集成聲換能器組件的製作方法
2023-09-23 07:42:35 2
專利名稱：集成聲換能器組件的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及聲換能器。尤其是，本發明涉及適於地下應用的聲源和傳感器。
背景技術：
在油氣工業，通常使用測井儀器對地下巖層進行探測，以便確定地層特徵。在這些儀器中，聲測井儀器已經被用於提供關於地下聲學性能的有用信息，其可用於產生圖象或者推導出相關的地層特徵。
聲波為周期性的振動幹擾，其由穿過介質如地下巖層傳播的聲能產生。聲波以其頻率、振幅、以及傳播速度為其典型特徵。目的地層的聲學性能可包括壓縮波速度、剪切波速度、井眼模式和地層慢速。此外，聲成像可用於描述井壁狀況和其它遠離井眼的地質特徵。這些聲測量已經應用在地震校正、巖石學、巖石力學和其它領域。
作為深度函數的聲學性能的記錄被稱為聲測井。由聲測井所獲得的信息在許多應用中都是有用處的，包括井間對比、孔隙度的確定、機械或者彈性巖石參數的確定，以顯示巖性、探測過壓力巖層區，並根據所測地層內的聲速將地震時間跡線轉換成深度跡線。
地層聲測井包括將聲測井裝置或儀器下入橫穿地層的井眼內。所述的測井儀器一般包括一個或多個向地層發射聲能的聲源(即，發射器)以及一個或多個接收聲能的聲傳感器或接收器。發射器被周期性地激勵以向井眼內發生聲能脈衝，該脈衝穿過井眼並進入地層。在通過井眼和地層傳播之後，一些聲能傳播到接收器，該聲能在此處被探測到。隨後所探測聲能的各種性質與所關心的地下或者所用儀器的性質有關。
圖1示出了一種常規的井下聲測井儀器。測井儀器10被設置在穿過地層20的井眼12內。井眼12通常充滿鑽井期間所使用的鑽井液14(「泥漿」)。測井儀器10通常具有管體13的支撐，如果為鑽挺的情況下，其包括用於使鑽井液14到達泥漿馬達和/或鑽柱(未示出)底部鑽頭的本領域所公知的內部通道13A。測井儀器10包括一個或多個聲發射器16和一組設置在管體13上的聲接收器18。接收器18相互間隔開，並沿著測井儀器10的縱向軸線以所選擇的距離h進行設置。其中一個靠近發射器16的接收器18同發射器軸線間隔開選定距離a。測井儀器10還容納一個或多個常規的計算機模塊21，該計算機模塊具有微處理器、存儲器和軟體以處理波形信號數據，這是本領域所公知的。本領域還公知的是，計算機模塊21可設置在儀器內、設置在地面或者組合在圖1所示的兩者之間。示出聲能波22在井眼內傳播。常規的井下聲測井儀器在專利US5,852,587、US4,543,648、US5,510,582、US4594691、US4,594,706、US6,082,484、US6,631,327、US6,474,439、US6,494,288、US5,796,677、US 5,309,404、US5,521,882、US5,753,812、RE34,975和US6,466,513中進行了描述。
常規的聲測井儀器裝配有聲換能器元件，如壓電元件。一般來說，聲換能器在電與聲之間轉換能量，並可作為一個聲源或傳感器。聲換能器通常安裝在測井儀器體內，如圖1所示。常規的使用在井下測井儀器內的聲源和傳感器在美國專利US6,466,513、US5,852,587、US5,886,303、US5,796,677、US5,469,736和US6,084,826中進行了描述。由於各種原因，包括間距限制，這些換能器通常具有多個壓縮成插件的部件，所述插件安裝在所述具有前端電子儀器和遠離換能器元件設置的電路的測井儀器上。
聲換能器裝置還被包含在使用印刷電路板(PCBs)的結構內。美國專利US6,501,211描述了一種使用在PCB內的超聲換能器以連接螺栓頭。所述的換能器連接到遠處的計算機上以利用換能器確認螺栓。美國專利US4,525,644描述了使用壓電裝置的機構，該壓電裝置緊鄰PCB連接墊以增加連接墊與連接器之間的結合力。專利EP1467060A1描述了一種與井下測井儀器一起使用以遙測穿過該儀器的聲信號的柔性壓電換能器。這些常規的聲換能器系統具有差的靈敏度和需要設置在別處的笨重電子器件插件(如較大的前置放大級)的缺陷。
