本公開(kāi)大體涉及井下流體，并且具體地涉及用于評(píng)估井下流體的關(guān)注參數(shù)的方法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
：確定井下流體的聲學(xué)性質(zhì)對(duì)于若干類(lèi)型的井下評(píng)估可能是合乎需要的。這樣的性質(zhì)可用于表征流體本身，或用于評(píng)估地層、鉆孔、套管、水泥的方法中或用于鉆孔中之前或正在進(jìn)行的操作(包括勘探、開(kāi)發(fā)或生產(chǎn))的方法中。作為一個(gè)示例，已知對(duì)用水泥澆注在鉆孔中的套管進(jìn)行聲學(xué)檢查以確定與套管和周?chē)牧舷嚓P(guān)的特定性質(zhì)。例如，可以利用反射聲波的測(cè)量來(lái)評(píng)估水泥和套管之間的結(jié)合，或者可以評(píng)估套管后面的水泥的強(qiáng)度或套管厚度，這通?？梢员环Q(chēng)為套管水泥膠結(jié)測(cè)井。流體的物理性質(zhì)在井的不同深度處變化。因此，對(duì)于許多這些技術(shù)來(lái)說(shuō)，希望補(bǔ)償填充鉆孔的流體(例如，鉆井流體)的變化，因?yàn)槌Ｒ?guī)處理對(duì)流體的性質(zhì)極其敏感。因此，作為一個(gè)示例，為了能夠精確地解釋井下套管檢查測(cè)量可期望局部評(píng)估井下流體阻抗。因此，目前采用多種技術(shù)來(lái)確定影響聲學(xué)測(cè)量的流體參數(shù)，諸如聲阻抗和聲速，以便解釋聲反射數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)上，聲信號(hào)的飛行時(shí)間已經(jīng)用于確定聲速，并且附加測(cè)量可以用于評(píng)估流體的聲阻抗和密度中的至少一個(gè)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在一些方面，本公開(kāi)涉及用于評(píng)估與被鉆孔橫穿的地層相關(guān)的井下流體的至少一個(gè)關(guān)注參數(shù)的方法和設(shè)備。本公開(kāi)的方面包括使用包括傳感器板的傳感器組件進(jìn)行井下評(píng)估的方法，其中傳感器板的表面形成井下工具的外表面的一部分。根據(jù)本公開(kāi)的一般方法實(shí)施例可以包括將傳感器板的表面浸沒(méi)在鉆孔中的井下流體中；激活傳感器組件以產(chǎn)生沿著傳感器板傳播的導(dǎo)波，其中導(dǎo)波沿著傳感器板的傳播取決于井下流體的關(guān)注參數(shù)；使用來(lái)自傳感器組件的與導(dǎo)波沿著傳感器板傳播相關(guān)的信息來(lái)評(píng)估關(guān)注參數(shù)。方法可以包括將傳感器板的至少一個(gè)相對(duì)表面與井下流體隔離。該信息可以涉及導(dǎo)波的衰減。導(dǎo)波可以在板的表面與板的相對(duì)表面之間的板中傳播。導(dǎo)波可以是界面導(dǎo)波。該信息可以涉及導(dǎo)波沿著表面和井下流體之間的界面的飛行時(shí)間。該工具可以在具有設(shè)置于其遠(yuǎn)端的鉆頭的鉆柱上傳送，并且井下流體包括鉆井流體。方法可以包括旋轉(zhuǎn)鉆頭以使鉆孔延長(zhǎng)；以及在鉆孔中循環(huán)鉆井流體。傳感器組件可以包括聲學(xué)耦合到板的聲發(fā)射器，并且傳感器組件可以包括聲學(xué)耦合到板的至少一個(gè)聲接收器。方法可以包括利用聲發(fā)射器產(chǎn)生導(dǎo)波和/或利用至少一個(gè)聲接收器響應(yīng)于傳播的導(dǎo)波產(chǎn)生信息。聲發(fā)射器和聲接收器中的至少一個(gè)可以包含在補(bǔ)償流體中。傳感器組件可以至少包括沿著板聲發(fā)射器以第一距離聯(lián)接到板的第一聲接收器，以及沿著板從聲發(fā)射器以第二距離聯(lián)接到板的第二聲接收器，其中第一距離與第二距離不相同。方法可以包括至少利用第一聲接收器與第二聲接收器響應(yīng)于傳播的導(dǎo)波生成信息。板可以包括貯存器，貯存器在第一聲接收器和第二聲接收器之間，以減輕非界面波。貯存器可以包含配置為在板中生成非界面波的另一聲發(fā)射器。導(dǎo)波可以是以下中的至少一個(gè)：i)Lamb波；和ii)Scholte波。方法可以包括通過(guò)將信息與分析解匹配來(lái)識(shí)別關(guān)注參數(shù)的值。關(guān)注參數(shù)可以是以下至少一個(gè)：i)井下流體的聲速；ii)井下流體的聲阻抗；以及iii)井下流體的密度。方法可以包括將關(guān)注參數(shù)用于套管水泥膠結(jié)測(cè)井。本公開(kāi)的方面包括用于在橫穿地層的鉆孔中進(jìn)行井下評(píng)估的設(shè)備。設(shè)備實(shí)施例可以包括配置為被輸送到填充有井下流體的鉆孔中的載體；測(cè)井工具安裝在載體上，測(cè)井工具包括：具有外表面的板，板被配置為浸沒(méi)在井下流體中；聯(lián)結(jié)到板的發(fā)射器；聯(lián)接到板的至少一個(gè)接收器；至少一個(gè)處理器，其被配置為：使用發(fā)射器以激發(fā)板中的導(dǎo)波；使用來(lái)自至少一個(gè)接收器的與導(dǎo)波沿著板傳播相關(guān)的信息來(lái)評(píng)估關(guān)注參數(shù)?？