声波相控阵在随钻测井中的应用思考

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随钻声波测井

随钻声波测井
1. 声波测量的历史
为了对变化莫测的井底钻井环境进行可视化分析，为了对变化莫测的井底钻井环境进行可视化分析，一代又一代的钻井工程师们付出了艰辛的努力。如今，井工程师们付出了艰辛的努力。如今，工程师和地质学家们可以依靠各种日益完善的传感器从地下采集数据，了解地下岩性、确认地质特征、种日益完善的传感器从地下采集数据，了解地下岩性、确认地质特征、寻找油气藏，以及进行多种钻井完井决策。虽然人类的视觉发育良好，寻找油气藏，以及进行多种钻井完井决策。虽然人类的视觉发育良好，但也有一定的局限性。但也有一定的局限性。世纪初，在20世纪初，科学家就开始开发可视化技术，以便对视觉无法看到世纪初科学家就开始开发可视化技术，的环境进行可视化分析。的环境进行可视化分析。1906年，Lewis Nixo。早期的声纳装置是无源的，仪，即声纳装置，用以探测冰山。早期的声纳装置是无源的，1914-1918 年的第一次世界大战激发了人们对使用有源声纳仪器探测潜水艇的兴趣，年的第一次世界大战激发了人们对使用有源声纳仪器探测潜水艇的兴趣，并促进该仪器在潜水艇探测方面的发展。并促进该仪器在潜水艇探测方面的发展。最早的有源声纳技术是通过水来传导声的，最早的有源声纳技术是通过水来传导声的，适用多个检波器来接收回音，提供有关静态或移动物体相对位置的信息。现在，回音，提供有关静态或移动物体相对位置的信息。现在，先进的升学技术在许多方面，包括医学、军事和油气勘探与生产等方面得到了应用。术在许多方面，包括医学、军事和油气勘探与生产等方面得到了应用。
3. 随钻身波测井仪器的未来发展
新一代随钻声波测井仪器可以帮助钻井人员、工程师和地新一代随钻声波测井仪器可以帮助钻井人员、质学家做出多种决策，提高钻井作业的安全性和成本效率。质学家做出多种决策，提高钻井作业的安全性和成本效率。及时提供地层速度信息，对钻井工程队是十分重要的。及时提供地层速度信息，对钻井工程队是十分重要的。目前的随钻测井系统能够提供准确的声波数据，对数据实目前的随钻测井系统能够提供准确的声波数据，时处理能够可靠地确定所钻地层的孔隙压力。时处理能够可靠地确定所钻地层的孔隙压力。随钻声波测井数据与地震和其它实时数据结合后，能帮助随钻声波测井数据与地震和其它实时数据结合后，地质学家预测钻头前方到下一个地层或更远范围内的情况。地质学家预测钻头前方到下一个地层或更远范围内的情况。钻井过程中确定泥浆比重窗口可以使工程师们修正钻前的套管设计，将套管下入更深的深度，并大大降低成本。套管设计，将套管下入更深的深度，并大大降低成本。随着随钻声波测井在模拟软件以及仪器设计等方面的新进可以帮助工程师对未知情况进行预测、展，可以帮助工程师对未知情况进行预测、进行科学钻井决策、降低成本并提高钻井作业效率。决策、降低成本并提高钻井作业效率。

声波测井技术及其在井控中的应用

声波测井技术及其在井控中的应用声波测井技术是石油工程领域中一种重要的测量及评估手段，它通过发送和接收声波信号来获取有关地层岩石和井筒情况的信息。

这项技术在油气勘探与开发中发挥着重要的作用，尤其在井控中，声波测井技术的应用更是不可或缺的。

1. 声波测井技术的原理声波测井技术主要基于声波在地层中传播的原理，通过测量声波传播的速度和衰减等参数，可以对地层的性质和井筒的状况进行分析。

声波在地层中的传播速度与地层的密度、弹性模量等物性有关，而声波在井筒内的传播受到井壁的影响，这些信息可以帮助工程师判断地层的含油气性质、井壁稳定状况等，从而进行有效的井控。

