随钻声波测井关键技术及其应用

成果名称

随钻声波测井关键技术及其应用

研究起始/完成日期

2008年3月1日—2014年12月30日

获奖时间与奖项名称

2016年11月10日，中国石油和化学工业联合会技术发明奖一等奖

研究主要完成人

苏远大，刘西恩，庄春喜，谭宝海，仇傲，许松，罗瑜林，瞿金祥，魏周拓，李盛清

研究成果的创新点：

    项目组经过8年攻关，突破国外技术封锁，成为全球首家拥有一种无需刻槽的随钻声波测井技术。本项目提出了1项原创性隔声理论，创新了变径隔声体和大功率发射声源2项核心技术，形成了随钻声波近井声速成像、远探测声波成像和岩石裂隙反演3项独有技术，攻克了高温低功耗电路、井下实时声波处理等5项关键技术，定型生产了随钻声波测井装备，陆续投入现场作业，打破了国外公司的市场垄断。发明点包括：

1. 发明了一种随钻声波隔声体。开创性提出了一种无需在钻铤上刻槽的变径隔声理论；发明了一种变径隔声体的最优化设计方法；研制并实验成功了一种创新结构的隔声体。隔声效果与传统刻槽结构相当（钻铤波衰减>45分贝，隔声阻带10-18kHz），同时避免了刻槽对钻铤强度的损害（扭矩和钻压提高约1.8倍），降低一半以上的造价和维修成本，提高了仪器使用寿命。

2. 发明了一种随钻声波发射换能器。创新了一种高声电转换效率的压电材料及注塑封装的大尺寸拼镶式结构，有效地解决了钻井噪声条件下声波信号的大功率发射难题，发射功率（声源级175dB）相比电缆测井提高了5～8倍。同时，实现了声源工作频率（主频：13kHz）与隔声阻带的最佳匹配，达到了耐高温高压（150℃，140MPa）、抗振动冲击（20grms， 500g@1mS）的指标。

3. 研制成功了一种新型随钻声波测井仪器。发明了井下仪器电路（声波发射、采集、处理、存储）及仪器仿真测试、声速刻度装置；国内首次成功实现了“边钻、边测、边存储、边传输”的现场试验，仪器性能稳定（安全进尺约2560米），测量的地层声波时差准确可靠（误差：±2μs/ft）。定型生产了随钻声波测井装备，陆续投入现场作业，抢占了市场份额。

4. 研发了完全具有自主知识产权的随钻声波测井软件平台。发明了随钻声波近井声速层析成像、远探测成像和裂隙参数反演方法；形成了随钻纵横波测量、地层压力预测、岩石脆性“甜点”识别、声波探边导向等系列前沿应用技术。

本项目已授权发明专利10项，实用新型专利5项，软件著作权8项，申请发明专利2项；在GEOPHYSICS、GJI等期刊发表论文40篇。项目成果应用于中海油服等企业，近3年创经济效益约3.7亿元；与中海油服共建的“声学测井联合实验室”和“测井实验井群”已成为声学测井技术研发、学术交流和人才培养的基地。

图1. 原创性随钻声波隔声技术

图2. 随钻声波测井仪器、现场测试与测量结果