需要改進的具有集成電子儀器和處理裝置而不喪失性能和靈敏度的聲換能器。
發明內容
本發明的一方面提供一種適於地下使用的聲換能器組件。所述的組件包括框架；設置在框架上的聲換能器元件；以及設置在框架上並連接到聲換能器元件上的電子模塊；其中所述的電子模塊適於處理與換能器元件相關的信號。
本發明的一方面提供一種適於地下使用的聲換能器組件。所述的組件包括具有與第二表面相對的第一表面的盤形聲換能器元件；連接到換能器元件的第二表面並適於處理與所述聲換能器元件相關的信號的電子模塊；所述的電子模塊具有至少一根連接到其上的信號線；設置在電子模塊和聲換能器元件周圍的聲減振部件；其中所述的聲換能器元件、電子模塊和減振部件被封裝在留下至少一根信號線暴露的密封部件內。
本發明的一方面提供一種用於組裝聲換能器的方法，所述的方法包括將聲換能器元件設置在框架裝置上；將電子模塊設置在框架裝置上；將聲換能器元件連接到電子模塊上，電子模塊適於數位化與換能器元件相關的信號；利用不包括液體的密封部件覆蓋換能器元件和電子模塊。
圖1為常規的井下聲測井儀器的示意圖。
圖2為根據本發明的換能器的示意圖。
圖3為根據本發明的密封的換能器的視圖。
圖4根據本發明的多元件換能器的示意圖。
圖5為根據本發明的減振換能器的側視圖。
圖6示出了根據本發明的分段換能器。
圖7為根據本發明的加固的換能器的側視圖。
圖8為根據本發明的換能器電子模塊和多路轉換器模塊的示意圖。
圖9示出了配置有本發明的聲換能器的井下管體。
圖10為根據本發明的「杯」型換能器的示意圖。
圖11A為根據本發明的具有方位設置的換能器的井下管體的示意圖。
圖11B為根據本發明的具有軸向設置的換能器的井下管體的示意圖。
圖11C為根據本發明的具有杯型換能器的井下管體的示意圖。
圖12A為根據本發明的方位設置的換能器的示意圖。
圖12B為圖12A中的方位設置的換能器的俯視圖。
圖12C為環繞管體圓周方位設置的本發明的換能器的俯視圖。
圖13為根據本發明設置在管體內的軸向的換能器的示意圖。
圖14為根據本發明設置在管體內的連接的換能器的側視圖。
圖15為根據本發明設置在管體內的換能器的剖面圖。
圖16為根據本發明的嵌入的換能器的立體圖。
圖17為可容納圖16所示的換能器的管體的立體圖。
圖18為設置在圖17所示的管體內的圖16所示的換能器的剖面圖。
圖19A為根據本發明的換能器防護裝置的立體圖。
圖19B為根據本發明的另一種換能器防護裝置的立體圖。
圖20為根據本發明的另一種換能器防護裝置的立體圖。
圖21為具有根據本發明的換能器和防護裝置的管體的立體圖。
圖22為具有根據本發明的換能器實施例的井下測井儀器的示意圖。
具體實施例方式
本發明的聲換能器具有組裝好的電子工藝以便它們適於暴露於惡劣的環境，如地下井內。與常規的設計相比，本發明的換能器配置有較少數量的元件和相關的電子儀器。電路被減到最少並且信號數據優選靠近換能器進行數位化。
在井眼內用作測量聲波的聲接收器陣列的換能器應該是小的並優選是單獨的，以便測量在井眼內傳播的聲波模式，如單極、雙極、四極以及高極模式。類似的這些聲換能器應該在不同的模式下操作以抑制不需要的模式。例如，在單極或者四極模式測量中，較好質量的測量應該通過抑制單極模式而獲得。本發明的實施例包括主動傳感器，其具有集成的電子儀器，並且是獨立的和適於暴露在地下環境中。
圖2示出了本發明的實施例的換能器30。換能器30具有前端電子模塊32，該模塊包括與聲換能器元件36集成在一起並設置在框架38內的模擬和數字電路34。電子模塊32與換能器元件36之間的連接將在下面進行描述。換能器元件36可包括壓電裝置、鈦酸鉛(PT)裝置、鋯鈦酸鉛(PZT)裝置，1-3壓電複合型裝置，或者其他本領域所公知的適宜的裝置。本發明的換能器元件36可與常規的換能器一起設置在框架38內以增加可靠性和性能。