2. 声波测井技术在井控中的应用2.1 地层评价通过声波测井技术，可以获取地层的速度、衰减等信息，从而判断地层的岩性、孔隙度与孔隙结构等重要参数。

这些参数对于油气成藏条件的评估以及储层的选择具有重要意义，能够指导油气勘探工程的决策。

2.2 井筒评估声波测井技术可以获取井筒内声波传播速度的信息，从而可以评估井壁的稳定性。

通过对井壁的评价，可以及早发现井壁塌陷、溢流等问题，及时采取措施进行井控，保证井筒的安全。

2.3 水合物识别水合物是海底天然气开发中的重要难题之一。

声波测井技术可以通过对声波信号的分析识别水合物的存在，通过测量声波在水合物中的传播速度和衰减等参数，可以评估水合物的分布范围和储量，为油气开发提供重要的参考依据。

2.4 油气井产能评估通过声波测井技术可以获取油气井孔隙度、渗透率、饱和度等参数，从而对油气井的产能进行评估。

这些信息对井口的调整及后续增产方案的制定具有指导作用，能够优化油田开发计划，提高油气井的产能。

3. 声波测井技术的局限性与发展方向虽然声波测井技术在井控中有着重要的应用，但它也存在一些局限性。

比如，声波测井技术受到岩石孔隙度、孔隙结构和裂缝等地层条件的影响，这些条件会导致数据的不准确性。

此外，测井仪器的精度和分辨率也是影响声波测井技术准确性的重要因素。

钻探测井仪器在地下雷达与声波传感中的应用与技术

钻探测井仪器在地下雷达与声波传感中的应用与技术测井仪器是石油勘探中不可或缺的工具之一，可从钻井中获取地层信息，为石油工业决策提供重要依据。

在地下雷达与声波传感中，钻探测井仪器发挥着关键作用。

本文将探讨钻探测井仪器在地下雷达与声波传感中的应用与技术。

地下雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）是一种非侵入性的地质勘探技术，通过发射高频电磁波并接收其反射信号来探测地下结构和介质变化。

