超声波成像测井仪基本工作原理

超声波成像测井仪的基本工作原理

在套管井中的应用叫USI超声成像测井仪(以下简称USI)，它主要对水泥胶结质量进行评价和对套管进行360度的方位检查，其固井图可以直观的显示固井质量的好坏。在裸眼井中的应用叫UBI超声成像测井仪(以下简称UBI)，它完全可替代地层微电阻率成像仪，特别是在油基泥浆中电阻率成像不能用的情况下更体现其优越性。USI测井仪只有一个不聚焦的面向平面的旋转换能器，其工作频率由软件来选择。它可以探测整个套管。探头(声系)包括一个旋转的不同尺寸的换能器总成。在套管中的示意图如图。

USI测井仪的基本原理是:面向平面的换能器发射较短的超声波脉冲激发套管;短的声波脉冲在套管中将激发套管壁厚谐振，然后再由同一换能器接收反射脉冲或回声，然后再对其进行分析和解释。换能器既是发射器又是接收器，它发射的超声波脉冲频率介于195kHz和650kHz之间，在套管井中发射的能量的实际频率是根据套管厚度和流体类型由采集软件来控制的。换能器发射超声脉冲后转换到接收方式，而超声波脉冲通过井内流体(泥浆)传播，然后撞击套管内壁。大部分超声波脉冲的能量被套管反射回换能器，剩余的能量折射进套管，然后在套管和环形空间表面以及套管和井壁之间经过多次反射，在每一个反射界面，一部分能量被折射，一部分能量被反射，这取决于地面的声阻抗。由于套管和井内的流体的声阻抗通常是常数，套管内的信号衰减率取决于套管外物质的声阻抗。超声波换能器作为接收换能器，它检测高幅度的反射波的首波信号，其后跟着的是按指数衰减的信号其峰到峰时间是该信号传播到套管所需时间的两倍。

换能器发出的超声波在套管井中传播示意图