自动声波测井仪及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程物探岩层结构检测技术领域，尤其涉及一种自动声波测井仪及方 法。
【背景技术】
[0002] 声波测井是测量和记录井剖面上层岩的声学性质，如岩石的声速、声幅等的一种 测井方法。声波测井仪是通过采集声波在岩层和介质中的传播特性数据，从而检测出岩层 的地质特性和技术状况的一种装置。通过采集不同位置，对所得到的各类介质的声波参数 测试分析，具体包括纵波测试分析、横波测试分析和三分量测试分析，从而对这一位置的强 度、缺陷等进行评估。声速可以计算地层孔隙度、岩石力学参数、地应力和地层压力;声幅可 以研究固井质量，观察岩壁情况、裂缝和套损;声波频率可以研究油井串槽和岩下流体的流 动情况，测量数据可用于岩性识别、孔隙度计算、井眼稳定性预测等，应用十分广泛。
[0003] 利用声波测井仪测量岩层中某点的地质结构，就必须知道此点的具体位置。然而， 现有的方法主要是先通过采集岩层中不同点位的声波信号，然后手动测出这些点位的具体 位置，通过对声波信号的分析，从而得出这些位置的地质结构。此方法操作麻烦，探测装置 每采集一个点位的声波数据，就需手动的测量此点的位置，以得到具体的位置信息。特别在 岩层较深且测量点位密集的情况下，测得的位置不仅存在较大的误差，而且需花费大量时 间和精力。因此，研发高效率，高精度，高稳定性的自动测位装置，使声波测井仪在采集过程 中自动获取位置，有着极强的现实意义。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种自动声波测井仪及方法，实现了测量分析装置和采样装置一体化 和测量过程的自动化。
[0005] 为达上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0006] -种自动声波测井仪，包括：
[0007] 声波测井换能器、编码器无线测位装置、声波数据传输电缆、工控计算机和声波数 据采集卡；
[0008] 其中，所述声波测井换能器与所述声波数据传输电缆的一端连接，用于根据采样 位移间隔自动采集声波数据，并发送给所述工控计算机；
[0009] 所述声波数据传输电缆，用于控制所述声波测井换能器在岩层中的移动及声波数 据传输；
[0010]所述编码器无线测位装置用于实时测量所述声波测井换能器的位移值，并发送给 所述工控计算机；
[0011] 所述声波数据采集卡用于控制所述声波测井换能器按照所述采样位移间隔自动 采集所述声波数据；
[0012] 所述工控计算机用于根据接收到的所述位移值，设置采样位移间隔，并发送给所 述声波数据采集卡;对所述声波数据进行分析处理。
[0013] 上述自动声波测井仪中，所述编码器无线测位装置包括:高精度增量式编码器、计 数模块、无线通信模块及电源模块；
[0014] 所述电源模块用于为所述编码器和所述计数模块提供电能;所述高精度增量式编 码器用于产生两相相位差为90°的方波脉冲，并将所述方波脉冲传送给所述计数模块;所述 计数模块用于根据所述方波脉冲获得计数值;所述无线通信模块用于将所述计数值发送给 所述工控计算机；
[0015] 相应的，所述工控计算机用于根据所述计数值获得所述位移值。
[0016] 上述自动声波测井仪中，还包括:三脚架;用于固定所述编码器无线测位装置；
[0017] 所述三脚架上设置有滑轮，所述滑轮与所述编码器无线测位装置相接，所述滑轮 随着所述声波数据传输电缆的移动而转动，带动所述编码器无线测位装置转动，实时测量 所述声波测井换能器的位移值。
[0018] 上述自动声波测井仪中，所述编码器无线测位装置通过无线串口将所述位移值发 送给所述工控计算机。
[0019] 上述自动声波测井仪中，所述工控计算机具体用于根据所述声波数据，通过声波 参数测试分析对岩层的强度和缺陷进行检测评估。
[0020] 上述自动声波测井仪中，所述声波测井换能器为TH - IFnS型一发多收串式声波测 井换能器，包括一个声波发射端和多个声波接收端;所述声波发射端用于发射声波信号，所 述声波接收端用于接收井旁地层界面反射回井中的声波信号和沿井壁地层传播的滑行波 信号，并将采集到到所述声波数据发送给所述工控计算机。
[0021] 上述自动声波测井仪中，所述声波数据采集卡包括可编程门电路FPGA和硬件电 路。
[0022] 上述自动声波测井仪中，所述声波数据传输电缆包括一根发射线缆和两根接收线 缆。
[0023] -种自动声波测井方法，包括：
[0024] 编码器无线测位装置实时测量声波测井换能器的位移值，并发送给工控计算机；
[0025] 所述工控计算机根据所述位移值，设置采样位移间隔，将所述采样位移间隔发送 给声波数据采集卡；
[0026] 所述声波数据采集卡向所述声波测井换能器发送所述采样位移间隔；
[0027] 所述声波测井换能器在所述声波数据传输电缆的控制下在岩层中移动，并根据所 述采样位移间隔自动采集声波数据，并发送给所述工控计算机；
[0028] 所述工控计算机根据所述声波数据，分析岩层的强度和缺陷。
[0029] 本发明提供的自动声波测井仪及方法，通过应用编码器无线测位装置，使声波测 井换能器在移动过程中，能够自动跟踪记录位移值，并根据设置好的位移间隔，自动进行采 样，保存采集到的声波信号，通过对声波信号的分析，实现对岩层的强度和缺陷的检测评 估，从而实现了测量分析装置和采样装置一体化和测量过程的自动化。
【附图说明】
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本发明实施例提供的自动声波测井仪的结构示意图；
[0032] 图2为本发明实施例提供的自动声波测井仪中的编码器无线测位装置的结构示意 图；
[0033]图3a和图3b为本发明实施例中编码器输出脉冲信号示意图；
[0034] 图4为本发明实施例中信号脉冲选通模块的电路原理图；
[0035] 图5为本发明实施例中无线串口部分电路示意图；
[0036] 图6为M⑶计数算法的流程图；
[0037] 图7位本发明实施例提供的自动声波测井方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039] 图1为本发明实施例提供的自动声波测井仪的结构示意图。如图1所示，本实施例 提供的自动声波测井