钻探测井仪器可以作为GPR的辅助工具，用于提供与地层相关的物理参数和特性。

例如，测井电阻率测量可用于确定地下介质的电性属性，从而帮助解释GPR数据中的反射现象。

测井电阻率仪通常使用四极测量技术，通过在钻井中的双电极间施加电流并测量电位差来计算电阻率。

通过GPR和测井电阻率仪的联合使用，可以提高地下介质的检测精度和解释能力。

例如，在砂岩和泥岩层之间存在油水层时，GPR可以显示出不同介质的界面，而电阻率仪可以定量测量油水的饱和度和岩石孔隙度。

除了电阻率仪，测井中还使用声波传感技术来探测地下介质的弹性属性。

声波测井可以了解岩石的速度、密度等弹性参数，从而帮助识别地层和研究岩石力学性质。

声波传感技术包括测量声波传播速度的声波测量仪和测量弹性参数的共振仪。

这些工具可以在过程中通过钻井探头或固定到测井工具上来进行声波测井。

声波测井的一个典型应用是在油气开采中的井筒孔隙度和实际饱和度评估。

声波测井仪可以测量岩石的声波传播速度，利用经验公式将速度转换为孔隙度，并结合电阻率和密度测井数据进行综合分析。

这种方法能够准确地评估井筒的孔隙度和实际饱和度，为油气资源的开采提供重要依据。

除了地下雷达和声波传感，钻探测井仪器在其他地球物理勘探领域也有广泛应用。

例如，电磁波（EM）测量是一种用于探测地下矿产资源的非侵入性技术。

测井电磁波仪是一种能够测量矿区的电磁波反射和传播特性的仪器。

通过与其他测井数据的综合分析，可以解释地下矿产资源的存在和分布。

相控线阵技术在套管井声波测井地层信息测量中的应用

２ＵＰＣＢｒｎｈｏ．ａｃｆＣＮＰＣＫｅａｏａｏｙｏｌＬｏｇｎｙＬｂｒｔｒｆＷｅｌｇｉｇ，Ｄｏｇｉｇ２７６，Ｃｈｎ）ｎｙｎ５０１ｉａ
ＡｂｔａｔＴｈｅｌｎｅｒｐｈｓｄａｒｙｔｃｎｉｓｒｃ：ｉａａｅｒａｅｈｑｕｅｗａｎｔｏｄｅｎｔａｓｄｈｏｅａｃｓｉｏｓｉｒｕｃｄｉｏｃｅｌｏｕｔｃｌｇｇｉｇ．ＴｈｅｓｎｈｅｉｅｕｌｗａｆｍｓｅｉｅｎｙｔｓｚｄｆｌｖｅｏｒｘｃｔｄｂｙｔｉａｈａｅｒａｏｕｒｅｗｅｅｎｕｍｅｉａｌｉｕａｅｎｄｅｈｅｄｆｅｅｏｎｄｃｄｉｉｓＴｈｅｎｕｍｅｉａｉｕａｔｏｅｕｔｈｅｌｎｅｒｐｓｄａｒｙｓｃｒｒｃｌｙｓｍｌｔｄｕｒｔｉｆｒｎｔｂｄｅｏｎｔｏｎ．ｒｃｌｓｍｌｉｎｒｓｌｓｗｅｅａｌｚｄｂｓｎｇｈｅｓｏｗｎｅｓｔｍｅｃｅｅｃ（ＳＣ）ｍｅｈｏｒｎａｙｅｙｕｉｔｌｓｉｏｈｒｎｅＴｔｄ．Ｔｈｎａｙｓｓｒｓｔｈｏｔａｈｅｌｎａｈａｅｒａｓｅａｌｉｅｕｌｓｓｗｈｔｔｉｅｒｐｓｄａｒｙｏｕｒｅｃｃｎｅａｅｌａｒｙｉｎａ—Ｏｎｓｒｔｏｆｔｓｎｔｅｉｅｆｌａｎｈｎｃｃｅｌｓｇｌｔ — ｏｉｅａｉｏｈｅｙｈｓｚｄｕｌｗａｖｆｒｓＴｈｍｐｌｔｄｅｆｔｒｆａｔｎｇｏｍｐｅｓｏｌｅｏｍ．ｅａｉｕｏｈｅｅｒｃｉｃｒｓｉｎａｗａｅｖｉｒａｅｉａｒｙｗｉｈｎｃｅｅｆｔｌｍｅｍｂｒｆｔｉｅｒｐｓｄａｒａｏｃｎｃｅｓｓｌｎｅｌｔｉｒｍｎｔｏｈｅｅｅｎｔｎｕｅｓｏｈｅｌｎａｈａｅ — ｒｙｓｕｒｅｗｈｅｈｅａｌｆｒｄｉｔｄａｏｕｔｃｂａｉｎｔｎｇｅｏａａｅｃｓｉｅｍｓｃｏｓＯｔｉｓｒｔｃｌａｌｎｇｏｎｄｃｓｄｈｏｅＴｈｅｌａａｅ — ｒｙｓｒｅｏｐｅＯｏｎｅｐｎｔｓｒｅｃｎｇｅｔｙｌｅｔｈｅｆｒｔｃｉｉａｎｇｅｉｏｄｂｏｄｅａｅｌ．ｉｎｅｒｐｈｓｄａｒａｏｕｃｓｃｍａｒｄｔｏｉｏｕｃａｒａｌｅｈａｅｔｃｐａｉｙｆｆｍａｉｗａｅｉｎｎｃｈｅａｃｔｏｏｒｔｏｎｖｓｎｂｄｏｎｄｄａｓｄａｂｅｃｅｈｏｅｎｈａｇｒａｉｐｔｎｅｌａｄｓｅｔｍｏｒａｃｏｎｓｉｔｎａｏｔｃｅｔｍａｉｇｃｕｓｉｖｅｏｉｙｆｌｃｔｏｆｒａｉｎ．ｏｍｔｏＫｅｙｗｏｒｓ：ｌｎａａｅ — ｒａｅｈｑｕｄｉｅｒｐｈｓｄａｒｙｔｃｎｉｅ；ｃｓｄｈｏｅｃｕｓｉｏｇｉａｅｌ；ａｏｔｃｌｇｎｇ；ｗａｅｏｒｐｒｅｓｎｖｆｍｏｃｓｉｇ；ｃｍｅａｉｎ；ｓｏｗｎｓｉｅｃｈｅｅｅｅｎｔｔｏｌｅｓｔｍｏｒｎｃｍｅｈｏＳＴ（）ｔｄ（