蓪y(cè)井工具配置為，當(dāng)鉆孔填充有井下流體時(shí)，使表面浸沒(méi)在井下流體中。另外的實(shí)施例可以包括其上具有指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)產(chǎn)品，當(dāng)執(zhí)行時(shí)，使得至少一個(gè)處理器執(zhí)行如上所述的方法。該非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)產(chǎn)品可以包括以下至少一個(gè)：(i)只讀存儲(chǔ)器，(ii)可擦除可編程只讀寄存器，(iii)帶電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，(iv)閃存，或者(v)光盤(pán)。在本文中相當(dāng)廣泛地概括本公開(kāi)的一些特征的示例，以便可以更好地理解以下的詳細(xì)描述，并且以便可以理解其對(duì)本領(lǐng)域所作出的貢獻(xiàn)。附圖說(shuō)明為了詳細(xì)地理解本公開(kāi)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖參考以下對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述，其中相同的元件采用相同的附圖標(biāo)記，其中：圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的工具；圖2A示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的指示衰減的信號(hào)幅度的差異；圖2B-圖2D示出了相對(duì)于頻率3mm鈦板的導(dǎo)波的衰減和相速度色散特性；圖3示出了根據(jù)流體密度和聲速，兩側(cè)均浸入流體中的鈦板在500kHz處Lamb波的A0模式的衰減；圖4A示出了具有七個(gè)周期的激發(fā)信號(hào)的脈沖；圖4B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的激發(fā)信號(hào)的頻譜；圖5示出了在第一和第二接收器中對(duì)比S0和A0波模式的信號(hào)之間的比較；圖6示出了3mm鈦板的Scholte波相對(duì)于頻率的相速度色散特性；圖7A和圖7B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的其他工具；圖8示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例在兩個(gè)接收器處接收的聲信號(hào)；圖9A和圖9B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的其他傳感器列陣；圖10示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的工具；圖11示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的使用包括傳感器組件的工具進(jìn)行井下評(píng)估的方法；圖12示出了取自加窗信號(hào)的傅里葉變換；圖13示出了可以提供特定衰減值的流體特性的范圍；圖14示出了流體的阻抗范圍。具體實(shí)施方式在一些方面，本公開(kāi)涉及被鉆孔橫穿的地層中的井下流體的關(guān)注參數(shù)。至少一個(gè)關(guān)注參數(shù)可以包括但不限于以下中的一個(gè)或多個(gè)：(i)流體的聲速，(ii)流體的聲阻抗，(iii)流體的密度。已經(jīng)將多種技術(shù)用于分析井下流體。這樣的技術(shù)可能包括樣品室存儲(chǔ)采樣的流體用以分析，與其結(jié)合使用儀器來(lái)獲取與關(guān)注參數(shù)有關(guān)的信息，或樣品室允許流體通過(guò)(連續(xù)，或如流動(dòng)控制所指示的)以進(jìn)行采樣，或安裝在井下工具的工具主體的外部上。示例系統(tǒng)可以使用信號(hào)發(fā)生器和傳感器(其可以組合；例如，換能器)，用于確定聲阻抗、聲速或其他關(guān)注參數(shù)。在公知的飛行時(shí)間法中，流體的聲速c可以通過(guò)將信號(hào)通過(guò)流體的行進(jìn)時(shí)間除以信號(hào)行進(jìn)通過(guò)流體的距離來(lái)確定。已經(jīng)將其他方法用于分析表面上的流體。由于精度低、井下空間的限制以及麻煩的機(jī)械載荷可靠性，以往的評(píng)估方法難以在井下實(shí)現(xiàn)。在隨鉆測(cè)井(“LWD”)工具中的實(shí)施中，上述問(wèn)題更加惡化，已被證明特別成問(wèn)題。許多方法在工具表面引入空腔，最終可能被碎屑阻塞，這對(duì)測(cè)量精度造成負(fù)面影響。例如，引入空腔的傳統(tǒng)方法可能顯示30％的阻抗誤差及10％的流體速度誤差(或更多)。因此，期望減小井下工具上的測(cè)量設(shè)備的尺寸，特別是隨鉆測(cè)量(“MWD”)和隨鉆測(cè)井(“LWT”)工具。