為了清晰的顯示，框架38被投影為兩維或者平面。在一些實施例中，框架38可為條帶形式，還可為彎曲的電路(在美國專利US6,351,127、US6,690,170、US6,667,620、US6,380,744中進行了描述)。彎曲電路框架的實施例可由任何合適的電絕緣材料或者絕緣的薄膜基質構成，如具有可選擇的厚度以能夠彎曲或撓曲的聚醯亞胺膜或者聚酯膜(例如，為了環繞管件或者裝配在管件內的空間內)。用於生產條帶以形成柔性框架38的技術在美國專利US6,208,031中進行了描述。除了柔性框架38之外，其它實施例可以與單層或多層的PCB框架一起應用。框架38上的導線可由銅的細帶或者其它設置在其上的本領域所公知的合適的材料構成。本發明的換能器實施例可通過利用合適的樹脂或者化合物40(如橡膠層)來覆蓋或者密封所述的模塊和換能器組件來使其防水，如圖3所示。一根或多根連接到電子模塊32的導線42暴露在左邊以進行信號/電能傳輸。
本發明的實施例還可具有設置在單框架38上的多個換能器元件36。圖4示出了一組互相分隔開的單獨的聲換能器元件(如間距為幾釐米)。換能器陣列可具有「n」個安裝在框架38上的換能器元件36。當用作接收器時，多元件換能器30可用於測量任意井眼聲波模式。多元件36的換能器的實施例優選配置有電子儀器多路轉換器模塊44以向/從換能器元件36進行流線信號通訊。如前所述，導線或者電路元件(如圖3中的標記46)為兩個部件之間提供了信號通道。為了清晰起見，導線或者電路元件未在所有附圖中示出。關於這些實施例，由於它們可進行數字多路轉換，每個換能器的聲道的數量可增加。
換能器30還可設有聲減振部件以消除不需要的振動。圖5示出了具有設置在換能器元件36一側的減振部件48的換能器實施例的側視圖。減振部件48可由重質材料(如Tungsten)或本領域所公知的其它適合的材料製成。當換能器元件36作為聲源而受到激勵時，減振部件48有助於降低換能器元件的一側B上的振動，同時提高來自側面A的聲的方向性。雖然減振部件48在圖5中被示為位於換能器元件36的一側，但是其它實施例可具有以不同方式設置的減振部件(如完全圍繞在換能器元件的周圍，使側面A無障礙)。聲換能器/減振部件組件可設置在框架38的表面，設置在框架內的孔隙或者切口內，或者完全嵌入構成框架的橡膠膠料內(參見圖3中的標記40)。
圖6示出了本發明的另一換能器組件30的實施例。多個框架38由導線42連接從而形成一延伸的換能器陣列。每一框架38可具有一組換能器元件36和電子模塊32以產生「n」個數字通道的聲陣列。所述的陣列可具有一個或多個設置在一個或多個框架38上的數字多路轉換模塊44，以有效傳送與換能器元件/電子模塊相關的信號。圖6中所示的實施例具有連接到組件上的連接器50(也被稱作「堵頭」)以提供單個信號/電源連接。常規的連接器50可用於實現本發明，這是本領域所公知的。
通過支護框架38，可獲得本發明換能器組件的結構上的加固。圖7示出了設有支承件52的換能器30實施例的側視圖，支承件52構成了用於換能器元件/電子模塊的剛性基部。支承件52由任意材料製成，如金屬。可利用粘合劑、緊固裝置或者本領域所公知的任何合適的方式將支承件52接合在框架38上。類似於圖3所示實施例，圖7所示的實施例由和橡膠膠料一起過壓成型的換能器元件36的組件、電子模塊32、以及多路轉換器44構成。支承件52被固定到矩形換能器組件的底側。如果需要，支承件52還可被嵌在橡膠膠料內。一些實施例可設有多個結合在換能器組件的其它表面上(如頂部和底部)的支承件52或者為了特定的應用而按照需要設有分段的支承件52(未示出)。重質支承件52還能夠減振並有助於類似於結合圖5的實施例的聲的方向性。
圖8示出了本發明的換能器組件內的電子模塊32的基本示意性布置。模塊32包括前置放大級100、過濾級102、模擬數字轉換器(ADC)級104和功率放大級106。示出模塊32連接到1至n個適於向一個通道傳送「n」個信號的多路轉換器裝置44以通過導線42進行輸出。連接到換能器元件36的轉換器108在位置1和位置2之間來回切換。在位置1時，換能器元件36被功率放大級106所激勵，該換能器元件被用作發射器。隨著轉換器108處於位置2時，前置放大級100接收由換能器元件36所探測到的模擬聲能信號並且通過模塊32對其進行處理從而換能器元件用作接收器。與換能器元件36集成在一起的小的插件和低功率電子模塊32使功率消耗最小並且改善了降噪效果，這是因為與模擬信號相比數位訊號更加清晰的緣故。數位訊號數據還能夠傳送很遠的距離以在需要時對不需要的噪聲進行另外的處理。