论声波测井在地质勘察中的应用

论声波测井在地质勘察中的应用摘要：声波测井由于其仪器携带方便，测试方法简单，在地质勘察中获得了广泛应用。

本文阐述了声波测井原理，并通过一工程实例说明声波测井在工程地质勘察中的应用。

关键词：声波测井工程地质勘察应用1.引言在工程地质勘察中采用钻探方法，有时由于钻探工艺和操作水平等原因，岩芯采取率很低，或者在钻探过程中，由于机械破坏作用使岩体的物理状态发生了变化，使岩芯呈砂状和碎块状，对于现场技术人员很难判断地层的真实情况，甚至于造成误判和错判，但是通过一定的手段对孔壁的物理性质进行检测，可以判断地层岩石的真实情况，声波测井就是检测钻孔内孔壁情况的一种方法。

2.测试原理声波测井测试测试原理如图所示，发射换能器（T）将声波仪发射机输出的具有一定功率的电信号转化为声信号发出后，二个接收换能器（R1和R2）则分别接收声信号转变为电信号，输入到声波仪的输入系统中。

在发射点与二个接收点之间，会形成一个复杂的声场，发射出的声波经过井液射向井壁，一部分透过井壁进入岩石中（透射波），一部分反射回来（反射波），其中以临介角i入射这一部分则在井壁上产生滑行波，另外还有一部分直接沿井液传播（直达波）。

不同的声波走时都不相同，因井液的波速小于岩石的波速，所以滑行波最先到达接收器。

形成信号波形的初始起跳，一般称为”初至”。

分别读出二个接收换能器初始起跳的声时，按下式即可计算岩体的纵波波速：Vp=ΔL /（T2—T1）其中：Vp为纵波波速，单位m/s；ΔL为二个接收换能器的跨距，单位m；T2为二号接收换能器初始起跳的声时，T1为一号接收换能器初始起跳的声时，单位s。

一般说来，波速的大小主要与岩石的密度、表面破碎程度、裂隙或节理发育程度以及岩石的孔隙度、胶结程度、风化程度等因素有关。

由现场和实验室研究表明，岩体的密度高、单轴抗压强度大则纵波波速高；岩体越致密，岩体声速越高；结构面（层面、节理、裂隙等）的存在，使得声速降低；岩体风化破碎程度大则声速低。

声电成像技术在测井中的应用

声电成像技术在测井中的应用摘要：声电成像测井是一种新发展起来的为解决非均质性储层难题的方法。

文中从声电成像浏井原理出发，通过对成像图的颜色、形态、地球物理意义、地质意义的研究分析，结合岩心资料，建立起一套声一电成像解释墓本模型。

实际生产中，在岩性判定、裂缝识别、构造分析等基础地质研究方面，取得了很好的应用效果。

关键词：声电成像测井模式地质应用声电成像测井技术是现阶段较为先进且有效的测井技术，利用该技术能有效识别非均质性储层，具有高分辨率、大信息量、直观反映井壁地层变化。

能够及时获悉到地层或者井筒图像，能够全面的掌握井下信息。

目前已得到了广泛的应用，是一种值得推广与宣传的先进技术，在地质研究方面有重要意义。

一、声电成像测井技术声成像测井既可以利用滑行波，还可以利用反射波进行测量。

主要通过反射波的能量及反射界面的声阻抗相关原理，来实现对反射波能量实际强弱进行准确的测量。

从而达到明确具体的井壁岩石及套管实况。

在实际中，遵循的测量原理是：运用换能器，在井下适当的位置处安装一个换能器，以作为发射与接收，在两次发射的中间作接收，实行的换能器工作方式是通过恒速在井中绕仪器轴旋转。

与此同时对声波进行接收与发射，将反射波的信号进行放大，然后送入到示波管中，来当做示波器的控制信号，当反射波的强弱变为扫描线的亮暗，通过照相机同步照相记录。

声电成像测井能够为我们展现清晰完整的地层岩性剖面，且最后所得测量结果存在着一定的方向性，有时候能替代钻进取芯。

能进一步强化裂缝分析研究工作，利用电成像测井能够及时掌握了解裂缝的类别、参数分布情况以及有效性；通过电成像资料能够准确识别地层层理、沉积粒序及薄互层等的沉积结构特征。

