环空液面探测声波最佳频率响度测定方法

1.一种环空液面探测声波最佳频率响度测定方法，其特征在于，包括如下步骤：a、计算环空液面位置：下钻至井底，灌浆至见返，液面在井口后开始起钻，计算环空液面深度；b、计算环空声速：通过采集到的环空温度计算环空声速；c、发射调制探测声波：设定调制发声时间、频率和音频，通过功率放大器放大后由电磁式声波发射器向环空发射声波；d、确定某一液位下的最佳发声响度：声波在环空内沿钻杆向下传输，遇到接箍和液面时返回，对回波信号进行采集、滤波处理、分段处理后得到处理后的接箍回波及液面回波，根据接箍回波及液面回波，确定某一液位下的最佳发声响度；分段处理中，将滤波后的信号sn（i）分为两段，第一段为发射段，时间为：T1~T1+T0，发射段信号为M（t），第二段为接收段，时间为：T1+T0~T-T1-T0，接收段信号为：s（t）；对接箍回波与液面回波检测中，将接收段信号s（t）与发射段信号M（t）进行相关检测，利用公式：对 求极大值点，极大值最大点记为液面回波点 ，记录该点的时间为 ，则液面回波时间为T0+ ，环空液面深度为： ，对比不同发声响度所对应的液面回波极大值点，取极大值最大的点对应的发声响度作为该液面深度下最佳发声响度A 1 ；e、确定某一液位下的最佳发声频率：以确定的最佳发声响度调制声波，重复步骤d，记录该液面深度下最佳的发声频率，得到该液面深度下最佳的发声响度和频率组合；f、确定不同液位下的最佳发声响度及频率：每起出一柱钻杆后，坐卡，重复步骤a-e，记录不同液面深度下对应的最佳发声响度和频率组合。 2.根据权利要求1所述的环空液面探测声波最佳频率响度测定方法，其特征在于：所述步骤a中，利用公式 计算环空液面深度，其中 为环空液面深度，m； h 为起出钻柱长度，m；r为钻杆外径，m；R为套管内径，m。 3.根据权利要求2所述的环空液面探测声波最佳频率响度测定方法，其特征在于：所述步骤b中，记录温度传感器数据Tem，计算环空声速 。 4.根据权利要求3所述的环空液面探测声波最佳频率响度测定方法，其特征在于：所述步骤c中，分别调制发声时间为T0=0.05s、频率f=1500Hz声波，响度为100%，70%，50%，30%的音频，通过功率放大器放大后由电磁式声波发射器向环空发射。 5.根据权利要求4所述的环空液面探测声波最佳频率响度测定方法，其特征在于：所述步骤d中，声波传感器负责采集回波数据，当发出探测声波指令时，声波传感器开始采集数据，将此时定义为起始点T1，声波传感器以采样频率fs进行采样，采样时间为T，且5≤T≤10，采样信号为s（i）。 6.根据权利要求5所述的环空液面探测声波最佳频率响度测定方法，其特征在于：所述步骤d滤波处理中，将采样信号s（i）通过带通滤波器获得滤波后的信号sn（i）。 7.根据权利要求6所述的环空液面探测声波最佳频率响度测定方法，其特征在于：所述步骤e中，确定最佳发声响度后，分别调制发声时间为T0=0.05s、响度为A 1 ，频率为f=1500-50n，且n=1,2,3,...,26的声波，重复步骤d，记录该液面深度下最佳的发声频率F 1 ，得到该液面深度下最佳的发射响度和频率组合（L 1 ,A 1 ,F 1 ）。 8.根据权利要求7所述的环空液面探测声波最佳频率响度测定方法，其特征在于：所述步骤f中，每起出一柱钻杆后，坐卡，重复步骤a-e，记录不同液面深度下对应的最佳发声响度和频率组合（L n ,A n ,F n ），直到起出n+1柱后环空液面深度L n+1 与L n 相比无变化。