用于水利工程全波列声波测井探管的隔声体的制作方法

本发明涉及水利工程勘察使用的全波列声波测井探管，尤其是涉及用于水利工程全波列声波测井探管的隔声体。

背景技术：

水利工程勘察工作中大量使用全波列声波测井技术，采集地下岩体的纵、横波速等地质信息，用于水利工程设计。其探测装备的主要部件是全波列声波测井探管，探管主要由声波发射器件、声波接收器件、电子舱段、声波隔离器件（隔声体）等组成，其中声波隔离器件是探管组成的重要且必不可少的器件之一。

声波隔离器件设置在声波发射器件、声波接收器件之间，以及设置在相邻两声波接收器件之间，功能是隔离由声波发射器件产生的沿探管壁直达声波接收器件的直达声波，以及相邻两声波接收器件之间的相互干扰声波。目前所用的隔声体一般为镂空钢管型结构，主要针对石油、煤炭等大口径中深钻孔声波测试，设计加工复杂，应用于水利工程浅表层小口径钻孔测试存在隔离度与延时量不足、易卡孔等问题。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种用于水利工程全波列声波测井探管的隔声体，以实现加工工艺简单、声隔离度高、外形光滑不易卡孔。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述用于水利工程全波列声波测井探管的隔声体，包括隔声单元体，所述隔声单元体由密封衔接在一起的不锈钢圆柱管单体和高分子聚乙烯圆柱管单体组成；所述不锈钢圆柱管单体的纵波特性阻抗和切变波特性阻抗分别为45.7和24.5，单位：106kg/m2s；所述高分子聚乙烯圆柱管单体的纵波特性阻抗和切变波特性阻抗分别为1.5和0.48，单位：106kg/m2s。

所述不锈钢圆柱管单体的两端管口均设置成台阶孔，所述台阶孔的内孔设置有内螺纹而外孔为光孔；位于不锈钢圆柱管单体的外周面上开设有紧固工具卡口；所述高分子聚乙烯圆柱管单体两端管口的外周面自管口一端沿轴向依次均设置有外螺纹和密封圈安装槽，所述外螺纹与台阶孔的所述内孔相螺接。

所述不锈钢圆柱管单体的长度为100mm，外径为50mm；所述高分子聚乙烯圆柱管单体的长度设计为200mm，外径为50mm。

本发明优点主要体现在以下方面：

1、本发明所述隔声体用于水利工程全波列声波测井探管，可以把声波发射器件产生的直达波幅度压制到毫伏级，有效解决水利工程浅表层钻孔测试存在的隔离度与延时量不足等问题。

2、隔声体结构设计简单、易加工，操作使用方便，水密封性能良好，可以满足水深数百米内的水利工程钻孔测试要求。

3、外径较小，满足了水利工程浅表层钻孔对全波列声波测井探管外径的要求。

4、不锈钢材料和高分子聚乙烯材料都具有较好的冷加工性能，可以进行精密加工成型，使得加工成型的隔声体外形光滑成圆柱形，有效解决了水利工程浅表层钻孔测试存在的易卡孔问题。

附图说明

图1是本发明所述不锈钢圆柱管单体的结构示意图。

图2是图1的a-a向剖视结构示意图。

图3是本发明所述高分子聚乙烯圆柱管单体的结构示意图。

图4是本发明所述隔声单元体的结构示意图。

图5是本发明应用于所述全波列声波测井探管上的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1-4所示，本发明所述用于水利工程全波列声波测井探管的隔声体，根据声波在不同媒质的交界面将产生折射与反射原理，依据声波正入射时交界面的声能反射系数r=(z1-z2)/(z1+z2)，其中：r-反射系数；z-媒质的声阻抗；z=ρ×v，ρ是媒质密度；v-声波在媒质中的传播速度；由此可知，两侧媒质的声阻抗差异越大，声能量反射系数越大，隔声效果越好；通过本发明的设计，使两侧媒质的声阻抗差异越大，声能量反射系数越大，声波能量大部分被反射，透射能量很小；随着隔声单元数量的增加，透射能量越来越小，则通过隔声体到达探头的直达波能量就越小，隔声效果同时变得更好。因此，隔声单元体由密封衔接在一起的不锈钢圆柱管单体1和高分子聚乙烯圆柱管单体2组成；这是因为不锈钢材料和高分子聚乙烯材料声阻抗差异大，同时不锈钢材料和高分子聚乙烯材料都具有较好的冷加工性能，可以进行精密加工成型。

不锈钢材料的纵波特性阻抗和切变波特性阻抗分别为45.7和24.5，单位：106kg/m2s；聚乙烯的纵波特性阻抗和切变波特性阻抗分别为1.5和0.48，单位：106kg/m2s；声阻抗差异分别达到30.5倍和51倍，计算可知：纵波反射系数和切变波反射系数分别达到93.6%和96.2%。

不锈钢圆柱管单体1的长度为100mm，外径为50mm；高分子聚乙烯圆柱管单体2的长度设计为200mm，外径为50mm；不锈钢圆柱管单体1和高分子聚乙烯圆柱管单体2长度、外径的选择，是考虑到水利工程全波列测井的声波频率一般在20-25khz之间，且水利规程要求全波列声波测井探管总长度应限制在3000mm以内这些因素。

不锈钢圆柱管单体1的两端管口均设置成台阶孔，台阶孔的内孔3设置有内螺纹而外孔4为光孔；位于不锈钢圆柱管单体1的外周面上均布开设有三个紧固工具卡口5；高分子聚乙烯圆柱管单体2两端管口的外周面自管口一端沿轴向依次均设置有外螺纹6和密封圈安装槽7；如图4所示，隔声单元体制作时，首先在高分子聚乙烯圆柱管单体2的密封圈安装槽7内套装橡胶密封圈8，然后将高分子聚乙烯圆柱管单体2的外螺纹6与不锈钢圆柱管单体1台阶孔的内孔3相螺接即可。

图5是本发明所述隔声单元体用于水利工程全波列声波测井探管的示意图。图5中9为电缆连接段，10为声波发射单元，11为电子仓段，12为第一声波接收单元，13为第二声波接收单元，14为尾段。由图5可以看出，沿轴向相邻的不锈钢圆柱管单体1和高分子聚乙烯圆柱管单体2均构成一个隔声单元体。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于水利工程全波列声波测井探管的隔声体，包括隔声单元体，所述隔声单元体由密封衔接在一起的不锈钢圆柱管单体和高分子聚乙烯圆柱管单体组成；所述不锈钢圆柱管单体的纵波特性阻抗和切变波特性阻抗分别为45.7和24.5，单位：106kg/m2s；所述高分子聚乙烯圆柱管单体的纵波特性阻抗和切变波特性阻抗分别为1.5和0.48，单位：106kg/m2s。本发明优点体现在把声波发射器件产生的直达波幅度压制到毫伏级，有效解决了水利工程浅表层钻孔测试存在的隔离度与延时量不足、水利工程浅表层钻孔测试存在的易卡孔问题。

技术研发人员：张晓予;周锡芳;张宪君;姜文龙
受保护的技术使用者：黄河勘测规划设计有限公司
技术研发日：2017.07.12
技术公布日：2017.09.08