结合具体的沉积特征对当前的沉积环境加以分析，增强功率。

二、地质应用1、划分薄层电成像能够对厚度不足一英寸的地层成像，利于识别地层中的砂泥岩，而且能够非常准确地计算砂岩层厚度。

如果在厚泥岩层段中夹薄沙层，泥质图像通常呈暗色，砂岩为浅色图像，产生易于识别的具有清晰的薄层界面；当厚砂岩层段中夹薄的非渗透隔层时，有两种可能，一种是高电导率的泥质夹层形成的非渗透隔层，另一种是钙质胶结的砂质夹层形成非渗透隔层。

阵列声波测井技术的研究与应用[1]

摘要：本文以阿特拉斯公司和哈里伯顿公司的新一代交叉偶极子阵列声波测井仪器
近年来随着阵列声波测井技术的发展，阿特拉斯公司和哈里伯顿公司先后推出了新一代的交叉偶极子阵列声波测井仪（ＸＭＡＣ—ＩＩ和ＷＡＶＥＳＯＮＩＣ）。从交叉偶极子阵列声波测井
资料中可以准确的提取出纵波时差、横波时差和斯通利波时差曲线，并可利用斯通利波的时
中值滤波处理，就得到了在到达时间上相差不大的直达斯通利波，而以“Ｖ”字型出现的反
射斯通利波将被滤除。把中值滤波前后的波形相减，可以得到反射斯通利波。由于仪器在裂缝上、下方时均存在反射斯通利波，对于同一条裂缝，求出的反射系数曲线将出现上、下两
处峰值。另外，在裂缝间隔较小的情况下，各条裂缝产生的反射斯通利波之间将出现重叠现
道为上行斯通利渡．第五道为下行斯通利波。
一
７
０
、
●Ｉ
～？
利用得到的直达斯通利波、上行反射斯通利波和下行反射斯通利波。计算斯通利波
反射系数的公式如下：ｙ（＿【ｃ＿）一Ｒ（ｗ）／Ｄ（ｗ）
）
ｊ
圈１波场分离示意图
式中Ｄ（训）——直达斯通利波的频谱；Ｒ（叫）——反射斯通利波的频谱。
由于反射系数是反射斯通利波与直达斯
这种现象，采用全毕奥特弹性理论，用一种
多参数反演方法计算储层渗透率。计算理论斯通利波的时滞和频移的参数的表达式，弹性地层被同类型的非零渗透性地层替代时出现的幅度衰减可以表示为：
筹孑２吲“ｐ（／ｋ棚
式中＾。——弹性斯通利波的渡数；
＾。——渗透性斯通利波的渡数｝
…、ｌ
Ｌ
图２反射系数判断裂缝示意圉
卜传播的距离。
彰闩 —Ｈ
∥ 闩 —Ｕ
流体流动影响
一

超声相控阵技术在钻杆内壁腐蚀检测中的应用

超声相控阵技术在钻杆内壁腐蚀检测中的应用陈智发;曹燕亮【摘要】有效评估钻杆内壁腐蚀情况,对提高钻井生产安全,降低钻井成本至关重要.介绍了超声相控阵技术在钻杆内壁腐蚀检测中的应用,通过对对比试块与实际工件的试验,证明了该方法对钻杆内壁腐蚀检测具有足够的检测灵敏度、分辨力及较好的检测效果.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2014(036)008【总页数】4页(P60-63)【关键词】钻杆;腐蚀;超声检测;相控阵【作者】陈智发;曹燕亮【作者单位】汕头市超声仪器研究所有限公司,汕头515041;汕头市超声仪器研究所有限公司,汕头515041【正文语种】中文【中图分类】TG115.28钻杆是钻井平台的重要组成部分，它在钻井服役中受拉力和压力作用，并承受弯曲扭转载荷，钻头对岩石的冲击会引起钻杆的强烈振动［1］；同时，钻杆还受到钻井液等液体的腐蚀，容易在内壁产生腐蚀坑，从而降低极限承载能力。

