聲波時差測井儀器第1頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)容提要側(cè)向測井儀器

微球形聚焦測井儀器感應(yīng)測井儀器聲波時差測井儀器自然伽馬測井儀器第2頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第二部分聲法測井儀器第3頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月波的傳播過程中，不同介質(zhì)情況、不同巖性地層、不同孔隙地層、不同壓實狀況地層、不同地質(zhì)年代地層，波動傳播速度不同，波的能量衰減也不同。第4頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月檢查套管井水泥膠結(jié)狀況聲法測井判斷地層巖性、計算儲層孔隙度、進行孔隙流體識別聲波時差測井聲幅測井第5頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章補償聲波時差測井儀

第一節(jié)

有關(guān)問題回顧一、裸眼井測井中聲波傳播途徑及接收探頭信號波列第6頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月◆經(jīng)井筒泥漿直接到達，◆被井壁反射到達，◆經(jīng)地層滑行后到達。

1、到達接收探頭的聲波傳播路徑第7頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2、接收探頭收到的聲波波列計算表明，經(jīng)過高速地層的聲波在傳播中出現(xiàn)許多種波形成分，它們隨時間依次排列，形成一個聲波波列。第8頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月二、補償聲波時差測量原理

由上可見，在聲波速度（時差）測井中，通過合理設(shè)計源距，能夠使最初到達接收探頭的是滑行縱波。

第9頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月在一個發(fā)射周期內(nèi)，前半周期由發(fā)射探頭T1向地層發(fā)射聲波脈沖信號，兩個接收探頭R1和R2先后接收到沿井壁傳播的滑行波并轉(zhuǎn)化為電信號，其首波時間差為△t1。后半周期由發(fā)射探頭T2向地層發(fā)射聲波脈沖信號，由接收探頭R2和R1先后接收滑行波并轉(zhuǎn)化為電信號，其首波時間差為△t2。在一周期內(nèi)對兩個時差信號取平均值作為記錄點處的時差測量值。第10頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

補償聲波時差測井能夠減小或消除因井徑變化或儀器傾斜給測量帶來的影響，也對單發(fā)雙收測井中儀器記錄點與實際對應(yīng)的地層測量點不一致的情況進行了有效補償。但分層能力有所降低。第二節(jié)SLT-N補償聲波測井儀第11頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月SLT—N聲波測井儀總體結(jié)構(gòu)如圖，其中SLC—KB為通用的電子線路短節(jié)；SLS—RC聲系可提供井眼補償時差(BHCAt)、聲波幅度、井徑和綜合傳播時間等測井值；SLS—SC聲系可提供長源距井眼補償時差(DDBHCAt)和全波記錄波形。第12頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月一、SLT-N聲波測井儀設(shè)計思路

①聲系為雙發(fā)、四接收結(jié)構(gòu)。②發(fā)射頻率為20Hz。③每一個補償聲波測量周期包含等時間的四次發(fā)射接收組合。其中，稱一個周期內(nèi)的測量過程為一個序列，進行一次發(fā)射與接收的過程稱為一個字，把每個字按三等分等時分割，每一份稱為一個相。一個序列中字、發(fā)射器、接收信號間的對應(yīng)關(guān)系如下表所示。1、方法構(gòu)思第13頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月④在一個測量周期內(nèi)出現(xiàn)在電纜線上的合成信號如下圖所示。第14頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2、儀器設(shè)計構(gòu)思①設(shè)計適用于通用短源距補償聲波時差測井的聲系。②設(shè)計控制電路，其模塊示意圖如下。第15頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月包括時序控制電路、聲波發(fā)射電路、聲波信號接收放大電路，增益脈沖處理電路等。時序控制電路：①在規(guī)定時刻控制聲系發(fā)射聲波；②在規(guī)定時間選擇接收探頭信號；③在規(guī)定時間打開測量道的控制門；④在規(guī)定時間向地面提供序列同步標志和發(fā)射標志標志信號。發(fā)射電路：收到發(fā)射觸發(fā)指令后能夠按要求向發(fā)射線圈提供所需的電流脈沖信號。第16頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月信號接收放大電路：①有效對聲信號進行放大，對噪聲進行抑制；②將測量背景噪聲傳輸給地面儀器；③根據(jù)地面儀器反饋信息調(diào)整放大器的放大倍數(shù)。④實時地將一個測量周期內(nèi)的各種標志信息、聲波測量信息進行合成；⑤提供一定的功率輸出驅(qū)動信息發(fā)送。增益脈沖處理電路：對地面儀器發(fā)來的脈沖進行計數(shù)并形成增益碼，以便用來控制測量放大器的放大倍數(shù)。第17頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月二、SLT-N補償聲波時差測井儀的結(jié)構(gòu)

