多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于声波测井领域，涉及声波测井仪换能器，具体是多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器。
【背景技术】
[0002]多极子阵列声波测井仪器的工作原理是通过发射换能器阵列发射声波，声波信号在地层中传播，由接收换能器阵列接收，利用换能器激励出来的声波在井中传播时幅度的衰减、相位的延迟等信息可以有效地反应出地层的各种地质参数，进而反应出地层的各种地质构造；斯通利波是沿井壁传播的导波，当声波脉冲与井壁和井内流体的界面相遇时就会产生斯通利波，在声波全波列中具有频率低幅度大的特点，其传播速度略低于流体的声速。斯通利波技术是评价裂缝及其渗透性的有效方法，斯通利波在流体和固体交界处幅度最大，而在流体介质中斯通利波衰减较快，由于井壁的膨胀及收缩，当地层存在与井孔相交的渗透性地层时，导致斯通利波的能量衰减，并产生反射，由此可见地层的渗透性越好，斯通利波衰减越快，传播速度也越慢；
[0003]传统的换能器存在结构复杂、尺寸大，无法小尺寸情况下实现低频辐射，不适用于井下工作，且工作频率对应的波长远大于换能器的尺度时，整个换能器结构在周向上存在较大的指向性等问题，使得信号存在各种波形的干扰问题，波形不规整，提取的斯通利波的时差误差较大，幅度信息也会由于干扰问题以及滤波参数的选取等而受到影响。
【发明内容】
[0004]为解决传统的换能器存在结构复杂、尺寸大，且工作频率对应的波长远大于换能器的尺度时，整个换能器结构在周向上存在较大的指向性的问题，本实用新型提出了一种结构简单、周向上不存在指向性，且能够正常稳定工作在高温高压的环境中的换能器，其具体技术方案如下:
[0005]多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器，包括安装骨架，所述安装骨架为圆柱形，安装骨架外侧壁上开有至少一个基槽；所述基槽中通过两组相对的紧固装置连接有一个三叠片；所述三叠片包括一个基片及两个源材料片；所述基片的正反两面分别连接一个所述源材料片。
[0006]所述三叠片的辐射装配形式为，基片的正反两面与源材料片连接时采用极化方向相同且电激励方向相同，或极化方向相反且电激励方向相反的方式。
[0007]所述基槽为三个，均匀的分布在所述安装骨架外侧壁上，且每一个基槽中的各三叠片采用同向辐射的装配形式。
[0008]所述源材料片采用压电陶瓷、压电单晶、压电多晶或者电致伸缩材料制成。
[0009]所述基片采用铝合金、钛合金、钢、铜或者钨合金制成。
[0010]所述安装骨架采用铝合金、钛合金、钢、铜或者钨合金制成。
[0011]本实用新型的有益效果:采用三叠片结构能够在小尺寸情况下实现低频辐射；设计结构紧凑、简单，能够应用于井下，当工作频率对应的波长远大于换能器的尺度时，整个换能器结构在周向上不存在指向性；而且该装置能够正常稳定工作在高温高压的环境中，更加适合换能器的工作环境；结构简单、耗材量少使得成本低，操作及使用方便且实用性强。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型部分剖面结构示意图；
[0014]图3为图1中A-A剖视图；
[0015]图4为图2中B-B剖视图
[0016]图5为三叠片剖面图。
[0017]图中:1_源材料片，2-基片，3-紧固装置，4-安装骨架。
【具体实施方式】
[0018]为了便于理解，下面结合图1及图2对本实用新型作出进一步的说明:
[0019]实施例1:多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器，包括安装骨架4，所述安装骨架4为圆柱形，用于固定和稳固其他设备；安装骨架4外侧壁上开有至少一个基槽；所述基槽中通过两组相对的紧固装置3连接有一个三叠片；所述三叠片包括一个基片2及两个源材料片I ;所述基片2的正反两面分别连接一个所述源材料片I。
[0020]实施例2:所述三叠片的辐射装配形式为，基片2的正反两面与源材料片I连接时采用极化方向相同且电激励方向相同，或极化方向相反且电激励方向相反的方式；这种三叠片采用弯曲振动的形式，可以有效的实现低频辐射的效果。
[0021]实施例3:所述基槽为三个，均匀的分布在所述安装骨架4外侧壁上，且每一个基槽中的各三叠片采用同向辐射的装配形式；即振动时候，通过对三叠片安装方向和激励方式的调节，使所有三叠片均同时向外或者同时向内振动。
[0022]实施例4:进一步的，本实施例给出一种优选方案，即所述源材料片I采用压电陶瓷、压电单晶、压电多晶或者电致伸缩材料制成，当然也可以采用与上述材料具有相同或相似物理性质的材料制成。
