Page 147 - 《应该声学》2022年第2期

第 41 卷 第 2 期 朱祖扬： 随钻单极子声波测井模式优化及远探测 315

4.45 35
R1
4.40 R8
30
4.35
R1
R8
4.30 25
௑ᫎ/ms 4.25 ࣨए 20
4.20
4.15 15
4.10
10
4.05
4.00 5
225 270 315 0 45 90 135 180 225 270 315 0 45 90 135 180
வͯᝈ/(°) வͯᝈ/(°)
(a) Ԧ࠱ฉ҂௑జጳڏ (b) Ԧ࠱ฉࣨएజጳڏ

图 8 反射波方位特性
Fig. 8 Azimuthal characteristic of reflection wave

方位角 0 的反射波到时为 4.32 ms，反射波幅度为 上，并且两个短节在一个垂线上，发射换能器与最
◦
21.92，方位角180 的反射波到时为4.41 ms，反射波 近的接收换能器的距离为0.88 m (T到R1的距离)。
◦
幅度为 7.82。在同一方位角，接收单元R8 接收到的 以水池壁作为反射界面，随钻声波测量装置一侧的
反射波到时要大于接收单元 R1 接收到的反射波到 2 个宽频接收换能器正对着水池壁并接收来自水池
时，同时接收单元 R8 接收到的反射波幅度要小于 壁的反射波，调整随钻声波测量装置与水池壁之间
接收单元 R1 接收到的反射波幅度，这是因为接收 的距离，设置了1.00 m、3.00 m、5.00 m 和7.00 m 等
单元R8 比接收单元R1 离声源的距离更远。因此通 4个反射界面距离。
过这种测量模式，能够接收到铝质挡板的反射波和 ඵ෉ ඵ෉ܞ
提取出反射波的方位信息，进而可以获取铝质挡板
的距离和方位信息。 0.73 m ଌஆᆁᓬ
R2
0.20 m
Ԧ࠱ฉ
3 随钻单极子声波远探测实验 R1
0.88 m ≤
设计了一套随钻声波测量装置用于声波远探
T
测实验，该装置包括一个发射短节和一个接收短 ԧ࠱ᆁᓬ
5.00 m
节，均由铝质材料加工而成，外径均为 171.00 mm，
内径均为 57.20 mm， 长度分别为 417.00 mm 和
7.30 m
543.00 mm。随钻声波测量采用 “一发两收” 的工
作模式；在发射短节上安装了一个单极子声波发 图 9 声波远探测水池实验
射换能器 (标识符 T)，发射换能器的发射频率为 Fig. 9 Water tank experiment of acoustic remote
detection
13.80 kHz；在接收短节上安装了 4 组接收器阵列，
接收器阵列等夹角 90 周向分布在接收短节的外 开展了 4 次实验，接收换能器 R1 和 R2 记录到
◦
侧壁上，每组接收器阵列由 2 个宽频接收换能器 了反射界面距离为1.00 m、3.00 m、5.00 m和7.00 m
(标识符 R1 和 R2) 组成，接收换能器的接收带宽为 的完整波形，每一道波形记录时长为20.00 ms，实际
0 ∼ 32.20 kHz，间距为200.00 mm。 波形有效时长为 12.00 ms，记录的波形包含了直达
在水池里放入随钻声波测量装置，并用水池壁 波和反射波，如图10所示。从图10可以看出，直达波
作为反射界面，开展随钻单极子声波远探测实验，如 在前，反射波在后，直达波幅度大，反射波幅度小，这
图 9 所示。水池的尺寸为长 7.30 m、宽 6.30 m 和深 是因为直达波为声波从发射短节经过水介质直接
5.00 m，水池的上面有航吊和行车，可以挂载和移 传播到接收短节的波形，反射波为声波从发射短节
动随钻声波测量装置。发射短节在下，接收短节在 经过水池壁反射回接收短节的波形，两种波传播的