SLT-N補償聲波測井儀由聲系和測量電路組成。1、聲系聲系由聲發(fā)射器、聲接收器及起保護、支撐作用的鋼隔聲體和聲耦合油囊等組成。通用SLS—RC型聲系是雙發(fā)射四接收聲系系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)圖為第18頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2、測量電路第19頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月測量電路包括時序控制電路、聲波發(fā)射電路、聲波信號測量電路、增益脈沖電路四大部分。三、SLT-N聲波測井儀電路工作原理SLT-N聲波測井儀通過兩個發(fā)射探頭的四次發(fā)射和四個接收探頭的四次接收過程來實現(xiàn)一個補償聲波時差測量工作的。在一個測量周期中，由地面儀器下來的60Hz交流電通過基本時序電路處理產(chǎn)生相信號A、B，字信號W1、W2、W3、W4，上、下發(fā)射控制信號D和序列標志信號E。第20頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月在字1期間，由W1信號控制接收選擇開關(guān)電路，將R4探頭與測量電路放大器相接；由A相信號控制增益脈沖控制電路，使其能夠根據(jù)地面儀器發(fā)送來的脈沖數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的增益碼給接收電路中的變增益放大器；由E信號控制S-T0信號產(chǎn)生電路，產(chǎn)生序列同步信號，該信號經(jīng)混合電路發(fā)送給地面儀器；由B信號控制門控電路產(chǎn)生寬度為1.7ms脈沖去測量電路打開控制門，使R4探頭檢測到的噪聲信號經(jīng)測量電路發(fā)送給地面儀器；第21頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月由B信號觸發(fā)發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路，產(chǎn)生上發(fā)射觸發(fā)脈沖信號給上發(fā)射電路，由發(fā)射電路激發(fā)上聲發(fā)射探頭向地層發(fā)射聲波脈沖，同時上發(fā)射電路返回給上發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路一個脈沖信號，使其產(chǎn)生T0脈沖給S-T0信號產(chǎn)生電路，產(chǎn)生發(fā)射同步信號，該信號經(jīng)混合電路發(fā)送給地面儀器；由B信號觸發(fā)100us和4.5ms單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生4.4ms寬度的脈沖信號，經(jīng)控制門電路去測量電路打開控制門，使R4探頭檢測到的滑行波信號經(jīng)測量電路發(fā)送給地面儀器。第22頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月在字2期間，由W2信號控制接收選擇開關(guān)電路，將R2探頭與測量電路放大器相接；由A相信號控制增益脈沖控制電路，使其能夠根據(jù)地面儀器發(fā)送來的脈沖數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的增益碼給接收電路中的變增益放大器；由B信號控制門控電路產(chǎn)生寬度為1.7ms脈沖去測量電路打開控制門，使R2探頭檢測到的噪聲信號經(jīng)測量電路發(fā)送給地面儀器；由B信號觸發(fā)發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路，產(chǎn)生上發(fā)射觸發(fā)脈沖信號給上發(fā)射電路，由發(fā)射電路激發(fā)上聲發(fā)射探頭向地層發(fā)射聲波脈沖，同時上發(fā)射電路返回給上發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路一個脈沖信號，使其產(chǎn)生T0脈沖給S-T0信號產(chǎn)生電路，產(chǎn)生發(fā)射同步信號，該信號經(jīng)混合電路發(fā)送給地面儀器；由B信號觸發(fā)100us和4.5ms單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生4.4ms寬度的脈沖信號，經(jīng)控制門電路去測量電路打開控制門，使R2探頭檢測到的滑行波信號經(jīng)測量電路發(fā)送給地面儀器。第23頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