在MWD和LWT工具中使用的儀器的設(shè)計(jì)考慮在尺寸規(guī)格方面要求特別苛刻。在設(shè)計(jì)方面可以接受各種折衷。作為一個(gè)示例，與傳統(tǒng)技術(shù)一致的更小的傳感器可以通過(guò)使用更高頻率的換能器來(lái)獲得，但是鉆井流體傾向于充滿顆粒，這導(dǎo)致隨著頻率增加，流體中信號(hào)衰減顯著。對(duì)于帶有顆粒的鉆井流體，根據(jù)具體構(gòu)造，頻率的上限可以是250kHz或500kHz，用于通過(guò)約25mm的鉆井泥漿傳輸可接受的衰減。因此，配置為用于MWD或LWT工具中或在其他空間受限的井下應(yīng)用中使用的傳統(tǒng)飛行時(shí)間儀器可能存在問(wèn)題。本公開(kāi)的方面使用導(dǎo)波來(lái)確定井下流體的特性，例如聲阻抗和聲速。本文所使用的“導(dǎo)波”是指由在兩個(gè)機(jī)械邊界之間或沿著兩種材料(波導(dǎo))的界面激發(fā)傳播聲波的過(guò)程而發(fā)射的聲波。波的特征在于由固體-固體、固體-流體或固體-氣體機(jī)械構(gòu)造限定的一個(gè)或多個(gè)傳播邊界。因此，導(dǎo)波的能量集中在邊界附近或在分離不同材料的平行邊界之間，并且具有平行于這些邊界的傳播方向。一般方法實(shí)施例包括使用包括傳感器板的傳感器組件進(jìn)行井下評(píng)估，其中傳感器板的表面形成井下工具的外表面的一部分。方法可以包括將傳感器板的表面浸沒(méi)在鉆孔中的井下流體中；激活傳感器組件以生成沿著傳感器板傳播的導(dǎo)波，其中導(dǎo)波沿著傳感器板的傳播取決于井下流體的關(guān)注參數(shù)；以及使用來(lái)自傳感器組件的與導(dǎo)波沿著傳感器板傳播相關(guān)的信息來(lái)評(píng)估關(guān)注參數(shù)?？梢允褂脗鞲衅鹘M件來(lái)評(píng)估多種關(guān)注參數(shù)。井下流體的聲阻抗可以通過(guò)測(cè)量沿著板傳播的導(dǎo)波的衰減來(lái)評(píng)估。井下流體的聲速可以通過(guò)測(cè)量特定導(dǎo)波沿著板和井下流體的界面的傳播速度來(lái)評(píng)估。與傳統(tǒng)方法相比，本文采用的技術(shù)表現(xiàn)出提高的準(zhǔn)確度。此外，傳感器組件的較小厚度允許在井下LWD中和電纜工具中的無(wú)故障實(shí)施。圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的工具。圖1中，具有工具軸線126的工具100包括其中結(jié)合有傳感器組件110的工具主體106。傳感器組件110包括在工具體106外部的傳感器板104、聲發(fā)射器108、第一聲接收器120和第二聲接收器122，以及用于操作發(fā)射器和接收器的控制電路(未示出)。傳感器板104包括形成工具100外表面的表面111。傳感器板104可以在工具主體106的圓周處。將工具100配置為使得表面111在工具被浸沒(méi)時(shí)，浸沒(méi)在井下流體102(例如，鉆井泥漿)中。也就是說(shuō)，當(dāng)在流體填充的鉆孔124中傳送工具100時(shí)，表面111接觸(浸入)井下流體102。工具100還可以將傳感器板104的相對(duì)表面113與井下流體102隔離，如圖所示?；蛘撸瑐鞲衅靼?04可以具有與流體接觸的多個(gè)表面。如果隔離，則相對(duì)表面113可以與補(bǔ)償流體130(例如，油)接觸，使得傳感器板104暴露于一側(cè)上的流體102和另一側(cè)上的補(bǔ)償流體。聲發(fā)射器108(例如，換能器)可以定位在朝向傳感器板104的第一端的第一位置處，并且被配置為在傳感器板104中產(chǎn)生脈沖。接收器120和122(例如，換能器)可以位于距離彼此和距離發(fā)射器108已知預(yù)定距離處。在發(fā)射器108和接收器120和122中使用的換能器可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的任意適當(dāng)?shù)膿Q能器，例如壓電換能器、磁致伸縮換能器等。在實(shí)施例中，換能器可以是電磁聲學(xué)換能器(“EMAT”)。發(fā)射器108可以是具有大約500kHz的中心頻率的窄帶換能器。將發(fā)射器108配置為響應(yīng)于控制電路對(duì)發(fā)射器108的激發(fā)，生成在板104內(nèi)傳播的導(dǎo)波132。也就是說(shuō)，導(dǎo)波沿著板104，平行于工具的縱向軸線傳播。在其他實(shí)施例中，可以將板104配置和定向?yàn)槭沟脤?dǎo)波沿著板104，與工具圓周相切地傳播。將接收器120和122配置為在其各自的位置處檢測(cè)傳播波，并且還可以被優(yōu)化用于接收500kHz。該配置可以被稱(chēng)為一發(fā)一收配置。在操作中，導(dǎo)波的行為可用于評(píng)估系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)注參數(shù)(包括工具、鉆孔和地層)，例如井下流體的關(guān)注參數(shù)。來(lái)自接收器120和接收器122的對(duì)應(yīng)于導(dǎo)波檢測(cè)的信息可以表明波的行為(例如，飛行時(shí)間或衰減)。