扇區聲波變密度測井儀的製作方法

2023-05-03 03:58:21 1

專利名稱：扇區聲波變密度測井儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬礦業探勘領域，尤其涉及一種扇區聲波變密度測井儀。
背景技術：
聲波測井是石油工業廣泛應用的測井方法之一，聲波水泥膠結測井是評價水泥膠 結質量的常用方法，其通過檢測聲波在不同介質的滑行首波幅度可以判定第一膠結面和第 二膠結面的膠結質量。目前常規扇區聲波變密度測井儀都是聲波、磁定位和伽馬三個短節 分開，使得測井複雜，儀器過長，同時都採用柵格外筒，用於延長儀器護管直達波的到達時 間，使得儀器上井後的保養複雜，同時波紋管易損，為全向檢查套管水泥環的膠結質量，僅 能反映所檢測的水泥環膠結質量的周向平均值，對於竄槽與水泥微環、低膠結強度與帶孔 道的高膠結強度等情況無法區分，同時，目前的扇區聲波變密度測井儀器無法對快地層進 行測量，並且該測井儀時序電路，分離元件過多，儀器的故障率高，維修複雜。

實用新型內容為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種可有效區分竄 槽與水泥微環、低膠結強度與帶孔道的高膠結強度結構的、機械強度大以及保養更加方便 的扇區聲波變密度測井儀。本實用新型的技術解決方案是本實用新型提供了一種扇區聲波變密度測井儀， 其特殊之處在於所述扇區聲波變密度測井儀包括發射晶體以及與發射晶體相連的接收晶 體；所述接收晶體包括骨架以及環繞設置於骨架上的壓電陶瓷；所述壓電陶瓷是兩片或兩 片以上。上述壓電陶瓷的片數是2 32片。上述壓電陶瓷的片數是4 16片。上述扇區聲波變密度測井儀還包括隔聲裝置，所述隔聲裝置設置於發射晶體和接 收晶體之間並和發射晶體和接收晶體活動連接。上述隔聲部件包括第一隔聲短節、第二隔聲短節以及第三隔聲短節；所述接收晶 體包括扇區接收晶體、3ft接收晶體以及5ft接收晶體；所述發射晶體、第一隔聲短節、扇區 接收晶體、第二隔聲短節、3ft接收晶體、第三隔聲短節以及5ft接收晶體依次活動連接。上述第一隔聲短節、第二隔聲短節以及第三隔聲短節由相同的隔聲單元組成，所 述隔聲單元包括連接軸、延聲體、隔聲環、連接筒、隔聲墊以及連接螺栓；所述延聲體套接與 連接軸上，並與連接軸螺紋連接；所述隔聲環環繞設置於延聲體上；所述連接筒壓住隔聲 環並套接於延聲體上；所述連接螺栓通過隔聲墊壓住連接筒並和延聲體螺紋連接；所述連 接螺栓和連接軸同軸；所述隔聲短節通過連接軸和發射晶體相連；所述隔聲短節通過連接 螺栓和扇區接收晶體相連。上述隔聲單元是一個或兩個。上述隔聲單元是兩個時，所述兩個隔聲單元相向連接。
3[0012]上述隔聲墊是一個或多個。本實用新型的優點是1、可有效區分竄槽與水泥微環、低膠結強度與帶孔道的高膠結強度結構。本實用 新型將現有技術中傳感器結構從整體分裂為8個扇區，環繞裝有八個分區壓電陶瓷晶體， 其安裝在扇區骨架上，在通過扇區骨架與聲系中的固定杆連接。八個分區壓電陶瓷晶體的 特性一致，分別獨立控制激發和接收，可以很有效的避免現有技術中僅能反映所檢測的水 泥環膠結質量的周向平均值的技術問題，並很好的反應了竄槽與水泥微環、低膠結強度與 帶孔道的高膠結強度結構，使用起來非常的方便。2、機械強度大、保養更加方便。本實用新型的整個聲系部分分別使用3個隔聲短 節將發射晶體、扇區接收晶體、3ft接收晶體和5ft接收晶體連接。隔聲短節是一種外鋼鐵 間接連接，內部非連接的結構，因為外鋼鐵沒有實體的同類型材料的連接點，所以在不同材 質的界面，聲波能夠得到有效的衰減和傳播時間延遲，有效的達到了對儀器直達波的有效 衰減和傳播時間延遲。因為這種結構，在外鋼管上沒有柵格刻槽，所以在儀器測量上保養更 加方便，同時使得本實用新型的聲系部分機械強度大。

