一种随钻声波隔声结构的制作方法
【专利摘要】本申请涉及一种随钻声波隔声结构，与发射声系探头和接收声系探头安装在同一根钻铤上，其包括与钻铤套装的柱状本体，所述柱状本体的内孔上部为窄部，所述窄部有内刻槽，下部为宽部。本申请采用上部窄部有内刻槽，下部为宽部的刻槽和变径组合的隔声方式，并通过优化隔声结构的参数和内刻槽的合理布局，可以实现对6.75英寸钻铤，实现对主频为12kHz的随钻声波的最佳隔声效果。
【专利说明】
一种随钻声波隔声结构
技术领域
[0001]本申请涉及石油测井技术领域，尤其涉及一种石油测井技术领域的声波的隔声结构。
【背景技术】
[0002]随着全球石油钻井活动范围从陆地向海上转移，大斜度井、多分支井、水平井的钻井数量持续增加，传统电缆测井已不能满足复杂的油气层测井需求，且测井成本高、风险大，随钻测井已有电缆测井的趋势。
[0003]在随钻测井地层纵波信息中，高频的单极子或多极子均会在钻铤中激发一种钻铤模式波，该模式波的振幅远大于地层纵波的振幅且不携带地层信息，但常与地层纵波叠加在一起而难以区分，必须对其进行压制处理才能精确的测量到地层纵波以获得地层信息。传统电缆声波测井使用的隔声装置，如公告号为CN 202081839 U的中国专利，公开了了一种随钻声波测井隔声装置，包括用于安装发射和接收探头的钻铤，所述钻铤上设有多个用于隔离钻铤模式波或结构声波的隔声凹槽，所述隔声凹槽呈环状均匀设置在所述钻铤上。因其结构为等内径，具有“柔软”的特性，机械强度低，承重能力弱，承压能力欠缺，难以满足钻井工程的要求，这种结构特性不能用于随钻声波测井仪中钻铤模式波的隔离，因此随钻声波测井仪钻铤模式波的隔声装置设计对地层纵波信息的测量至关重要。
[0004]据所查资料显示，在解决随钻声波中钻铤模式波问题上，国内外学者和相关测井公司通常采用内外均刻槽的方式。刻槽目的是让钻铤截面突变，是基于定常结构发生截面突变会造成结构的阻抗匹配失效，会使钻铤模式波在传播过程中遇到不连续的反射或者抑制一部分钻铤模式波，从而达到隔离钻铤模式波的声学隔离。但通常的刻槽是采用如公告号为CN 202081839 U的中国专利中公开的等宽度的刻槽。
[0005]同时，国内学者也提出了可以根据不同内径结构的固有阻带组合能达到拓宽阻带的方法，但是此种方法的前提条件为不同内径结构的长度都必须大于I个波长。
[0006]但是，将刻槽方式和变径方式组合用于6.75英寸钻铤随钻声波的隔声的先例尚无。
【发明内容】
[0007]本申请的发明目的是，通过将刻槽方式和变径方式用于随钻声波的隔离，并通过优化隔声结构最大程度的减弱或消除发射声系探头激发出最佳工作主频的钻铤模式波。
[0008]为实现上述发明目的，本申请提供如下技术方案:
[0009]—种随钻声波隔声结构，其特征在于:与发射声系探头和接收声系探头安装在同一根钻铤上，其包括与钻铤套装的柱状本体，所述柱状本体的内孔上部为窄部，所述窄部有内刻槽，下部为宽部。
[0010 ]优选地，所述内刻槽包括窄槽和宽槽，所述窄槽和宽槽分布规则为靠近发射声系探头为第一窄槽，靠近接收声系探头为第一宽槽，所述第一窄槽和所述第一宽槽之间按两窄槽和两宽槽为一组规律分布。
[0011]具体地，所述宽槽与所述窄槽数量均为9个。
[0012]具体地，所述内刻槽之间的间距相等。
[0013]具体地，所述宽槽与所述窄槽等直径。
[0014]具体地，所述宽槽和所述窄槽直径为126mm，所述宽槽宽度为42.4mm，所述窄槽宽度为21.2mm，槽间距为62.6mm。
[0015]具体地，所述柱状本体的标准内径为82.8mm，标准外径为175.4mm。
[ΟΟ??] 具体地，所述宽部的内径为140mm，外径为182mm，长度为620mm。
[0017]进一步地，所述的隔声结构的优化尺寸参数适用于6.75英寸钻铤。
[0018]更进一步地，所述隔声结构的最佳隔声主频为12kHz。
[0019]与现有技术相比，本申请的技术方案具有如下有益效果:
[0020]本申请采用上部窄部有内刻槽，下部为宽部的刻槽和变径组合的隔声方式，并通过优化隔声结构的参数和内刻槽的合理布局，可以实现对6.75英寸钻铤，实现对主频为12kHz的随钻声波的最佳隔声效果。
【附图说明】
[0021]图1为隔声结构的剖视图；
[0022]图2为本发明的Φ6.75英寸隔声结构实验测量的钻铤波衰减曲线A与理论模拟的振幅谱B对比图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。