待評(píng)估的波行為的特定方面可能對(duì)應(yīng)于待評(píng)估的關(guān)注參數(shù)。實(shí)施例可以使用傳感器板104中的導(dǎo)波的衰減，以利用與流體阻抗相關(guān)的衰減幅度(例如，沿著板的位置處的所評(píng)估的衰減的差異)的模型來(lái)評(píng)估流體的聲阻抗(“流體阻抗”)。在傳播過(guò)程中，當(dāng)傳感器板104暴露于井下流體102時(shí)，一些導(dǎo)波能量泄漏至與其接觸的流體，即井下流體102(且在特定的實(shí)施例中，是補(bǔ)償流體132)。對(duì)應(yīng)于導(dǎo)波衰減幅度的泄漏量取決于流體102的流體密度和聲速。工具100的特定配置可對(duì)應(yīng)于待評(píng)估的關(guān)注參數(shù)以及鉆孔的預(yù)期環(huán)境，例如關(guān)注參數(shù)的預(yù)測(cè)范圍。表1：泥漿和補(bǔ)償油的阻抗和速度范圍。泥漿阻抗最小值最大值0.8[Mrayl]3.5[Mrayl]水基泥漿最小值最大值密度1000[kg/m3]1200[kg/m3]聲速1300[m/s]1700[m/s]油基泥漿最小值最大值密度800[kg/m3]1700[kg/m3]聲速1000[m/s]2000[m/s]補(bǔ)償油密度聲速液壓油FH4725900[kg/m3]1200[m/s]圖2A示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的指示衰減的信號(hào)幅度的差異。圖2B-圖2D示出了相對(duì)于頻率3mm鈦板的導(dǎo)波的衰減和相速度色散特性?？梢岳脕?lái)自接收器120和接收器122測(cè)量的差異評(píng)估衰減。衰減幅度取決于板材和厚度，以及導(dǎo)波模態(tài)和頻率(這些都是已知的)，以及流體密度和流體聲速。必要時(shí)，補(bǔ)償流體的性質(zhì)可合并在模型中。在特定的實(shí)施例中，彈性Lamb波(在與井下流體相接觸的表面和板的相對(duì)表面之間的板中傳播的導(dǎo)波)已經(jīng)顯示出適用于該技術(shù)的導(dǎo)波。大部分彈性Lamb波能量從板泄露出去。因此，波大幅度地衰減。圖2A-圖2D對(duì)應(yīng)于彈性Lamb波。圖3示出了根據(jù)流體密度和聲速，兩側(cè)均浸入流體中的鈦板在500kHz處Lamb波的A0模式的衰減?？善谕鸄0模式可提供高可激發(fā)性、高衰減以及在阻抗范圍內(nèi)的寬范圍的衰減的組合。純A0模式的激發(fā)可以使用具有適當(dāng)線圈間隔的EMAT換能器或具有適當(dāng)角度的斜束換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢赃x擇大約500kHz的頻率；該頻率很適于產(chǎn)生A0模式的高衰減和非色散行為。針對(duì)在500kHz下的通常鉆井流體，還可期望板中在選擇頻率附近的A0模式的相速度(Cp)大于被測(cè)流體的最大預(yù)測(cè)流體速度。還可更優(yōu)選高于200kHz的頻率以使傳感器設(shè)計(jì)更小。圖4A和圖4B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的激發(fā)信號(hào)。在特定的實(shí)施例中，發(fā)射器108的激發(fā)信號(hào)可具有有利于關(guān)注參數(shù)的評(píng)估的某些特征。例如，其可以有利于將傳輸?shù)哪芰康拇蟛糠窒拗圃谒x傳輸頻率附近的窄帶內(nèi)。圖4A示出了具有7個(gè)周期的激發(fā)信號(hào)的脈沖；具有5-10個(gè)周期的脈沖是有利的。脈沖長(zhǎng)度小于20微秒也有利于防止信號(hào)重疊。圖4B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例所述的激發(fā)信號(hào)的頻譜。傳感器板的特定尺寸和材料可以是環(huán)境和應(yīng)用特定的?？梢詫迮渲脼槭沟脕?lái)自板的端部的反射不與原始信號(hào)重疊，且該寬度有助于為3D波導(dǎo)保持足夠能量?？蓪宓暮穸扰渲脼橛糜趦?yōu)化頻率和色散曲線。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，板可以為30cm×1cm×3mm，其發(fā)射器可以位于遠(yuǎn)離板邊緣的7.5cm處。在其他實(shí)施例中，板可縮短至22cm。更近的接收器可位于遠(yuǎn)離發(fā)射器大約8.5-10cm處，且接收器彼此可以以大約1cm的距離間隔開(kāi)。一種適合傳感器板的材料為鈦，其可具有與在井下應(yīng)用中使用相一致的機(jī)械強(qiáng)度和其他物理特性。傳感器板的附加表面還可合并入工具的外表面中，作為用于波傳播的介質(zhì)而忽略。圖1中的實(shí)施例，除了其他原因，因?yàn)椴粌H空間需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有系統(tǒng)，而且因?yàn)樵诠ぞ弑砻嬲紦?jù)非關(guān)鍵空間，所以是有利的。圖5示出了在第一和第二接收器中對(duì)比S0和A0波模式的信號(hào)之間的比較。