本發明的雙重目的的換能器(如信號源-傳感器)可進行脈衝回波測量。本領域眾所周知，從井眼12的井壁反射回的脈衝回波信號的雙向傳播時間的測量可用於確定井眼幾何形狀，如井眼半徑。圖9示出了以脈衝回波模式操作的本發明的實施例。井下管體13配置有多個軸向和方位分布的本發明的換能器30。利用電子模塊32，換能器元件36可在兩個模式之間進行切換從而獲得井眼12內的脈衝回波測量。使用本領域所公知的常規技術就可對所測的聲信號數據進行處理。
圖10示出了另一本發明聲換能器30的實施例。雖然示出了換能器30的側視圖，該組件為「杯」形並包括具有第一表面A和第二表面B的覆蓋住的盤形換能器元件36。換能器元件36可包括壓電裝置、鈦酸鉛(PT)、鋯鈦酸鉛(PZT)、1-3壓電複合型部件、或者其他本領域所公知的部件。具有電荷放大級的電子模塊58抵靠換能器元件表面B以將在換能器表面A探測到的聲能轉換成與所探測到的聲壓成比例的電壓信號。
信號/電能沿著連接到電子模塊58的一個或多個導線60被激勵以在脈衝回波模式中操作換能器或者作為數字接收器。減振部件62環繞著電子模塊/換能器組件以形成杯，使換能器表面A無障礙。本領域所公知的任何合適的減振部件都可被使用。整個杯組件都被嵌在或密封在合適的材料64內(如橡膠膠料)，以使傳感器防水，形成具有裸露導線60的圓盤。與常規的杯型換能器相比，這一換能器的實施例提供了更小的插件。例如，本發明的杯型換能器30可在直徑為2.54cm、高度為1.3cm的尺寸範圍內進行組裝。圖10所示換能器30的實施例的電子模塊58還可具有轉換裝置和處理電路59，如圖8所示，以按照需要作為聲源或傳感器。
本發明的換能器所提供的小尺寸、高靈敏度和方向性、以及低的功率消耗使它們可應用於無限多的環境和應用中。圖11(A)-11(C)示出了三種類似於圖1所示管體的井下管體13，其配置有本發明實施例的聲換能器30。圖11(B)所示實施例示出了軸向的換能器陣列。這些結構中的換能器30可使用完全電路框架38、單獨的PCB框架38、或者這裡所述的連接的框架38。圖11(C)中的實施例示出了一些使用圖10所示杯型換能器30實施例的陣列。小尺寸的杯型換能器30結構表示了一種點聲源。這些陣列中的任意一個都可用於多極聲測量。其它實施例可具有所公開換能器的任意組合。例如，管體可配置有圖11(B)和11(C)所示軸向的和杯型換能器(未示出)。除了能夠用於多種測量之外，這一結構還可在失效的情況下提供備用源和傳感器。
圖12(A)示出了來源於圖11(A)所示實施例的方位的換能器帶。換能器30設置在管體內形成的淺槽66內。圖12(B)示出了淺槽66內的換能器30的俯視圖。由於它們是密封防水的並可暴露於井眼，換能器30可利用本領域所公知的任何合適的方式而被安裝在管體上(如通過利用橡膠膠料將換能器30封裝在其內)。防護裝置68還可設置在管體13上以覆蓋換能器30並防止其不會磨損。防護裝置68可由金屬、塑料化合物(如PEEKTM)、或者本領域所公知的任意合適的材料製成。美國專利US6,788,065描述了各種具有凹槽和也可用於實施本發明實施例的防護結構的管體結構。防護裝置68優選具有空隙或孔(如洞或槽)，以為防護裝置與換能器30表面之間的間距內的井眼流體提供通道。可利用固定裝置或者本領域所公知的任意合適的方式將防護裝置68安裝在管體13上。
圖11(A)和12(A)所示的方位換能器30陣列可用於圍繞管體13的整個圓周、用於圍繞圖12(B)所示的特定段，或者沿著管體的縱向軸線設置在交錯方位段(未示出)。圖12(C)示出了設置管體13的圓周上的換能器30陣列的俯視圖。與常規的換能器設計相比，本發明的換能器30的實施例的微小尺寸使得它們可被放置在管體13內的小空隙內。這使得井下測井儀器具有提高了的機械強度和改善了的聲響應。換能器30的小尺寸使得它們可放置在具有換能器元件36之間的最小空間的管體上。例如，如圖13所示的具有僅間隔幾個釐米(如5-16釐米)的換能器30軸向陣列的井下測井儀器可用於沿著井眼在所需長度內發射/接收嚴格密封的聲波。這種測量可具有改善的成像和地層分析能力。
