用於水利工程全波列聲波測井探管的隔聲體的製作方法

2023-12-10 14:17:52 1

本發明涉及水利工程勘察使用的全波列聲波測井探管，尤其是涉及用於水利工程全波列聲波測井探管的隔聲體。

背景技術：

水利工程勘察工作中大量使用全波列聲波測井技術，採集地下巖體的縱、橫波速等地質信息，用於水利工程設計。其探測裝備的主要部件是全波列聲波測井探管，探管主要由聲波發射器件、聲波接收器件、電子艙段、聲波隔離器件（隔聲體）等組成，其中聲波隔離器件是探管組成的重要且必不可少的器件之一。

聲波隔離器件設置在聲波發射器件、聲波接收器件之間，以及設置在相鄰兩聲波接收器件之間，功能是隔離由聲波發射器件產生的沿探管壁直達聲波接收器件的直達聲波，以及相鄰兩聲波接收器件之間的相互幹擾聲波。目前所用的隔聲體一般為鏤空鋼管型結構，主要針對石油、煤炭等大口徑中深鑽孔聲波測試，設計加工複雜，應用於水利工程淺表層小口徑鑽孔測試存在隔離度與延時量不足、易卡孔等問題。

技術實現要素：

本發明目的在於提供一種用於水利工程全波列聲波測井探管的隔聲體，以實現加工工藝簡單、聲隔離度高、外形光滑不易卡孔。

為實現上述目的，本發明採取下述技術方案：

本發明所述用於水利工程全波列聲波測井探管的隔聲體，包括隔聲單元體，所述隔聲單元體由密封銜接在一起的不鏽鋼圓柱管單體和高分子聚乙烯圓柱管單體組成；所述不鏽鋼圓柱管單體的縱波特性阻抗和切變波特性阻抗分別為45.7和24.5，單位：106kg/m2s；所述高分子聚乙烯圓柱管單體的縱波特性阻抗和切變波特性阻抗分別為1.5和0.48，單位：106kg/m2s。

所述不鏽鋼圓柱管單體的兩端管口均設置成臺階孔，所述臺階孔的內孔設置有內螺紋而外孔為光孔；位於不鏽鋼圓柱管單體的外周面上開設有緊固工具卡口；所述高分子聚乙烯圓柱管單體兩端管口的外周面自管口一端沿軸向依次均設置有外螺紋和密封圈安裝槽，所述外螺紋與臺階孔的所述內孔相螺接。

所述不鏽鋼圓柱管單體的長度為100mm，外徑為50mm；所述高分子聚乙烯圓柱管單體的長度設計為200mm，外徑為50mm。

本發明優點主要體現在以下方面：

1、本發明所述隔聲體用於水利工程全波列聲波測井探管，可以把聲波發射器件產生的直達波幅度壓制到毫伏級，有效解決水利工程淺表層鑽孔測試存在的隔離度與延時量不足等問題。

2、隔聲體結構設計簡單、易加工，操作使用方便，水密封性能良好，可以滿足水深數百米內的水利工程鑽孔測試要求。

3、外徑較小，滿足了水利工程淺表層鑽孔對全波列聲波測井探管外徑的要求。

4、不鏽鋼材料和高分子聚乙烯材料都具有較好的冷加工性能，可以進行精密加工成型，使得加工成型的隔聲體外形光滑成圓柱形，有效解決了水利工程淺表層鑽孔測試存在的易卡孔問題。

附圖說明

圖1是本發明所述不鏽鋼圓柱管單體的結構示意圖。

圖2是圖1的a-a向剖視結構示意圖。

圖3是本發明所述高分子聚乙烯圓柱管單體的結構示意圖。

圖4是本發明所述隔聲單元體的結構示意圖。

圖5是本發明應用於所述全波列聲波測井探管上的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述實施例。

如圖1-4所示，本發明所述用於水利工程全波列聲波測井探管的隔聲體，根據聲波在不同媒質的交界面將產生折射與反射原理，依據聲波正入射時交界面的聲能反射係數r=(z1-z2)/(z1+z2)，其中：r-反射係數；z-媒質的聲阻抗；z=ρ×v，ρ是媒質密度；v-聲波在媒質中的傳播速度；由此可知，兩側媒質的聲阻抗差異越大，聲能量反射係數越大，隔聲效果越好；通過本發明的設計，使兩側媒質的聲阻抗差異越大，聲能量反射係數越大，聲波能量大部分被反射，透射能量很小；隨著隔聲單元數量的增加，透射能量越來越小，則通過隔聲體到達探頭的直達波能量就越小，隔聲效果同時變得更好。因此，隔聲單元體由密封銜接在一起的不鏽鋼圓柱管單體1和高分子聚乙烯圓柱管單體2組成；這是因為不鏽鋼材料和高分子聚乙烯材料聲阻抗差異大，同時不鏽鋼材料和高分子聚乙烯材料都具有較好的冷加工性能，可以進行精密加工成型。

不鏽鋼材料的縱波特性阻抗和切變波特性阻抗分別為45.7和24.5，單位：106kg/m2s；聚乙烯的縱波特性阻抗和切變波特性阻抗分別為1.5和0.48，單位：106kg/m2s；聲阻抗差異分別達到30.5倍和51倍，計算可知：縱波反射係數和切變波反射係數分別達到93.6%和96.2%。

不鏽鋼圓柱管單體1的長度為100mm，外徑為50mm；高分子聚乙烯圓柱管單體2的長度設計為200mm，外徑為50mm；不鏽鋼圓柱管單體1和高分子聚乙烯圓柱管單體2長度、外徑的選擇，是考慮到水利工程全波列測井的聲波頻率一般在20-25khz之間，且水利規程要求全波列聲波測井探管總長度應限制在3000mm以內這些因素。

不鏽鋼圓柱管單體1的兩端管口均設置成臺階孔，臺階孔的內孔3設置有內螺紋而外孔4為光孔；位於不鏽鋼圓柱管單體1的外周面上均布開設有三個緊固工具卡口5；高分子聚乙烯圓柱管單體2兩端管口的外周面自管口一端沿軸向依次均設置有外螺紋6和密封圈安裝槽7；如圖4所示，隔聲單元體製作時，首先在高分子聚乙烯圓柱管單體2的密封圈安裝槽7內套裝橡膠密封圈8，然後將高分子聚乙烯圓柱管單體2的外螺紋6與不鏽鋼圓柱管單體1臺階孔的內孔3相螺接即可。

圖5是本發明所述隔聲單元體用於水利工程全波列聲波測井探管的示意圖。圖5中9為電纜連接段，10為聲波發射單元，11為電子倉段，12為第一聲波接收單元，13為第二聲波接收單元，14為尾段。由圖5可以看出，沿軸向相鄰的不鏽鋼圓柱管單體1和高分子聚乙烯圓柱管單體2均構成一個隔聲單元體。