二.如何接收低频波
• • • • • • • 实验方法：在半空间油槽内； 发射探头和激发条件不变，源距3.2m 改变接收探头的谐振频率，两种： 18KHz——谐振频率接近发射探头， 低频端灵敏度高，接收频带窄 40KHz——谐振频率高于发射探头 接收频带宽，灵敏度低（阵列：接收探 头谐振频率约50KHz）
一、如何激发低频波 （约10KHz)
• • • • • 问题 1、现有声学探头： 外径—60~70mm 谐振频率13~17KHz； 2、目的：不增加外 径，激发频率约 10KHz的低频波； • • • • 方法： 高压电脉冲激发， 幅度：4000V， 脉冲宽度：12.5、25、 40us，大于探头谐振 频率的半周期，“强 迫震动”
18KHz探头接收的波列和频谱
40KHz探头接收的波列和频谱
结论
• 较低频的探头接收约10KHz的声波信号 灵敏度高。 • 较高频的探头接收的声波信号的频带宽 • 远探测反射波声波测井的接收探头应该 用谐振频率低的18KHz以下， • 试制约15KHz的，接收低频窄频带信号
三，模拟井中低频声波信号能 传播多远
远探测反射波声波测井是有前 途的方法！
谢谢！
实验（三）源距的影响
• 在半空间油槽内，发射探头、接收探头 不变(13~17KHz发射、18KHz接收） • 激发条件不变：4000v,40us • 源距：2.9m、3.2m
测量记录波列、频谱
结论
• 源距增加，波列幅度（能量）减小； • 源距增加，频谱向低频端移动； • 物理解释：源距增加，复合（频率）波 中，高频成分首先衰减
• 所记录波列的频谱有两个峰值 （12.98KHz及8KHz ) • 源距增加频谱向低频端移动 • 源距越长低频峰值的相对幅度越大
本文结论
• 1，用高电压、宽脉冲可激发出频率接近 10KHz的低频波—可用于远探测反射波声波测 井； • 2,接收探头的谐振频率应该接近发射探头的谐 振频率，但应略高 • 3，在模拟井中可观察到一、二、三、四 • 五次反射波信号，折射传播距离为7~9m。 • 4，源距较长时才能看到反射波 • 远探测反射波声波测井声系：超长源距、低频 发射、低频窄频带接收
实验方法（二）全空间
• 发射探头(13~17KHz)和接收探头(18KHz) 不变； • 激发条件不变(4000v，40us)； • 源距3.2m； • 在铝筒（长5.2m，外径102mm)中 • 全空间，
测量记录波列、频谱
结论
• 用高压宽脉冲可激发12.96、8KHz的信号， 其复合信号频率约10KHz —可用于远探 测反射波声波测井; • 激发电脉冲幅度降低(2000v、1000v）时, 波列幅度（能量）降低。
• 一次反射波在约1600us 处出现（负），随源距 增加，反射波到时后延—声学界面垂直 • 二次反射波在1825us处出现（正)，与一次反射 波相位相反，（抵消） • 三次反射波在2100us 处出现，与一厂次反射波 同相位 ，（叠加） • 从水泥到水，反射系数为负值 • 一次和二次反射波：时间差250us ,距离0.8m • 地层模块声速3100m/s(时差323us/m) • 323x0.8=258us，与实测结果250us 接近
• • • • • • 实验条件：辽河油田水泥胶结刻度井 地层模块直径0.8m，声学界面：水和 地层模块 发射探头、接收探头、激发条件不变 源距：2.9m3.05m、3.20m、3.35m、 3.50m、3.65m、3.80m、3.95m
实验装置示意图
测量记录波列
频 谱
实验结果分析（到时和相位）
实验结果分析（传播距离)
• • • • • • • 一次反射波：3.88m 二次反射波：3.88+0.8=4.68m 三次反射波：4.68+0.8=5.48m 可看到四、五、六次反射波 水泥和水界面上反射系数-0.66, 按此折算传播距离：二次：7.09m 三次：8.3m；四次:9.51m
实验结果分析（频谱）
实验方法(一）半空间
• • • • • • 在半空间油槽内, 发射探头——13~17KHz, 接收探头——18KHz, 源距——3.35m 激发电脉冲：4000v; 持续时间：12.5、25、40us
所测记录波列
波列的频谱
结 论
1.窄脉冲（12.5us)激发宽频带信号 (10~30KHz） 2.宽脉冲激发窄频带、低频信号 （10KHz左右） 3.在半空间油槽内，测量记录板波、 表面波
远探测反射波声波测井 方法研究进展
楚泽涵、徐凌堂、尹庆文、柴细元
2003年7月
本文背景和目的
• 1、远探测反射波声波测井仪器研制 • —CNPC重点项目（大港测井公司） • 2、理论考察：用低频（约10KHz）波能接收 • 到远处（约10m）的反射波；资料解释有案例 • 3、问题、目的：实验考察 • 如何激发低频波？ • 如何接收低频波？ • 低频波在模拟井中传播多远？