圖13示出了類似於圖11(B)所示實施例的軸向換能器陣列。一個換能器30或一系列換能器30(如圖6)可設置在管體上形成的淺溝或者淺槽70內。如上所述，為了保護不受磨損，防護裝置72可被放置在換能器(多個換能器)30之上。防護裝置72可由任何合適的材料構成並優選具有一個或多個孔74。如圖13所示，孔74可位於防護裝置72上的不同位置上。在圖13中從左向右，第一防護裝置72具有兩個位於防護裝置邊緣上的半月形的孔74。中間防護裝置72具有形成於防護裝置中心的孔74。最右端的防護裝置72具有位於防護裝置兩端的孔74。為了清晰顯示，雖然未在所有附圖中示出，但是利用本領域所公知的任意合適的方式，提供信號/電能聯繫給本發明的換能器或從本發明的換能器提供信號/電能聯繫。
圖14示出了類似於圖13所示實施例的側視圖。在這一實施例中，凹槽70在一端具有斜面76，並且一系列連接的換能器30位於所述的凹槽內。一個防護裝置72或多個單獨的防護裝置(如圖13)可用於覆蓋換能器30。如上所述，換能器30互相連接，信號/電能通過圖6所示的連接器50進行傳送。連接器50連接進入通道80，也被稱作饋入裝置，以通過本領域所公知的導線82在換能器30和其它部件(如電子儀器、遙測裝置、存儲器等)之間傳送信號/電能。
圖15示出了設置在管體13內的本發明的換能器的實施例的剖面圖。在這一實施例中，聲換能器元件36被嵌入或過壓成型在形成矩形的橡膠膠料40內(參見圖3)。膠料40具有階梯式或升高的中心部分以便形成臺肩84。矩形防護裝置72覆蓋著換能器。防護裝置72以外伸部85與換能器膠料40配合，所述的外伸部85配合安裝於臺肩84的頂部，形成與管體13的外部齊平的表面。管體13內的凹槽70容納換能器/防護裝置結構並具有使防護裝置73保持在其內的延伸部或凸緣86。如果需要，可將支承件52添加到膠料40中(參見圖7)。儘管圖15示出了一個換能器元件36，但是換能器可具有多個換能器元件或者具有分段的換能器(參見圖6)陣列。返回到圖14，可以想像換能器膠料40結構和圖15中的防護裝置72是怎樣沿斜面76下滑進入凸緣86下面的凹槽70的。一旦進入凹槽70，可利用緊固裝置(如螺栓)或者本領域所公知的任意合適的方式將防護裝置72緊固到管體13上。
圖16示出了本發明另一換能器30的實施例。如此處所述，配置有一個或多個換能器元件36、電子模塊32、以及可任選的多路轉換器44的框架38被嵌入並密封在橡膠膠料40內從而形成細長的基本為矩形的換能器組件(類似圖3)。過壓成型的膠料40具有多個位於矩形組件相對邊緣上的伸出突舌41。按照需要，換能器30可在每面具有(未示出)支承件(參見圖7中標記52)。為了清晰起見，信號/電源導線未被示出。
圖17示出了具有凹槽70以容納圖16所示的換能器30的井下管體13。凹槽70形成為階梯狀並具有淺槽75以支承換能器30組件。一系列的凹口77形成在淺槽75的一個側面上，用於與從換能器30的側面伸出的突舌41配合。當將突舌41置在淺槽75內時，其固定住換能器組件以防止徑向和軸向的移動。凹槽70還配置有設置在通道相反側的延伸部或凸緣86。圖18示出了具有圖16所示換能器實施例的圖17中所示管體的剖面。
如圖18所示，防護裝置72設置在凹槽70內換能器30的頂部。防護裝置72配置有外伸部85並與上述管體13的外部齊平的齊平面。防護裝置72上的外伸部85擠壓換能器30上的橡膠突舌41，確保換能器處於凹槽70內。突舌41上的擠壓還提供了一反作用力並使防護裝置72壓靠在凸緣86上從而防止其移動。圖19(A)示出了本發明防護裝置的實施例。圖19(B)示出了具有較小的外伸部85的本發明的另一防護裝置72的實施例。這些防護裝置72可具有一個或多個上述的孔74。
