数据实时处理和协调各部分电路工作 。测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 3、仪器电子系统测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 3、仪器电子系统测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 3、仪器电子系统测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 3、仪器电子系统测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 3、仪器电子系统测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 3、仪器电子系统测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 1、方法原理和声系结构测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 1、方法原理和声系结构测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 1、方法原理和声系结构测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 2、仪器电子系统测井仪器原理(一) 它类型声波测井仪简介 2、仪器电子系统 采集传输控制单元 接收由遥测单元发来的仪器控制命令 设定仪器的工作状态 频率选择 发射高 /低电源选择 地磁 /电源同步方式选择 电路控制增益选择 产生点同步 按仪器要求控制对幅度、噪声的采样 将采样得到的回波幅度、回波时间及仪器舱温度等信息编码后送到 ) 它类型声波测井仪简介 2、仪器电子系统 发射激励单元主要功能 受控产生 在点同步的控制下、选择发射高 /低电源,激励换能器 放大检测单元主要功能 选择 可控增益放大。 获取回波幅度采样,检测回波时间到达 同步产生单元主要功能 产生每周行起始同步,使地磁北极与探头的旋转起始一致 在套管井地磁被屏蔽时由电源 50
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