第1页，共21页，星期日，2025年，2月5日1962年，MOBIL公司第一次在井下用声学方法获得井壁的二维图象。但由于当时的声源频率很高（1MHz以上），声波信号在井内钻井液中衰减明显，因此只能在井中充满清水或低密度钻井液中进行测井,且成像效果不好。20世纪80年代,由于对大洋海底锰矿调查的需要,海底的超声电视测井技术得到发展和重视。后经Amoco、Sandia和Shell等石油公司和研究单位的不断改进，使超声成像测井仪最终投入了商业服务。仪器型号(生产厂家)声学探头频率MHz旋转一周记录脉冲数每米井段像点数允许的最大钻井液密度g/cm3测井速度m/hStanford大学岩石物理实验室1.25600720001.2590CBIL(Atlas公司)0.250.4250296701.70182DUT(华北油田测井公司)0.51.5512512001.25180ABF-14德国GEO,SYS公司)0.8114822001.40180BHTV(Amco公司)1.0480-51257600-614401.2590UBI(Schlumberger公司)0．25、0.536,7236000,72000水基:1.6油基:1.16122?640国内外部分超声成像测井仪器的性能及技术指标第2页，共21页，星期日，2025年，2月5日第一节超声成像测井基本原理超声成像测井由声系、信号采集、信号传输和地面处理与显示四部分组成。声系部分由一个能旋转的超声探头（或换能器）构成，该探头兼作发射探头和接收探头。将测量的反射波幅度和传播时间按井眼内3600方位以图像显示，可以分析井壁岩性及表面特征（包括裂缝、孔洞和冲蚀带），也可用来观察套管内壁的变化。第3页，共21页，星期日，2025年，2月5日一、井下超声电视测井BHTV超声换能器每秒发射1500~3000次、频率为1~2MHz的超声脉冲。测井时它由一个马达驱动，以固定速率（每秒3~6周左右）带动换能器和磁力仪绕仪器轴旋转，对井眼的整个井壁的扫描测量，每转到磁北方向产生一个磁北信号，就以电脉冲形式将换能器方位信息发送到地面。仪器旋转时探头发射的超声波脉冲，经泥浆传传播到达井壁，有一部分能量被反射回换能器并接收，经信号处理后，得到井壁回波的幅度图像和旅行时图像。第4页，共21页，星期日，2025年，2月5日由于在测井过程中仪器也以一定速率往上提，因此，仪器记录点为螺旋上升（见右图）。超声波成像测井速度很低，每分钟约1~2米，深度是由传动装置控制深度电位器产生深度信号，这样仪器在井中测量时，随着深度变化换能器向井壁作螺旋状连续超声波扫描，每测1米换能器要旋转120~180周左右。BHTV仪平面圆片状换能器（1.35MHz）的探测极限约为0.01in(0.25mm)高速（a）和低速（b）对井壁超声扫描的螺旋型路径第5页，共21页，星期日，2025年，2月5日二、超声成像测井UBI声波探头有两种工作方式，探头逆时针旋转为标准测量方式，用于测量井壁的声学特性；探头顺时针旋转（换能器面向反射板）为流体性质测量方式，测量井内泥浆的声学特性。UBI测量精度、图像质量更高，其垂向分辨率为0.2-0.4in(0.508-1.016cm)之间，推荐的测井速度在400-600ft/h（122-183m/h）之间。UBI仪器结构和换能器工作模式示意图第6页，共21页，星期日，2025年，2月5日第二节换能器特性及成像影响因素分析一、换能器的指向特性(原片状声源的特性)1．圆片状声源的远场衍射 第7页，共21页，星期日，2025年，2月5日2．发射换能器的近场特性与近场衍射第8页，共21页，星期日，2025年，2月5日2．发射换能器的近场特性与近场衍射（1）在中心点上，z=0，也就是说当声源半径为半波长的偶数倍时，则在中心点接收到子波的作用相互干涉抵消，声压为零。当半径为波长的奇数倍时，中心点的声压最大（2）在中心轴线上，Z0，存在一系列位置，z=dn声压幅值为零边缘声线与轴向声线的路程差为半波长的偶数倍，则在Z=dn上的声压为零.n值越小，d越大，最远处声压为零相当于n=1，Z=Dn声压幅值为最大边缘声线与轴向声线的路程差为半波长的奇数倍，则在Z=Dn上的声压为最大。最远处声压为零相当于n=0，D0称为近场长度第9页，共21页，星期日，2025年，2月5日换能器-3dB束宽度理论值（in）第10页，共21页，星期日，2025年，2月5日二、影响成像质量因素声衰减的影响