返回到圖17，示出了一段凹槽70，與具有通道寬度D的另一段相比，其具有較為狹窄的通道C。較寬的凹槽70段具有位於通道相反側的擴大的凹口78。在這一實施例中，將圖16中的換能器30組件簡單地落入凹槽70內，方便了維修和更換。一旦將換能器30置入凹槽70內並且形成本領域所公知的合適的信號/電源連接，防護裝置72就會簡單地落入較寬的凹槽70段並在凸緣86之下滑入換能器30上方的位置。根據換能器30的長度，可使用一個或多個防護裝置72來覆蓋換能器的整個長度。
圖20示出了本發明的另一防護裝置79的實施例。除了其不具有帶凸緣的外伸部(圖19(A)，19(B)中的標記85)之外，該防護裝置79類似於圖19(A)和圖19(B)中所示的防護裝置，其具有從其側面伸出的接收器(receptacle)81。防護裝置79具有合適的寬度以緊密配合在較寬的通道段D內，其還可具有一個或多個如上所述的孔74。防護裝置79可由任何合適的材料製成。本發明的防護裝置72，79可製成平滑的(即平的)結構或者按照需要製成成圓形的表面，並且可由本領域所公知的合適的材料(如金屬、塑料、合成化合物、複合材料)製成。
圖21示出了配置有一對本發明的軸向換能器30的實施例(參見圖11(B))的管體13。該實施例具有換能器30、凹槽70、圖16-20所述的防護裝置72、79。一組專用的防護裝置72滑入凹槽70以覆蓋上述的換能器(多個換能器)30。通過圖20所示的防護裝置79避免了每套防護裝置72滑出凹槽70。利用緊固件(如螺栓、鉚釘)，防護裝置79被緊固在管體13上，所述的緊固件穿過插座81而插入到管體上形成的合適的孔中(參見圖17的標記87)。
不像常規的聲換能器(如油補償換能器)，所公開的換能器30的緊湊和集成的結構使得它們能夠利用各種本領域所公知的方式被安裝並保持在管體內。例如當應用在電纜測井儀器或者其它磨損不是重要的因素的應用中時，換能器30可簡單地用合適的複合材料封入儀器的空腔中(未示出)。
組裝本發明的換能器的實施例的方法包括將一聲換能器元件設置在這裡所述的框架裝置上。然後，將適於數位化與換能器元件相關的信號的電子模塊設置在框架裝置上並連接到聲換能器元件上。之後，利用密封部件覆蓋換能器元件和電子模塊以形成無液體組件。
圖22示出了本發明的另一實施例。該實施例具有圖10所示的杯型換能器30。換能器30被安裝在設置在穿透地層的井眼12內的井下測井儀器90中。換能器30被設置在使換能器元件36暴露於井眼的位置。測井儀器90還包括一組適於地下測量的多軸電磁天線91和具有合適電路的電子儀器92，93。所示出的是通過電纜測井系統中的測井電纜95或者隨鑽系統中的鑽柱95，測井儀器90被支承在井眼12內。在電纜測井應用中，通過絞車97而使測井儀器90在井眼12內進行提升或下放，所述的絞車由地面裝置98控制。測井電纜或鑽柱95具有將井下電子儀器92，93與地面裝置98連接起來以進行信號和控制通訊的導線99。可選擇地是，這些信號可被處理或者記錄在儀器90內，所處理的數據被傳送到地面裝置98，這是本領域所公知的。可使用各種公知的技術將本發明的換能器安裝在常規的井下測井儀器中。由於所述的電子模塊/多路轉換器可拖動長電纜，所以從本發明的換能器引出的電導線可按照需要進行布置。常規的電子儀器、連接部件(如光纜)、以及連接器可用於實施本領域所公知的測量和通訊裝置內的所公開的換能器實施例。
本領域的普通技術人員可以理解，本發明可用於和實施在任何使用聲換能器的領域；其不局限於地下應用。還應該明白，所公開的換能器不局限於任何特定頻率或頻率範圍內的作業。
權利要求
1.一種適於地下使用的聲換能器組件，其包括框架；設置在框架上的聲換能器元件；以及設置在框架上並連接到聲換能器元件上的電子模塊；其特徵在於，所述的電子模塊適於處理與換能器元件相關的信號。
2.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，所述的電子模塊適於數位化與所述的換能器元件相關的信號。