[0024]实施例参见图1，图1为隔声结构剖视图，图1中显示，隔声结构包括与钻铤套装的柱状本体，所述柱状本体由与钻铤匹配的窄部I以及由窄部I向外凸出的宽部2组成，宽部2为窄部I向外凸出形成“大肚子”状。宽部2本体为上下小中间大，上部与窄部相接位置较小为自窄部向外线性变化，中间为等截面，底部与上部结构相同，为自中间向向内线性变化。隔声结构整体呈现上部窄部I有内刻槽、下部为宽部2的结构形式，此刻槽和变径结合的隔声方式，通过下面对刻槽布置及结构参数的优化可以对6.75英寸钻铤，实现对主频为12kHz的随钻声波的最佳隔声效果。
[0025]所述窄部I的内壁上间隔有宽窄不同的内刻槽。此隔声结构在使用时与发射声系探头和接收声系探头安装在同一根钻铤上。刻槽的分布规律为靠近发射声系探头为第一窄槽，靠近发射声系探头为第二宽槽，所述第一窄槽和所述第一宽槽之间按两窄槽101和两宽槽102为一组规律分布。对于6.75英寸钻铤，隔声结构的标准外径Dl为175.4mm，标准内径dl为82.8mm。
[0026]窄部的内刻槽中，宽槽102与窄槽101数量均为9个。所有内刻槽的直径和分布间距均相同，内刻槽直径d2为126mm，间距L3为62.6mm。窄槽101的宽度LI是21.2mm，宽槽102宽度L2是42.4臟。宽部2的实验优化尺寸参数分别为:内径d3为140mm，外径D2为182mm，长度L4为620mmo
[0027]经实验测得该隔声结构的声衰减曲线如图2所示。图2展示的是测量不同频率(主频从2kHz到25kHz变化的10个周期的Burst信号激励发射声系探头)激发的钻铤波经过隔声结构前、后接收的钻铤波波形和对应的频谱。图中给出不同频率钻铤波经过隔声结构前、后钻铤波的声衰减随频率变化曲线A，作为对比也给出隔声机构声系理论计算的频谱曲线B。图中横坐标为频率;左边的纵坐标为声衰减量，单位为dB;右边纵坐标为归一化频谱幅度。
[0028]实验测取得隔声结构的声衰减曲线，得出低频段和高频段的钻铤模式波衰减幅度较小，低于15dB;中间频段9.2?16kHz钻铤模式波衰减幅度较大，大于30dB;频率为12kHz的衰减幅度最大，达到54dB，与理论设计的隔声阻带吻合很好。这也说明在有效阻带内钻铤波衰减最大，同时也通过钻铤波衰减测量实验验证了本发明的最佳有效隔声阻带。因此，通过声衰减实验测量结果进一步验证了本发明最优化设计的Φ6.75英寸随钻声波测井声系的有效隔声阻带和最佳衰减频率。因此，基于该隔声结构的随钻声波测井仪器的发射换能器的最佳工作主频应为12kHz，此时隔声效果最好，钻铤直达波干扰最小，有利于测量地层声波信号。
[0029]上述实施例仅为说明本申请的
【发明内容】
所做的列举，本申请的保护范围不受其限制，仍以本申请权利要求书的内容为准。容易理解的是，在其他实施例中，本专业的技术人员可根据本专业的常规技术和常识进行改动均落入本申请的保护范围。
【主权项】
1.一种随钻声波隔声结构，其特征在于:与发射声系探头和接收声系探头安装在同一根钻铤上，其包括与钻铤套装的柱状本体，所述柱状本体的内孔上部为窄部，所述窄部有内刻槽，下部为宽部。2.如权利要求1所述随钻声波隔声结构，其特征在于:所述内刻槽包括窄槽和宽槽，所述窄槽和宽槽分布规则为靠近发射声系探头为第一窄槽，靠近接收声系探头为第一宽槽，所述第一窄槽和所述第一宽槽之间按两窄槽和两宽槽为一组规律分布。3.如权利要求2所述随钻声波隔声结构，其特征在于:所述宽槽与所述窄槽数量均为9个。4.如权利要求2所述随钻声波隔声结构，其特征在于:所述内刻槽之间的间距相等。5.如权利要求4所述随钻声波隔声结构，其特征在于:所述宽槽与所述窄槽等直径。6.如权利要求5所述随钻声波隔声结构，其特征在于:所述宽槽和所述窄槽直径为126mm，所述宽槽宽度为42.4mm，所述窄槽宽度为21.2mm，槽间距为62.6mm。7.如权利要求1至6任意一项所述随钻声波隔声结构，其特征在于:所述柱状本体的标准内径为82.8mm，标准外径为175.4mm。8.如权利要求1至6任意一项所述随钻声波隔声结构，其特征在于:所述宽部的内径为140mm，外径为182mm，长度为620mm。9.根据权利要求6至8任一所述的随钻声波隔声结构，其特征在于:所述的隔声结构的优化尺寸参数适用于6.75英寸钻铤。10.根据权利要求6至8任一所述的随钻声波隔声结构，其特征在于:所述隔声结构的最佳隔声主频为12kHz。
【文档编号】E21B47/16GK105888655SQ201610293837
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】李 杰, 罗瑜林, 刘西恩, 李辉, 孙志峰, 苏远大
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司