圖1為本實用新型所提供的扇區聲波變密度測井儀的結構示意圖；圖2為本實用新型所採用的隔聲短節示意圖；圖3為本實用新型所採用扇區接收晶體的結構示意圖；圖4為圖3的截面示意圖；圖5為本實用新型整體電路框架結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型提供了一種扇區聲波變密度測井儀，該扇區聲波變密度測井儀包括發 射晶體1以及與發射晶體1相連的接收晶體；接收晶體包括骨架21以及環繞設置於骨架21 上的壓電陶瓷20 ；壓電陶瓷20至少是兩片，還可以是2 32片或者更好是是4 16片。為了效果更好，本實用新型所提供的扇區聲波變密度測井儀還包括隔聲部件，隔 聲部件設置於發射晶體1和接收晶體之間並和發射晶體1和接收晶體活動連接。參見圖1，隔聲部件包括第一隔聲短節2、第二隔聲短節4以及第三隔聲短節6 ；接 收晶體包括扇區接收晶體3、3ft接收晶體5以及5ft接收晶體7 ；發射晶體1、第一隔聲短 節2、扇區接收晶體3、第二隔聲短節4、3ft接收晶體5、第三隔聲短節6以及5ft接收晶體 7依次活動連接。第一隔聲短節2、第二隔聲短節4以及第三隔聲短節6的結構是完全相同的，都採 用相同的隔聲單元，該隔聲單元可以是一個或兩個。參見圖2，該隔聲單元包括連接軸8、延聲體9、隔聲環10、連接筒11、隔聲墊12以 及連接螺栓13 ；延聲體9套接於連接軸8上，並與連接軸8螺紋連接；隔聲環10環繞設置 於延聲體9上；連接筒11壓住隔聲環10並套接於延聲體9上；連接螺栓13通過隔聲墊12 壓住連接筒11並和延聲體9螺紋連接；連接螺栓13和連接軸8同軸；隔聲短節2通過連接 軸8和發射晶體1相連；隔聲短節2通過連接螺栓13和扇區接收晶體3相連。隔聲墊12可以是一個或多個。本實用新型採用高集成化設計，具體分為兩個短節電子短節和聲系短節。整支儀 器在高溫CPLD控制井下儀器的時序下工作，並且在扇區聲波變密度測井儀器的基礎上，增 加了源距為2ft的扇區測量壓電傳感器。使得儀器在周向上具有分辨性，同時提高了壓電 陶瓷片的諧振頻率llOKHz，使得周向解析度有所提高。同時2ft的源距，使得儀器在快地層 的測量中，能夠使得地層波不會掩蓋套管波，從而導致無法正常測井。在儀器的發射電路採 用雙發系統，兩個壓電陶瓷晶體分時發送，使得發射的聲波場具有指向性的聲系，採用隔聲 器代替原來的柵格外筒，使得儀器上井的保養更加方便。具體細節分為下面幾個部分(1)接收晶體結構參見圖3和圖4，這個扇區接收晶體3是種傳感器，均勻的環繞裝有八個分區壓電 陶瓷20晶體，其安裝在扇區骨架21上，在通過扇區骨架21與聲系中的固定杆連接。八個 分區壓電陶瓷晶體20的特性一致，分別獨立控制激發和接收。(2)電子線路部分參見圖5，這個電子線路分為電源板、時序控制板、聲波處理板、伽馬信號處理 板、磁定位處理板、信號調製板和信號耦合板。電源板用於給其它電路提供各種低壓信號，同時在時序控制電路的控制下，觸發 聲波脈衝。時序板用於協調各個電路板的工作以及產生CAL信號。聲波處理板在時序控制板的控制下處理來自2ft扇區壓電陶瓷、3ft和5ft壓電陶 瓷的聲波模擬信號。伽馬信號處理板在時序控制板的控制下，對來自光電倍增管的負脈衝進行處理整 形。磁定位處理板是對磁定位線圈信號的處理電路信號調試板式在時序控制板的作用下，當選通扇區聲波信號時，因為扇區的聲波 信號頻率較高，會在向井上傳遞的時候，衰減嚴重。所以要用扇區聲波信號作為調製信號對 從時序控制信號電路板中產生的20KHz信號進行調幅後上傳。這樣，原先20kHz的信號的 包絡就包含了扇區聲波信號的信息。信號耦合板式將所有的聲波信號，以及伽馬信號，刻度信號耦合到下井電纜上去。