基于多向速度模型井的方位声波测井仪测试系统及方法与流程

本发明涉及随钻方位声波测井实验与评估，尤其涉及一种基于多向速度模型井的方位声波测井仪测试系统及方法，用于模拟井周不同方向声波速度，评估仪器周向声波测量性能，从而实现声波速度的高精度测量。

背景技术：

1、近年来，作为随钻测井重要组成部分的随钻声波测井技术获得了巨大的发展，随钻声波测井常用的测量方式有单极、偶极和四极，工程应用时，由于随钻情况下偶极子激发的地层扰曲波速度不等于地层横波速度，因此这种测量方式使用较少，随钻单极子技术已可直接测量快地层中的纵、横波速度，而随钻四极子技术解决了慢地层横波速度测量问题，两者相结合基本可实现任意地层的纵横波速度测量。

2、基于此，为了研究非常规储层的各向异性与裂缝特征，随钻声波测井声系进一步向井周方位速度成像发展，随钻方位声波测井技术应运而生；其利用声源向井外某个扇区范围内定向辐射能量，在仪器钻进旋转过程完成井周各个方位的测量。因此，单极、四极及方位测量三种方式综合应用，适用于对随钻环境各种井眼与地层实施井下测量。

3、实际应用时，随钻声波测井仪器的测试性能与测量结果的真实性和精确性息息相关，而随钻声波测井仪器室内测试标定是其测试性能中的重要项目，传统技术中随钻声波测井仪器室内测试标定通常采用建造刻度井群的方式，模拟不同速度的软硬地层，往往需要建造多个模拟刻度井筒，不但建造成本高，而且无法对仪器进行在线测试和调试。因此，亟需提供一种更科学的能够对随钻声波测井仪器进行刻度和整体性能测试的系统。

4、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种基于多向速度模型井的方位声波测井仪测试系统，在一个实施例中，所述系统包括：

2、多向速度模型井装置，其由不同声波速度材质的多个扇形管组成，利用匹配的固定环和螺栓固定结构将多个扇形管拼成圆形管；所述固定环至少两个，采用摩擦力大至设定要求的材质；

3、方位刻度结构，其包括方位刻度盘和刻度指示件，所述方位刻度盘通过铁条固定套设在所述圆形管的端部，刻度盘上采用刻度线划分有若干个刻度角，所述刻度指示件为朝向固定的尖角结构；

4、滚轮装置，其设置在多向速度模型井装置下方，包括滚轮架、滚轮和刹停结构，所述滚轮与所述多向速度模型井装置接触，用于带动多向速度模型井装置沿轴向转动，所述滚轮采用摩擦力大至设定要求的材质；

5、支撑结构，其包括支撑底座、支撑棒，所述支撑棒用于固定承载被测方位声波测井仪的声波发射短节和声波接收短节，贯通所述圆形管。

6、优选地，一个实施例中，所述固定环采用橡胶环；所述固定环的内径与圆形管的外径一致。

7、可选地，一个实施例中，每个圆形管采用一个或多个橡胶环固定，每个所述扇形管的中部沿轴向间隔设定距离设置与橡胶环数量一致的螺纹孔，橡胶环相应位置处设置固定通孔，用于使螺丝结构通过橡胶环拧到扇形管的螺纹孔，将多个扇形管拼成一个完整的圆形管。

8、进一步地，一个实施例中，所述方位刻度盘采用环形圆盘，外径比橡胶环的外径大，以使所述多向速度模型井装置淹没到水中后能够精确显示刻度线。

9、一个优选的实施例中，所述方位刻度盘每间隔设定刻度处设置一组铁条固定孔，每组铁条固定孔包括对称设置的多个固定孔，水平的每两个固定孔贯穿绳子将铁条固定在刻度盘的盘面上；

10、分别将每根铁条插入到扇形管的方位刻度盘固定孔中，使方位刻度盘固定套设在圆形管外，铁条固定孔的组数与铁条数量一致。

11、进一步地，一个实施例中，所述方位刻度盘固定孔的数量与扇形管的数量一致，可将方位刻度盘固定孔设置在扇形管结合部，铁条的数量与方位刻度盘固定孔的数量一致。

12、可选地，一个实施例中，所述滚轮结构中包括多组水平高度一致的滚轮，滚轮的组数与固定环的数量一致，每组滚轮包括两个滚轮，与固定环接触带动圆形管稳定转动。

13、实际应用时，一个实施例中，所述支撑棒位于圆形管的轴线上，同时设置被测方位声波测井仪的声波发射短节和声波接收短节位于圆形管的中部。

14、优选地，一个实施例中，所述刻度指示件采用轻质浮漂材质，可浮在水面上，自主向上指示刻度角信息。

15、基于上述任意一个或多个实施例中所述系统的应用方面，本发明还提供一种基于多向速度模型井的方位声波测井仪测试方法，该方法包括：

16、将所述方位声波测井仪测试系统的多向速度模型井装置和方位刻度结构固定安装好；

17、在支撑结构的支撑棒上设置被测方位声波测井仪的声波发射短节和声波接收短节；

18、先将滚轮装置放入水池中，而后将支撑结构和多向速度模型井装置组合设置好后放入水中，令固定环与滚轮接触；

19、按照需求控制滚轮转动，每转动一个需求角度，控制声波发射短节和声波接收短节实现声波速度测量；

20、当模型井旋转一周后，则可以完成模型井的周向上的声波速度测量；

21、通过观察声波激发频率和数据采集幅度，与设定的测控参数标准对比能够识别被测方位声波测井仪测控电路的配置异常和功能异常；所述测控电路设置在声波发射短节或声波接收短节内；

22、对于测控电路无异常的被测方位声波测井仪，进而根据多向速度模型井的配置参数将测量结果与预构的声波测量标准库对比分析，得到声波速度性能的测试结果。

23、与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：

24、本发明提供的一种基于多向速度模型井的方位声波测井仪测试系统及方法，该系统采用不同声波速度材质的多个扇形管组成圆形管作为不同方向速度模型井，模拟井周不同方向声波速度，设计了不同方向速度模型井实验装置代替刻度井，可以模拟随钻方位声波成像测井仪的工作环境，结构实施难度低，不需要高成本，且能够供用户根据需求灵活配置。

25、方位刻度盘通过铁条固定套设在所述圆形管的端部，滚轮装置设置在多向速度模型井装置下方，利用滚轮带动多向速度模型井装置沿轴向转动，滚轮采用摩擦力大的材质，与摩擦力大的固定环接触能够带动多向速度模型井装置相对于被测仪器功能件稳定转动，实现不同材质扇形管的声波速度测试。

26、另外，利用支撑棒固定承载被测方位声波测井仪的声波发射短节和声波接收短节，贯通圆形管，令声波发射短节和声波接收短节固定设置在多向速度模型井装置的中部位置，有助于实现高精度的声波速度测试，不仅克服了现有方位声波成像测井仪器的标定测试技术操作复杂、成本高的问题，能够通过观察声波激发频率和数据采集幅度的情况能够对测井仪器测控电路的配置异常和功能异常进行识别，通过将测量结果与预构的声波测量标准库对比实现待测测井仪声波测井性能的测试。

27、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。