[0023]实施例5:进一步的，本实施例给出一种优选方案，所述基片2采用铝合金、钛合金、钢、铜或者钨合金制成，当然也可以采用与上述材料具有相同或相似物理性质的材料制成。
[0024]实施例6:进一步的，本实施例给出一种优选方案，所述安装骨架4采用铝合金、钛合金、钢、铜或者钨合金制成，当然也可以采用与上述材料具有相同或相似物理性质的材料制成。
[0025]在这里，申请人给出了一种制作安装方式，即源材料片I采用压电陶瓷时，上压电陶瓷片的上电极面跟下压电陶瓷片的下电极面短接作为换能器的一个电极pi，而上压电陶瓷片的下电极面跟下压电陶瓷片的上电极短接为换能器的另外一个电极P2。当Pl电极上加正电极而P2电极上加负电极时，上压电陶瓷片收缩而下压电陶瓷片拉伸，将使基片2产生向上的弯曲，当PU P2电极方向反向时，上压电陶瓷片I拉伸而下压电陶瓷片压缩，使基片2产生向下的弯曲。一共三个三叠片正三角形组成基阵，并通过紧固螺钉3固定在柱形安装骨架4上面，骨架由不锈钢制成，中间镂空以防止结构对三叠片振动产生影响。三个三叠片安装时候需要注意三叠片的安装方向，需使三个三叠片同时向外弯曲或者同时向内弯曲。最后需要指出的是上述实施例只是用于说明本实用新型的技术方案而并非限制，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本专利技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权力要求当中。
[0026]有益效果:结构简单、耗材量少使得成本低，操作及使用方便且实用性强；有效的解决了传统的换能器存在结构复杂、尺寸大，且工作频率对应的波长远大于换能器的尺度时，整个换能器结构在周向上存在较大的指向性的问题。
【主权项】
1.多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器，包括安装骨架(4)，其特征在于:所述安装骨架(4)为圆柱形，安装骨架(4)外侧壁上开有至少一个基槽；所述基槽中通过两组相对的紧固装置(3)连接有一个三叠片；所述三叠片包括一个基片(2)及两个源材料片(I);所述基片(2)的正反两面分别连接一个所述源材料片(I)。
2.如权利要求1所述的多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器，其特征在于:所述三叠片的辐射装配形式为，基片(2)的正反两面与源材料片(I)连接时采用极化方向相同且电激励方向相同，或极化方向相反且电激励方向相反的方式。
3.如权利要求2所述的多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器，其特征在于:所述基槽为三个，均匀的分布在所述安装骨架(4)外侧壁上，且每一个基槽中的各三叠片采用同向辐射的装配形式。
4.如权利要求1所述的多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器，其特征在于:所述源材料片(I)采用压电陶瓷、压电单晶、压电多晶或者电致伸缩材料制成。
5.如权利要求1所述的多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器，其特征在于:所述基片(2)采用铝合金、钛合金、钢、铜或者钨合金制成。
6.如权利要求1所述的多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器，其特征在于:所述安装骨架(4)采用铝合金、钛合金、钢、铜或者钨合金制成。
【专利摘要】多极子阵列声波测井仪低频单极子换能器。能解决传统的换能器存在结构复杂、尺寸大，且工作频率对应的波长远大于换能器的尺度时，整个换能器结构在周向上存在较大的指向性的问题。包括安装骨架，所述安装骨架为圆柱形，安装骨架外侧壁上开有至少一个基槽；所述基槽中通过两组相对的紧固装置连接有一个三叠片；所述三叠片包括一个基片及两个原材料片；所述基片的正反两面分别连接一个所述源材料片。结构简单、耗材量少使得成本低，操作及使用方便且实用性强。
【IPC分类】E21B49-00, E21B47-14
【公开号】CN204283420
【申请号】CN201420736598
【发明人】王宏建, 王建民, 涂文荣, 周志彬, 马文中, 马宁, 王秀明, 丛健生, 辛鹏来, 戴郁郁, 魏倩, 贺洪斌, 陈浩
【申请人】中国石油天然气集团公司, 大庆石油管理局, 中国科学院声学研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月28日