3.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，所述的電子模塊適於處理模擬信號。
4.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，所述的換能器元件適於發射聲能。
5.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，所述的換能器元件適於接收聲能。
6.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，其還包括連接到電子模塊上的多路轉換器模塊。
7.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，所述的聲換能器元件選自由壓電裝置、鈦酸鉛裝置、鋯鈦酸鉛裝置、1-3壓電複合型裝置所構成的組。
8.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，所述的換能器元件、電子模塊和框架覆蓋有密封部件以保護其不接觸外部流體。
9.如權利要求8所述的換能器組件，其特徵在於，所述的密封部件不含有液體。
10.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，所述的框架由柔性材料製成。
11.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，所述的框架被製成電路板。
12.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，其包括一組相互連接的專用框架，所述的框架具有設置在其上的電於模塊和聲換能器元件。
13.如權利要求1所述的換能器組件，其特徵在於，其還包括連接電子模塊和換能器元件的轉換器，以便所述的換能器元件能夠選擇性地被激勵用於接收或發射聲能。
14.一種適於地下使用的聲換能器組件，其包括具有與第二表面相對的第一表面的盤形聲換能器元件；連接到換能器元件的第二表面並適於處理與所述聲換能器元件相關的信號的電子模塊；所述的電子模塊具有至少一根連接到其上的信號線；設置在電子模塊和聲換能器元件周圍的聲減振部件；其特徵在於，所述的聲換能器元件、電子模塊和減振部件被封裝在使所述至少一根信號線暴露的密封部件內。
15.如權利要求14所述的換能器組件，其特徵在於，所述的聲換能器元件選自由壓電裝置、鈦酸鉛裝置、鋯鈦酸鉛裝置、1-3壓電複合型裝置所構成的組。
16.如權利要求14所述的換能器組件，其特徵在於，所述的電子模塊適於放大與在所述的換能器元件的第一表面接收的聲能相關的信號。
17.如權利要求14所述的換能器組件，其特徵在於，所述的電子模塊包括電路板。
18.如權利要求17所述的換能器組件，其特徵在於，所述的電子模塊適於數位化與所述的換能器元件相關的信號。
19.如權利要求14所述的換能器組件，其特徵在於，其還包括連接電子模塊和換能器元件的轉換器以便所述的換能器元件能夠通過所述的第一表面選擇性地被激勵用於接收或發射聲能。
20.一種用於組裝聲換能器的方法，其包括將聲換能器元件設置在框架裝置上；將電子模塊設置在框架裝置上；將聲換能器元件連接到電子模塊上，所述的電子模塊適於數位化與換能器元件相關的信號；以及利用不含有液體的密封部件覆蓋換能器元件和電子模塊。
全文摘要
具有集成的電子儀器技術的聲換能器適於數位化與換能器相關的信號數據。換能器組裝有較少數量的元件並且被密封以適於暴露於惡劣環境，而不具有油補償件。一種換能器組件包括框架，設置在框架上的聲換能器元件，以及設置在框架上並連接到聲換能器元件上的電子模塊。耐壓和耐溫的電子模塊適於處理與換能器元件相關的信號。
文檔編號H04R17/02GK1648690SQ20051000361
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月7日 優先權日2004年1月8日
發明者F·加西亞-奧蘇納, H·普福茨納, A·杜蒙特, T·塔納卡 申請人:施盧默格海外有限公司