本公開(kāi)的實(shí)施例也可使用導(dǎo)波S0模式，其顯示了作為第一到達(dá)波的顯著優(yōu)勢(shì)。然而，和S0模式相關(guān)聯(lián)的低衰減在所評(píng)估的流體阻抗中可產(chǎn)生較高水平的誤差。所述A0模式的誤差可能低于5％，如建模浸入目標(biāo)流體與具有EMAT梳狀傳感器發(fā)射器和兩個(gè)接收器的補(bǔ)償流體(水和油)中的30cm鈦板的模擬情況所示，發(fā)射器位于距離板第一邊緣7.5cm處，且兩個(gè)接收器分別距離發(fā)射器10cm和11cm處。本公開(kāi)的另外實(shí)施例可使用傳感器板104中導(dǎo)波的飛行時(shí)間來(lái)評(píng)估流體的聲速。Scholte波是沿著固體-流體界面?zhèn)鞑サ膶?dǎo)波。該Scholte波(“界面波”)的最大速度通過(guò)更低的流體波速度或固體橫波速度來(lái)確定。因此，適當(dāng)選擇的橫波速度在固體中比最大流體速度高，Scholte波的速度將和流體波速度相等。Scholte波可存在于所述目標(biāo)流體(井下流體102)和傳感器板104的界面。波的速度可根據(jù)其在接收器120和122之間的飛行時(shí)間來(lái)測(cè)量。這種速度將是流體中聲音的速度。圖6示出了對(duì)于3mm鈦板的Scholte波相對(duì)于頻率的相速度色散特性。如上所述，波行為的特定方面和工具100的特定配置可以對(duì)應(yīng)于要評(píng)估的關(guān)注參數(shù)。消除在板中傳播的非期望(非界面)導(dǎo)波是Scholte波使用的一個(gè)挑戰(zhàn)。例如，除了Scholte波，板中還可存在彈性Lamb波。這些波可以在板中以更高的速度傳播并與Scholte波重疊。這些傳播特性可能阻礙Scholte波的分離。這種復(fù)雜性的一個(gè)解決辦法為利用波之間傳播特性的差異。雖然Scholte波只需要一個(gè)傳播邊界，但Lamb波需要兩個(gè)板邊界進(jìn)行傳播。因此，消除一個(gè)邊界將消除Lamb波。在其他實(shí)施例中，可以通過(guò)信號(hào)處理或由其他機(jī)械技術(shù)來(lái)減輕非期望的波的存在。圖7A和圖7B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例所述的其他工具。參考圖7A，工具700類(lèi)似于工具700，包括其中結(jié)合有傳感器組件710的工具主體706，傳感器組件710包括位于工具主體706外部的傳感器板704。傳感器板704包括形成工具700外表面的表面711。然而，將工具700配置為使用信號(hào)過(guò)濾貯存器750來(lái)抑制(例如，衰減、減輕)Lamb波。此外，傳感器組件710的聲發(fā)射器708和聲接收器720、722位于對(duì)應(yīng)的傳感器井760、762、764中，以減小發(fā)射器708和接收器720、722與界面717的距離。如在工具100中，工具700還可以將傳感器板704的相對(duì)表面713與井下流體702隔離，并且相對(duì)表面713可以與補(bǔ)償流體730(例如，油)接觸，使得傳感器板704在一側(cè)暴露給流體702，在另一側(cè)暴露給補(bǔ)償流體。如上所述，傳感器板的特定尺寸和材料可以是環(huán)境和應(yīng)用特定的。信號(hào)濾波貯存器的數(shù)量和尺寸可以變化。圍繞貯存器的區(qū)域可以是1cm厚。板的端部可以配置足夠的厚度(例如，3mm)，以提供用于將板緊固到工具主體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且寬度可以有利于為3D波導(dǎo)保持足夠的能量。傳感器井(例如，1mm)中的板的厚度可以配置為提供高Scholte波激發(fā)。在一個(gè)實(shí)施方式中，板可以是11cm×1cm×1cm，對(duì)于該板，發(fā)射器可以位于距離板的邊緣3cm處。較近的接收器可以位于距發(fā)射器大約4cm處。較遠(yuǎn)接收器可以距離較近的接收器大約1.5cm。圖7B示出了包括由三個(gè)貯存器751、753、755分隔的四個(gè)濾波器塊的非界面波濾波器配置。對(duì)建模浸入目標(biāo)流體與具有EMAT梳狀換能器發(fā)射器和兩個(gè)接收器的補(bǔ)償流體中的16cm鈦板進(jìn)行模擬，該EMAT梳狀換能器發(fā)射器位于距離板的第一邊緣3.5cm處，并且兩個(gè)接收器分別位于離發(fā)射器7cm和10cm處。使用本文中的技術(shù)評(píng)估聲速的誤差可能低于5％，如在模擬情況中所示。圖8示出了在兩個(gè)接收器720和722處對(duì)于具有Cf＝1500[m/s]和ρ＝1259[kg/m3]的流體接收的聲信號(hào)。R1和R2之間的TOF為20微秒，且距離為3cm。使用該信息，波以每秒1500m的速度導(dǎo)出。圖9A和圖9B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的其他傳感器列陣。其他實(shí)施例可以包括用于測(cè)量每個(gè)波模式的特定接收器。例如，圖9A和圖9B包括各種配置的發(fā)射器908、Lamb波接收器960、962和Scholte波接收器970、972。