钻杆在使用前，若对腐蚀情况无法掌握，则有可能在使用过程中由于应力集中的原因，造成刺穿、断裂等事故，给钻井生产带来巨大的经济损失。

据统计，石油钻井在井下的失效事故中，腐蚀疲劳引起的钻杆断裂占了很大比例［2］。

因此，有效地评估钻杆腐蚀情况，减小事故发生并合理利用有缺陷的钻杆，对提高钻井的生产安全、降低钻井成本至关重要。

根据钻杆腐蚀主要为体积型并分布于钻杆内表面的特点，确定利用超声相控阵进行腐蚀检测。

1 超声相控阵检测原理超声相控阵技术是基于惠更斯原理的一种超声成像方法，其通过相位控制技术，控制阵列晶片实现有序工作来实现超声波的偏转和聚焦［3］。

超声相控阵使用的换能器有多个相互独立的压电晶片阵列，每个晶片称为一个阵元。

其按一定规则和时序控制接收阵元进行信号合成，再将合成结果以适当形式显示，由此实现了超声波声束的动态聚焦［4］；即，利用具有一定相位差的激励脉冲激发各阵元，阵元所发出的声波在空间干涉后就形成一特定的指向性或聚焦特性。

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声波相控阵在随钻测井中的应用思考
介绍了常规声波相控阵技术在声波测井中的应用，并提出如能将该技术与随钻测井技术结合，在声波测井过程中不仅可以利用相控阵声源模式抑制钻铤波，而且可以利用声波相控阵技术得到更加准确的地层信息，从而提高我国的测井技术水平。

标签：声波相控阵；随钻声波测井；声源模式
1 引言
人类对于地球内部的探索远远不及对于宇宙的探索，这是因为探索地层的难度远高于太空。

测井就是一门探究地层的科学，是人们了解地层的一种手段、一个渠道。

它广泛地应用于地层评价、地质应用、工程应用、动态监测中。

它可以为科研人员提供精确的地球物理信息，帮助工程技术人员准确地认识地层，为油藏开发制定科学的方案，大大降低了开发成本。

如今测井已成为地层资源开发过程中不可或缺的环节。

测井技术发展至今，已有八十多年的历史，大体经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个阶段。

测井技术主要分为声波测井、电法测井、核测井三类，这三类传统测井方法近几年涌现出大量新技术，体现了整个行业的生命力和创造力。

声波测井将相控阵技术应用到工程中，大大提高了接受信息数据的效率；电法测井如今已进入电成像测井阶段，将岩层电阻率或声阻抗的变化转化为色度，使人们更加直观地了解地层；核测井中的核磁共振测井技术和元素俘获测井技术也大量应用在工程中。

再加上几十年间计算机技术飞速发展，科研人员将计算机应用于测井，利用多类软件分析测井所得到的信息和数据，给出更准确地测井解释，使测井技术有了巨大的进步。

2 声波相控阵技术
2.1 单极子声源在充液裸眼井孔中产生的对称声场
上列各式中：f1、f2、y2分别为井内流体标势、井外固体标势、井外固体矢势；k1为声波在井内流体中传播时的波数；kc为声波在井外固体中传播时纵波的波数；kS为声波在井外固体中传播时横波的波数；k为声波沿着z轴传播时的波数；K0、K1为第二类零阶及一阶虚宗量Bessel函数；I0、I1为第一类零阶及一阶虚宗量Bessel函数；A（k）、B（k）、C（k）均表示与k相关的系数；C表示常系数；r、z表示柱坐标系中的坐标变量；ρ1表示井孔中流体密度；ρ2表示井孔外固体密度；a表示在井壁处半径；t表示时间。

2.2 多极子声源在充液裸眼井孔中产生的非对称声场
我们可以看出，单极子声源在充液裸眼井孔中可以激起无限多种模式波，每
种模式波都是频散波。

声源频率越高，激起的模式波种类越多。

单极子声源在硬地层充液井孔中可以产生折射纵波、折射横波和斯通利波等波动模式，但单极子声源在软地层充液井孔中无法激励起折射横波。

我们如果使用多极子声源，比如偶极子声源，可以在充液裸眼井孔中激励起弯曲波，再比如四极子声源，可以在充液裸眼井中激励起螺旋波。

偶极子波和四极子波都具有截止频率，并且在截止频率附近，多极子波的速度等于地层横波的波速。

基于这一特性，我们可以利用非对称声源测量地层横波波速。

2.3 声波相控阵技术原理
常规声波测井使用单极子声波探头，这种声波没有指向性，声波在地层中四面八方的辐射，只有少部分能量被声波探测器接受，大部分的能量都损失在了地层中，而且使用单极子源会产生干扰信号，影响对地层信号的接收。

