SDZ—5110數字聲波測井問題的改進

李金鑄 劉源 韓劍 劉玉良

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SDZ—5110數字聲波測井問題的改進

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聲波測井儀在進行測井時，首先由電子線路提供一個發射高壓脈沖，觸發聲系中的發射晶體發聲，接收晶體再將接收到的聲波信號送至電子線路，經過電子線路的信號通道處理后送回地面。針對聲波測井儀目前存在的問題，對聲波測井儀電子線路和SZS—2000B變密度測井儀電子線路進行對比分析，發現問題主要出現在增益控制電路和高壓電路中。SDZ—5110數字聲波變密度測井儀電子線路改造完成后，首先進行地面實驗，對儀器的線性進行了觀測，測井成功率從原來的91.1%提高到98%，在滿足測井要求的同時提高了測井時效。

聲波；變密度；固井質量；測井質量；增益控制；改進

1 聲速測井儀的測量原理

聲速測井儀的測量原理如圖1所示。圖1中，T為聲波發射器，R1、R2分別為第一、第二聲波接收器。

圖1 聲速測量原理示意圖

當T發射聲波時，沿井壁傳播的滑行波返回泥漿中，并為接收器所接收。設1Δt和2Δt分別為聲波從發射器T到達接收器R1和R2的時間，則聲波到達R2和R1的時間差Δt為

在儀器居中和井眼規則的條件下，顯然有

則

式中L為間距（接收器R1和R2之間的距離）；V1為泥漿的聲波速度；V2為地層的聲波速度。

在聲速測井中，只要測出聲波到達兩個接收器的時間差，就可用式（1）求出地層的聲波速度。

2 改進措施

聲波測井儀在進行測井時，首先由電子線路提供一個發射高壓脈沖，觸發聲系中的發射晶體發聲，接收晶體再將接收到的聲波信號送至電子線路，經過電子線路的信號通道處理以后送回地面。聲波和變密度的測量可以通過增益控制電路的檔位進行切換。針對聲波測井儀目前存在的問題，對聲波測井儀電子線路和SZS—2000B變密度測井儀電子線路進行對比分析，發現問題主要出現在增益控制電路和高壓電路中。

2.1 增益電路的改進

儀器供電后，增益電路會直接處于第一檔狀態（用來測變密度），而第二、三和四檔則是用來進行聲波測井的。改造的目的就是要降低第一檔位的增益，但是在改變變密度增益的同時，聲波的增益也會隨之變化，因此在調節變密度增益時，不但要將變密度檔位增益減小，同時還要將聲波增益的變化減小到最低程度。

在鋁槽中利用地面系統對變密度信號進行不斷調整，發現當檔位信號幅度變為原信號三分之一時，測井信號就可以滿足測井需要。結合理論要求，經過反復實驗，最后確定當增益達到1.1倍時，變密度信號最佳。要減小變密度的增益，單純調節一個電阻沒有辦法實現變密度檔位增益下降同時滿足聲波檔位不變的要求。因此，必須同時調整反饋電阻R20和電阻R21。

根據計算結果，將反饋電阻R20由原來的110 K調整為10 K，電阻R21由原來的51.5 K調整為150 K。通過調整，基本上達到了預期要求，第一檔變密度檔位的增益下降，同時也保證了后三檔聲波檔位變化不大，不會對聲波測井造成影響。

2.2 高壓電路的改進

通過對電路的分析認為，只有進行穩壓和濾波，才能保證發射高壓的穩定性，徹底消除雜波的干擾現象。

首先要對高壓進行穩壓，但200 V的高壓穩壓起來難度比較大，通過反復實驗，效果都不是很理想。同時存在兩個弊端：第一，穩壓器件尺寸一般都比較大，電路板沒有足夠的空間進行安裝，容易毀壞；第二，由于是200 V的高壓，對穩壓器件的性能質量要求比較高，提高了設計和制造成本。其次，對200 V的高壓進行濾波處理。從理論上來講，經過兩級濾波，基本上就可以實現對信號的濾波處理。通過反復的實驗，在整流橋后級增加兩個0.1 μF/250 V的濾波電容后高壓信號比較穩定。

3 實驗對比效果

SDZ—5110數字聲波變密度測井儀電子線路改造完成以后，首先進行地面實驗，對儀器的線性進行了觀測，初步取得了成功。緊接著上井跟蹤，在現場固井測井過程中，同樣取得了很好的效果。線路改造后消除了雜波的干擾，得到的變密度信號比較干凈；一、二界面不匹配的問題也得到了解決。該型儀器自改造完畢至今，已在南陽油田測井公司的內部市場和外部市場測井共計450余次，測井成功率從原來的91.1%提高到98%，在滿足了測井要求的同時提高了測井時效。

4 結論

SDZ—5110數字聲波測井儀既能測聲波曲線，又能測變密度曲線，通過對SDZ—5110數字聲波測井儀電子線路的存在問題的分析和改進，使其不但滿足了變密度的測井需要，同時還不影響聲波測井，滿足測井要求，提高了SDZ—5110數字聲波測井儀器測井成功率和曲線優等率。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.043