整體電路框架為(3)聲波發射部分聲波的發射部分，採用雙發射壓電陶瓷晶體，分時發射的方法(兩者的時差 16us)，從而使得的聲波場在套管臨界角入射角的方向增強。(4)聲系部分整個聲系部分由7部分組成，分別使用3個隔聲短節將發射晶體(包括聲幅變密 度發射晶體和扇區發射晶體)、扇區接收晶體、3ft接收晶體和5ft接收晶體連接。隔聲短節 是一種外鋼鐵間接連接，內部非連接的結構，因為外鋼鐵沒有實體的同類型材料的連接點， 所以在不同材質的界面，聲波能夠得到有效的衰減和傳播時間延遲。同時儀器內部也沒有 實體的連接點，所以同樣有效的達到了對儀器直達波的有效衰減和傳播時間延遲。因為這 種結構，在外鋼管上沒有柵格刻槽，所以在儀器測量上保養更加方便，同時避免了使用波紋管延遲聲路的方法上，波紋管機械強度弱的優點。(5)隔聲短節這個聲系，總共有3個如上圖這樣的隔聲短節，其組成方式為延聲體與連接軸通 過螺紋連接，隔聲環嵌在延聲體表面的凹槽內，連接螺栓通過螺紋與延聲體連接，將連接筒 與延聲體連接在一起，中間通過兩個隔聲墊將連接螺栓、延聲體與連接筒不直接接觸，聲波 在延聲體與連接筒之間多處發射大量衰減，從而達到延遲直達波的目的。
權利要求一種扇區聲波變密度測井儀，其特徵在於所述扇區聲波變密度測井儀包括發射晶體以及與發射晶體相連的接收晶體；所述接收晶體包括骨架以及環繞設置於骨架上的壓電陶瓷；所述壓電陶瓷是兩片或兩片以上。
2.根據權利要求1所述的扇區聲波變密度測井儀，其特徵在於所述壓電陶瓷的片數 是2 32片。
3.根據權利要求2所述的扇區聲波變密度測井儀，其特徵在於所述壓電陶瓷的片數 是4 16片。
4.根據權利要求1或2或3所述的扇區聲波變密度測井儀，其特徵在於所述扇區聲 波變密度測井儀還包括隔聲裝置，所述隔聲裝置設置於發射晶體和接收晶體之間並和發射 晶體和接收晶體活動連接。
5.根據權利要求4所述的扇區聲波變密度測井儀，其特徵在於所述隔聲部件包括第 一隔聲短節、第二隔聲短節以及第三隔聲短節；所述接收晶體包括扇區接收晶體、3ft接收 晶體以及5ft接收晶體；所述發射晶體、第一隔聲短節、扇區接收晶體、第二隔聲短節、3ft 接收晶體、第三隔聲短節以及5ft接收晶體依次活動連接。
6.根據權利要求5所述的扇區聲波變密度測井儀，其特徵在於所述第一隔聲短節、第 二隔聲短節以及第三隔聲短節由相同的隔聲單元組成，所述隔聲單元包括連接軸、延聲體、 隔聲環、連接筒、隔聲墊以及連接螺栓；所述延聲體套接與連接軸上，並與連接軸螺紋連接； 所述隔聲環環繞設置於延聲體上；所述連接筒壓住隔聲環並套接於延聲體上；所述連接螺 栓通過隔聲墊壓住連接筒並和延聲體螺紋連接；所述連接螺栓和連接軸同軸；所述隔聲短 節通過連接軸和發射晶體相連；所述隔聲短節通過連接螺栓和扇區接收晶體相連。
7.根據權利要求6所述的扇區聲波變密度測井儀，其特徵在於所述隔聲單元是一個 或兩個。
8.根據權利要求7所述的扇區聲波變密度測井儀，其特徵在於所述隔聲單元是兩個 時，所述兩個隔聲單元相向連接。
9.根據權利要求7所述的扇區聲波變密度測井儀，其特徵在於所述隔聲墊是一個或 多個。
專利摘要本實用新型涉及一種扇區聲波變密度測井儀，包括發射晶體以及與發射晶體相連的接收晶體；接收晶體包括骨架以及環繞設置於骨架上的壓電陶瓷；所述壓電陶瓷是兩片或兩片以上。本實用新型提供了一種可有效區分竄槽與水泥微環、低膠結強度與帶孔道的高膠結強度結構的、機械強度大以及保養更加方便的扇區聲波變密度測井儀。
文檔編號E21B47/18GK201687467SQ201020205758
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者劉建武, 王樂, 雷選鋒, 黃義軍, 黃向東 申請人:西安思坦儀器股份有限公司