偶极子声源和四极子声源已经具有明确的指向性，声波相控阵技术则更加灵活，它将多个单极子源组合起来，使声源的指向性更易于被控制。

研究人员调整每个单极子发射声波的时间，形成一定的时间差，使辐射声场可以向某一方位集中辐射，提高了测量信号的信噪比和分辨率。

上列各式中：θ为场点的指向角；J0为零阶Bessel函数；J1为一阶Bessel 函数；D为圆管换能器的平均半径；λ为声源所在介质的波长；d为相邻阵元之间的距离；H为圆管换能器的高度；θS为相控线阵辐射器声束主瓣的偏转角[2]。

基于声波相控阵的原理，出现了大量声波测井新技术，如：方位固井质量评价技术、三维声波测井技术、反射横波成像测技术、方位反射声波测井技术等。

科研人员研发出了方位声波固井质量检测仪（AABT），它是具有方位分辨率的、工作在音频范围内的固井质量声波测井系统。

声波相控阵技术的出现提高了声波测井的效率和效果，可以得到更准确的数据资料。

3 声波相控阵在随钻测井中的应用
随钻测井（LWD）是最近几年在国外迅速崛起的新型测井技术，在国内的使用还并不广泛。

相较于普通的电缆测井，随钻测井有许多优点。

首先随钻测井得到的地层测井曲线是被钻井液轻微侵入或者根本没有侵入时测得的，大大减少了泥饼对于测井曲线的影响，使测量结果更为准确。

其次，对于水平井或者一些其他恶劣条件比如松软的地层，电缆测井下放测井仪器困难，随钻测井则完全没有这个问题。

随钻测井在钻井的同时测井，不仅减少了工程时间，而且减少了工程成本，是将来测井的主要方向。

随钻测井在钻井过程中产生的钻铤模式波会将我们需要的地层声波完全掩盖，所以怎样消除钻铤模式波是随钻测井中最需要攻克的技术问题，也是目前随钻测井最主要研究的问题。

在随钻纵波测井中，为了消除钻铤模式波对地层纵波的影响，我们需要设置合适的隔声体来解决这个问题[3]。

在随钻横波测井中，国外学者Tang在发表的论文中指出[4]，如果在随钻声波测井中采用四极子源，
并且在钻铤波的截止频率以下得到測量数据，计算数据时利用地层四极子波的二阶模式，这样得到地层横波速度将不受仪器波的影响。

声源模式（单极、偶极和四极子源）和声源频率深深地影响着钻铤波的形成[5]，声源模式或声源频率一旦改变，钻铤波的模式、传播速度及其在全波中的相对幅度都会随之变化。

在单极和偶极情况下，也可以通过对声源频率的控制，降低钻铤波对地层声波的影响。

4 结语
如果将声波相控阵技术与随钻声波测井技术结合起来，这样在声波测井过程中，不仅可以利用相控阵声源模式抑制钻铤波和干扰信号，而且可以利用声波相控阵技术减少声源能量损失，得到更加准确的地层信息，从而提高我国的测井技术水平。

参考文献：
[1]楚泽涵，黄隆基，高杰，肖立志.地球物理测井方法与原理[M]. 石油工业出版社，2007.
[2]陈雪莲，乔文孝，李刚.声波测井相控线阵声波辐射器的指向性测量[J].石油地球物理勘探，2003，38（06）：661-665.
[3]王华，陶果，张绪健.随钻声波测井研究进展[J].测井技术，2009，33（03）：197-203.
[4]Tang X M，Dubinsky V，Wang T，et al.Shear-velocity measurement in the Logging-While-Drilling environment：Modeling and field evaluations[J].Petrophysics，2003，44（02）：79-90.
[5]王军，Zhu Zhenya，郑晓波.多极源随钻声波测井实验分析[J]. 地球物理学报，2016，59（05）：1909-1919.
作者简介：吴嘉宝（1996-），女，山西太谷人，本科，从事测井专业的学习与研究工作。