在字3期間，由W3信號控制接收選擇開關(guān)電路，將R1探頭與測量電路放大器相接；由A相信號控制增益脈沖控制電路，使其能夠根據(jù)地面儀器發(fā)送來的脈沖數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的增益碼給接收電路中的變增益放大器；由B信號控制門控電路產(chǎn)生寬度為1.7ms脈沖去測量電路打開控制門，使R1探頭檢測到的噪聲信號經(jīng)測量電路發(fā)送給地面儀器；由B信號觸發(fā)發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路，產(chǎn)生下發(fā)射觸發(fā)脈沖信號給下發(fā)射電路，由發(fā)射電路激發(fā)下聲發(fā)射探頭向地層發(fā)射聲波脈沖，同時下發(fā)射電路返回給下發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路一個脈沖信號，使其產(chǎn)生T0脈沖給S-T0信號產(chǎn)生電路，產(chǎn)生發(fā)射同步信號，該信號經(jīng)混合電路發(fā)送給地面儀器；由B信號觸發(fā)100us和4.5ms單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生4.4ms寬度的脈沖信號，經(jīng)控制門電路去測量電路打開控制門，使R1探頭檢測到的滑行波信號經(jīng)測量電路發(fā)送給地面儀器。第24頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月在字4期間，由W4信號控制接收選擇開關(guān)電路，將R3探頭與測量電路放大器相接；由A相信號控制增益脈沖控制電路，使其能夠根據(jù)地面儀器發(fā)送來的脈沖數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的增益碼給接收電路中的變增益放大器；由B信號控制門控電路產(chǎn)生寬度為1.7ms脈沖去測量電路打開控制門，使R3探頭檢測到的噪聲信號經(jīng)測量電路發(fā)送給地面儀器；由B信號觸發(fā)發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路，產(chǎn)生下發(fā)射觸發(fā)脈沖信號給下發(fā)射電路，由發(fā)射電路激發(fā)下聲發(fā)射探頭向地層發(fā)射聲波脈沖，同時下發(fā)射電路返回給下發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路一個脈沖信號，使其產(chǎn)生T0脈沖給S-T0信號產(chǎn)生電路，產(chǎn)生發(fā)射同步信號，該信號經(jīng)混合電路發(fā)送給地面儀器；由B信號觸發(fā)100us和4.5ms單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生4.4ms寬度的脈沖信號，經(jīng)控制門電路去測量電路打開控制門，使R3探頭檢測到的滑行波信號經(jīng)測量電路發(fā)送給地面儀器。第25頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月在地面儀器中，聲波測量模塊將根據(jù)序列同步標記和發(fā)射同步標記確定出一個聲波測量序列并檢測出R4與R2探頭之間，R1與R3探頭之間聲波到達時間差，然后進行量化，再由計算機根據(jù)相關(guān)公式計算出補償聲波測井時差。第26頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月四、單元電路分析1、時序控制電路分析時序控制電路由基本時序形成電路、發(fā)射脈沖形成電路、選通門控制信號產(chǎn)生電路和S-T0發(fā)生器電路組成。第27頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）基本時序形成電路分析第28頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月由帶限幅器的滯后過零電平比較器A1、TTL電平轉(zhuǎn)換器T1、雙三分頻器U1、U2和雙二分頻器U3、U4以及序列控制信號與字信號形成電路組成。主要產(chǎn)生60Hz整形方波信號、60Hz時鐘信號、A、B三分頻相信號、C、D二四分頻上下發(fā)射控制信號、W1、W2、W3、W4字信號及序列控制信號。第29頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月①帶限幅器的滯后過零電平比較器

由Al及相關(guān)電阻、電容、二極管、穩(wěn)壓管組成。主要作用是將正弦波信號變?yōu)榉讲ㄐ盘?。分析得該電路的上閥值電壓為下閥值電壓為第30頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月A1輸出的60Hz正負方波波形為：②TTL電平轉(zhuǎn)換器

由三極管T1和相應(yīng)電阻、二極管構(gòu)成。其作用是將60Hz正負幅度的整形波變?yōu)榈瓜嗟姆葹?至5V之間的方波，作為時鐘信號。第31頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月其輸入輸出波形為：③三分頻器

電路：第32頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月J、K觸發(fā)器的邏輯功能：

是由兩個J、K觸發(fā)器U1、U2經(jīng)一定的鏈接組合構(gòu)成，輸出相信號A和B。第33頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月時鐘下跳變之前的J、K端狀態(tài)：第34頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入、輸出波形：④二、四分頻器電路：第35頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

是由J、K觸發(fā)器U3、U4構(gòu)成，并且均接成計數(shù)器形式，輸出C、D控制信號。

下跳變之前的J、K端狀態(tài)：第36頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入、輸出波形：⑤序列控制信號與字信號形成電路

電路：第37頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月由與非門和非門構(gòu)成。各信號的邏輯關(guān)系如下：輸入、輸出波形：第38頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月基本時序電路各部分電路工作波形為：第39頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路和T0啟動脈沖形成電路第40頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月由單穩(wěn)態(tài)定時電路、上、下發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路以及T0啟動信號形成電路構(gòu)成。主要產(chǎn)生上、下發(fā)射觸發(fā)脈沖信號及發(fā)射標志T0啟動信號。①單穩(wěn)態(tài)定時電路由比較器A1、電阻R1~R5、電容C2構(gòu)成，產(chǎn)生25us定時。