在圖9A中，Lamb波接收器960、962都駐留在對(duì)應(yīng)的信號(hào)濾波貯存器中。圖10示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的工具。將工具1010配置為在橫穿地層1080的鉆孔中傳送。鉆孔壁1040顯示沿著套管1030填充井下流體1060，例如鉆井流體。水泥1020填充鉆孔壁1040和套管1030之間的環(huán)形空間。在其他實(shí)施例中，系統(tǒng)可以不具有套管和水泥中的一個(gè)或兩個(gè)。例如，該鉆孔可以是新鉆的。在一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，工具1010可以包含傳感器組件1050，傳感器組件1050包括例如一個(gè)或多個(gè)聲發(fā)射器和接收器(例如，換能器)，根據(jù)已知技術(shù)，其配置為用于評(píng)估存在于殼體1030系統(tǒng)、鉆孔壁1040以及占據(jù)套管和井眼壁之間環(huán)形空間的水泥1020之間的水泥膠結(jié)。例如，工具1010中，表面處或系統(tǒng)1001中的其他地方(例如，至少一個(gè)處理器)的電子器件可以配置為使用已知技術(shù)使用聲學(xué)測(cè)量來(lái)確定水泥膠結(jié)劑的性質(zhì)，例如，套管共振的分析。系統(tǒng)1001可以包括常規(guī)井架1070?？梢允莿傂曰蚍莿傂缘妮斔脱b置(載體1015)可以配置為將井下工具1010輸送到接近地層1080的井孔1040中。載體1015可以是鉆柱、軟管、劃線、e線、線纜等。井下工具1010可以與附加工具聯(lián)接或組合。因此，根據(jù)構(gòu)造，工具1010可以在鉆井期間和/或在井孔(鉆孔)1040已經(jīng)形成之后使用。雖然示出了陸地系統(tǒng)，但本公開(kāi)的教導(dǎo)也可以用于海上或海底應(yīng)用中。載體1015可以包括用于在表面和井下設(shè)備之間提供信號(hào)和/或功率通信的電力和/或數(shù)據(jù)的嵌入式導(dǎo)體。載體1015可以包括底部孔組件，其可以包括用于旋轉(zhuǎn)鉆頭以延伸鉆孔的鉆探電機(jī)，以及用于在壓力下循環(huán)合適的鉆井流體(也稱(chēng)為“泥漿”)的系統(tǒng)。如圖所示，可將板104定位為與工具主體106大致齊平?；旧淆R平的構(gòu)造減少了堆積(由鉆井泥漿固體堵塞)的可能性，因?yàn)槊婊旧鲜莾x器與鉆井流體接觸的唯一部分。系統(tǒng)1001可以包括傳感器、電路和處理器，用于提供關(guān)于由工具進(jìn)行的井下測(cè)量以及對(duì)工具或其他系統(tǒng)部件的控制的信息。處理器可以是使用在合適的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)程序的微處理器，其使處理器能夠執(zhí)行控制和處理。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括一個(gè)或多個(gè)ROM、EPROM、EAROM、EEPROM、閃存、RAM、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和/或光盤(pán)。諸如電源和數(shù)據(jù)總線、電源等的其他設(shè)備對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。系統(tǒng)的新穎之處是處理器(在表面和/或井下)被配置為執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)中不存在的某些方法(將在下文討論)。更具體地，工具1010可包括用于評(píng)估一個(gè)或多個(gè)井下流體參數(shù)的裝置，其可包括工具100、傳感組件110或其他根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的設(shè)備或工具。在一般實(shí)施例中，可將處理器配置為使用設(shè)備以生產(chǎn)指示井下流體的信息(例如鉆井流體)。也可以將處理器中的一個(gè)配置成評(píng)估井下流體的關(guān)注參數(shù)的信息。在一些實(shí)施例中，處理器可以包括配置為執(zhí)行本文所公開(kāi)方法的機(jī)電和/或電子電路。在其他實(shí)施例中，處理器可以使用算法及編程來(lái)接收信息并控制設(shè)備的運(yùn)行。因此，處理器可以包括與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)及處理器存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的信息處理器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)可以是任何標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，例如USB驅(qū)動(dòng)器、記憶棒、硬盤(pán)、可移動(dòng)隨機(jī)存儲(chǔ)器、可擦可編程只讀存儲(chǔ)器、電改寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器、閃存，以及光盤(pán)或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他常用的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括基于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)設(shè)備。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)可以存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，在程序被執(zhí)行時(shí)使得信息處理器執(zhí)行所公開(kāi)的方法。本文中，“信息”可以包括原始數(shù)據(jù)、已處理的數(shù)據(jù)、模擬信號(hào)及數(shù)字信號(hào)。圖11示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的使用包括傳感器組件110的工具100進(jìn)行井下評(píng)估的方法。步驟1110包括將傳感器板的表面浸沒(méi)在鉆孔中的井下流體中。井下流體可以包括鉆井流體、采出液、地層流體和其他工程化流體等?？梢詧?zhí)行步驟1110，將工具輸送到鉆井中。例如，工具可以通過(guò)線纜工具輸送。相反地，工具可以通過(guò)鉆柱輸送，該鉆柱遠(yuǎn)端設(shè)置有鉆頭。在鉆柱的例子中，在鉆孔中輸送工具可能包括：旋轉(zhuǎn)鉆頭以使鉆孔延長(zhǎng)，以及在鉆孔中循環(huán)鉆井流體。步驟1120包括激活傳感器組件，從而生成沿著傳感器板傳播的導(dǎo)波?？梢酝ㄟ^(guò)聲學(xué)耦合到傳感器板的聲發(fā)射器(例如，108)生成導(dǎo)波。如上所討論，導(dǎo)波沿著傳感器板的傳播取決于井下流體的一個(gè)或多個(gè)關(guān)注參數(shù)。導(dǎo)波可以為L(zhǎng)amb波，因此導(dǎo)波可以在板的表面與板的相對(duì)表面之間的板中傳播?？蛇x擇地，導(dǎo)波可以為沿著板在流體與板的界面上傳播的Scholte波。步驟1130包括使用來(lái)自傳感器組件(例如，接收器120、122)并與導(dǎo)波沿著傳感器板傳播相關(guān)的信息來(lái)評(píng)估關(guān)注參數(shù)。例如，可以使用聲學(xué)耦合到傳感器板的聲接收器來(lái)獲取信息。傳感器組件可以至少包括沿著板從聲發(fā)射器以第一距離聯(lián)接到板的第一聲接收器，以及沿著板從聲發(fā)射器以第二距離聯(lián)接到板的第二聲接收器。因此，步驟1130可以包括響應(yīng)于傳播的導(dǎo)波而通過(guò)至少一個(gè)聲接收器生成信息。該信息可以涉及導(dǎo)波的衰減。在流體速度(使用Scholte波)的例子中，信息與導(dǎo)波沿著表面與井下流體之間界面?zhèn)鞑サ娘w行時(shí)間相關(guān)，且步驟1130包括通過(guò)將信號(hào)通過(guò)板的傳播時(shí)間除以信號(hào)傳播的距離(可以是接收器之間的距離)來(lái)評(píng)估聲速。在其他情況下，步驟1130可以包括通過(guò)將信息與分析解匹配來(lái)識(shí)別關(guān)注參數(shù)的值。作為一種選擇，其可以通過(guò)存儲(chǔ)響應(yīng)于流體聲速范圍和流體阻抗的合成響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。合成響應(yīng)為分析解(衰減的理論預(yù)估)，該分析解對(duì)應(yīng)于該范圍所形成的距離空間內(nèi)的值對(duì)。再次參照?qǐng)D2A，在每個(gè)接收器上可以選擇相同的A0信號(hào)時(shí)間窗口。如圖12所示，可以從加窗信號(hào)中產(chǎn)生傅里葉變換。該變換的最大振幅比(此處對(duì)應(yīng)于500kHz)可以用于確定A0模式的衰減。該變換示出A0的衰減為2.0378dB/cm。圖13示出可以提供該衰減值的流體特性的范圍?？梢詢H使用衰減幅度來(lái)評(píng)估流體的阻抗。圖14示出了流體阻抗范圍在1.32-1.62MRayl內(nèi)，其評(píng)估水的阻抗具有12％的誤差。然而，如果使用衰減幅度和流體聲速，對(duì)該阻抗的評(píng)估的準(zhǔn)確度可以更高(誤差小于5％)。如果聲速已知，則在從傳感器測(cè)量結(jié)果中評(píng)估衰減之后，可以通過(guò)識(shí)別最近的分析解來(lái)確定流體阻抗。例如，處理器可以使用查詢表，從而映射識(shí)別流體阻抗的響應(yīng)。見(jiàn)圖3。在一些例子中，可以通過(guò)在多個(gè)鄰近的分析解之間插值來(lái)找到解。也可以根據(jù)已知方法從聲速及聲阻抗中確定流體密度?？蛇x步驟1140包括使用一個(gè)或多個(gè)關(guān)注參數(shù)來(lái)實(shí)施套管水泥膠結(jié)測(cè)井。上述方法實(shí)施例可以可選地評(píng)估井下流體的一個(gè)或多個(gè)關(guān)注參數(shù)。