第41頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月電路工作波形：②上、下發(fā)射觸發(fā)脈沖形成電路由上下發(fā)射控制電路及觸發(fā)脈沖驅(qū)動電路組成，產(chǎn)生上、下兩組發(fā)射脈沖。第42頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入、輸出波形：③T0啟動信號形成電路

由與非門構(gòu)成的R-S觸發(fā)器構(gòu)成，產(chǎn)生T0啟動信號。第43頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入、輸出波形：（3）選通門控制信號產(chǎn)生電路第44頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月由100us脈沖信號產(chǎn)生電路、4.5ms脈沖信號產(chǎn)生電路、1.7ms噪聲門信號產(chǎn)生電路及信號門控制電路組成。主要產(chǎn)生4.4ms與1.7ms的信號門控制邏輯信號和4.5ms自然伽馬禁止門邏輯信號。第45頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月①100us和4.5ms寬度脈沖信號產(chǎn)生電路分別由單穩(wěn)態(tài)電路A1和A2及相關(guān)二極管和電阻、電容構(gòu)成，產(chǎn)生100us和4.5ms寬度脈沖信號。輸入、輸出波形：第46頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月②噪聲門信號產(chǎn)生電路

由反相積分放大器A3、比較器A4、A5、與非門C4、C5構(gòu)成，產(chǎn)生1.7ms寬度脈沖信號。輸入、輸出波形：第47頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月③信號門控制電路

由與非門C2、C2、C3和驅(qū)動電路構(gòu)成，為噪聲和聲信號通過測量放大器提供需要的控制時間，同時也提供禁止伽馬儀輸出的控制信號。第49頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入、輸出波形：第50頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）S-T0信號產(chǎn)生電路由兩個單穩(wěn)態(tài)電路A1、A2、兩個驅(qū)動電路T1、T2以及一個倒相電路組成，產(chǎn)生正、負同步信號S和發(fā)射標志脈沖T0第51頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入、輸出波形：第52頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、發(fā)射電路分析由直流電壓濾波與倍增電路、發(fā)射電路和定時電路組成，其中，定時電路包括11us延時電路、17us延時電路、20us直接開關(guān)脈沖形成電路和20us延遲開關(guān)脈沖形成電路四個環(huán)節(jié)。第53頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）電壓濾波與倍增電路分析由濾波電容C1、C2、電阻R1、R2和電感L1組成。C1、C2為大容量電容，用于維持480直流電壓不變。電阻R1、R2為電容C1、C2的均壓電阻，同時當儀器斷電后又成為它們的泄放電阻。電感L1有電壓倍增的作用。第54頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）發(fā)射電路分析由觸發(fā)脈沖推動管Q3、變壓器T1、發(fā)射管Q1、Q2、儲能電容C1、發(fā)射線圈Lx以及相關(guān)電阻、二極管、穩(wěn)壓二極管和電容組成。第55頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）定時電路分析由11us延時電路、17us延時電路、20us直接開關(guān)脈沖形成電路和20us延遲開關(guān)脈沖形成電路組成。

第56頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月①11us延時電路

由集成單穩(wěn)態(tài)器件U1和定時電阻R4和電容C3組成，產(chǎn)生11us寬脈沖延時。各點波形：第57頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月②20us直接開關(guān)脈沖形成電路

由以T1、T2為中心的兩級開關(guān)電路和由電容C6、電阻R8構(gòu)成的微分電路組成。產(chǎn)生20us寬脈沖。各點波形：第58頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月同理，17us延時電路、20us延遲開關(guān)脈沖形成電路的工作波形：第59頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月3、增益脈沖接收處理電路第60頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月由接收脈沖鑒別電路和增益脈沖計數(shù)電路組成。

(1)接收脈沖鑒別電路由無源低通濾波器、高性能反相放大器A1、無源帶通濾波器、受控反相放大器A2、峰值檢測器A3、比較器A4組成。主要作用是將這不規(guī)整波形整形為規(guī)則脈沖。

第61頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月電路各部分的工作波形：

第62頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月由六級J、K觸發(fā)器及相應(yīng)的與非門、非門構(gòu)成，產(chǎn)生增益碼來控制測量放大器的信號放大倍數(shù)。

(2)增益脈沖計數(shù)電路

第63頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月增益脈沖計數(shù)電路各部分的工作波形：第64頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月增益控制真值表：第6