如所述，可以使用相應(yīng)的技術(shù)(例如，特定導(dǎo)波模式的生成)來(lái)實(shí)施對(duì)每個(gè)參數(shù)的評(píng)估。參數(shù)組合的評(píng)估可以包括：在不同的時(shí)間使用相同的發(fā)射器及接收器，在不同的時(shí)間使用相同的發(fā)射器及接收器，使用不同的發(fā)射器及接收器，使用相同的發(fā)射器及不同的接收器等。在一些例子中，可以使用不同工具實(shí)施參數(shù)組合的評(píng)估。為了方便起見(jiàn)，現(xiàn)列出一些釋義。術(shù)語(yǔ)“聲信號(hào)”涉及聲波或音波相對(duì)于時(shí)間的壓力振幅，該聲波或音波在允許其傳播的介質(zhì)中傳播。在一個(gè)實(shí)施例中，聲信號(hào)可以是脈沖。術(shù)語(yǔ)“聲換能器”涉及一種發(fā)射(即生成)聲信號(hào)或接受聲信號(hào)的設(shè)備。當(dāng)在一個(gè)實(shí)施例中接受聲信號(hào)時(shí)，聲換能器將聲信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換為電能。電能具有與聲信號(hào)波形相關(guān)的波形。上面所用的術(shù)語(yǔ)“載體”(或“運(yùn)輸設(shè)備”)指的是任何設(shè)備、設(shè)備部件、以及設(shè)備、媒體和/或元件的組合，只要其可以用于傳送、容納、支撐或便于其他設(shè)備、設(shè)備部件，以及設(shè)備、媒體和/或元件的組合的使用。示例性非限制載體包括盤(pán)管型鉆柱、接合管型鉆柱以及其任意組合或其部分。其他載體的實(shí)例包括套管、線纜、線纜探測(cè)器、滑線探測(cè)器、投入式打撈筒、井下接頭、下部鉆具組合(BHA)、鉆柱插入件、模塊、內(nèi)部殼體及其基板部分、自推進(jìn)牽引車(chē)。如上所用，術(shù)語(yǔ)“接頭”指配置為部分封閉、完全封閉、容納或支撐設(shè)備的任何結(jié)構(gòu)。上面所用的術(shù)語(yǔ)“信息”包括任何形式的信息(模擬的、數(shù)字的、機(jī)電的、印刷等信息)。本文的術(shù)語(yǔ)“處理器”包括但不限于發(fā)射、接收、操縱、轉(zhuǎn)換、計(jì)算、調(diào)制、變換、攜帶、儲(chǔ)存或使用信息的任何設(shè)備。處理器指任何執(zhí)行上述功能的電路，且可以包括微處理器、常駐存儲(chǔ)器、和/或用于執(zhí)行編程指令的外圍設(shè)備、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或配置為執(zhí)行邏輯從而執(zhí)行本文所述方法的其他任何電路。本文中所述流體可以指液體、氣體、混合物等。預(yù)估的地層滲透率及預(yù)估的地層流動(dòng)性指對(duì)地層的預(yù)估值，且其用于評(píng)估校正因數(shù)。預(yù)估值可以為從巖性角度預(yù)估、從其他評(píng)估技術(shù)角度評(píng)估、通過(guò)類(lèi)比獲得等，但是其不同于根據(jù)本文所公開(kāi)方法評(píng)估的關(guān)注參數(shù)。井下流體的非限定性實(shí)例包括：鉆井流體、返回流體、地層流體、包括一種或多種烴的采出液、結(jié)合井下工具、水、鹽水、工程化流體使用的油及溶劑及其組合。本文所用的補(bǔ)償流體指導(dǎo)致壓力補(bǔ)償?shù)牧黧w，即使得工具在鉆孔環(huán)境常見(jiàn)的高壓下保持結(jié)構(gòu)及功能完整性的流體。本文中所述貯存器指的是體材料，其相對(duì)于在該貯存器中傳播的聲波波長(zhǎng)而言尺寸較大。該體過(guò)濾器用于評(píng)估需要兩個(gè)邊界來(lái)進(jìn)行傳播的導(dǎo)波。雖然已經(jīng)結(jié)合實(shí)施例描述了本公開(kāi)，但應(yīng)理解，在不脫離本公開(kāi)范圍的情況下，可以對(duì)本公開(kāi)進(jìn)行各種改變且能夠以等價(jià)物對(duì)其進(jìn)行元素替換。此外，可以想到許多對(duì)本公開(kāi)教導(dǎo)的修改，以此適應(yīng)特定儀器、情況或者材料，而不脫離本公開(kāi)的范圍。進(jìn)一步的實(shí)施例可以包括直接測(cè)量線纜實(shí)施例、使用樣品室、輕型工具(包括投入式打撈筒等)的鉆井實(shí)施例等。雖然本公開(kāi)在烴開(kāi)采井的語(yǔ)境中討論，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)可用于帶有任何類(lèi)型井下流體的任何鉆孔環(huán)境(例如，地?zé)峋?。當(dāng)前述發(fā)明涉及特定實(shí)施例時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員各種修改都是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明的意圖在于所有變化都被前述發(fā)明所包括。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3