一种岩芯的旋进式声波测量船载装置的制作方法

本发明涉及岩芯基础物性测量领域，尤其涉及一种岩芯的旋进式声波测量船载装置。

背景技术

声波速度是一个非常重要的地球物理参数，通过测量声波速度可以知道海底储层的岩性、饱和度、原位沉积岩状况，实验室测量的声波速度能够为地震勘探解释资料提供重要参考，但是仅通过实验室测量岩芯样品的声波数据来判断实际储层的真实情况是不可取的，传统的声波测量装置因其构件复杂、声波接发器耐压性和稳定性差、量测精度不够、操作不方便等诸多问题不适用船载条件下的岩芯快速无损检测过程，因此开发一种适用于船载条件下海底岩芯物性测量的装置具有重要意义。

技术实现要素：

为解决现有声波测量装置不适用船载条件、组成构件复杂操作不方便、声波接发器耐压性和稳定性差与量测精度不够的问题，本发明提供了一种岩芯的旋进式声波测量船载装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种岩芯的旋进式声波测量船载装置，包括计算机系统、数据采集系统、保压舱体和声波接发器；所述保压舱体内部设置通路，保压舱体上设置有安装声波接发器的具有内螺纹的通孔，声波接发器一端设置有外螺纹，另一端连接计算机系统，声波接发器与保压舱体螺纹连接，数据采集系统安装在保压舱体上，数据采集系统连接计算机系统。

进一步的，所述的保压舱体两端设置为法兰，法兰之间包括测量区段和平滑区段，所述测量区段为环状凸起结构，测量区段上设置有安装声波接发器的具有内螺纹的通孔，测量区段在通孔处的纵剖面为梯形，平滑区段上设置有安装数据采集系统的通孔。

进一步的，所述的数据采集系统包括温度传感器、压力传感器和位移传感器，所述温度传感器、压力传感器位于声波接发器一侧，位移传感器位于声波接发器另一侧，温度传感器、压力传感器和位移传感器按待测物伸入保压舱体内部通路的方向安装顺序为位移传感器、压力传感器、温度传感器。

进一步的，所述保压舱体上设置的安装声波接发器的具有内螺纹的通孔成对设置，每对通孔中心同轴，所述声波接发器成对设置，其中一个作为声波发射端，另一个作为声波接收端。

进一步的，所述保压舱体上设置的安装声波接发器的通孔包括内螺纹段和密封段，密封段嵌有内置通路的聚合物套，聚合物套与保压舱体通过螺钉固定连接，聚合物套与保压舱体之间设置有密封圈a。

进一步的，所述声波接发器由上至下设置为拆卸段、外螺纹段和密封段，拆卸段设置为螺帽结构，密封段通过密封圈b与聚合物套配合连接，密封段下部安装压电晶体，声波接发器最低表面伸出保压舱体内壁。

进一步的，所述声波接发器与保压舱体之间设置有密封垫片。

进一步的，所述密封圈b设置在密封段的上部与中部，密封圈b的数量为3个，间距为4mm。

进一步的，所述声波接发器通过旋转拆卸段沿安装声波接发器的具有内螺纹的通孔的轴线做上下往复运动，所述声波接发器至少包括压电晶体最低表面与待测物中岩芯接触的第一运动位置和密封圈b向上不超出聚合物套的第二运动位置。

进一步的，所述温度传感器、压力传感器和位移传感器在测量待测物时一端与待测物中的流体接触。

本发明的有益效果是：本发明能够在原位条件下检测海底岩芯的基础物性，法兰结构可实现快速对接保压转移装置，实现船载条件下的岩芯声波快速扫描；本发明的聚合物套结构解决了金属绕射问题；声波接发器旋进式的独特结构解决了耐压、测量精度的问题，并且可以在岩芯转移及扫描阶段快速改变声波接发器的间距，大大提升了测量的精确性。

附图说明

图1为本发明测量区段的纵剖面结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的正视图；

图4为本发明的侧视图。

图中1.平滑区段，2.法兰，3.声波接发器，4.外螺纹段，5.温度传感器，6.压力传感器，7.位移传感器，8.聚合物套，9.密封圈a，10.螺钉，11.密封段，12.密封圈b，13.拆卸段，14.测量区段，15.压电晶体，16.密封垫片。

具体实施方式

实施例1

一种岩芯的旋进式声波测量船载装置，包括计算机系统、数据采集系统、保压舱体和声波接发器3；所述保压腔体整体由钛合金制成，横截面为圆形，内径52mm，壁厚24mm，保证系统20mpa的耐压性，所述保压舱体内部设置通路，待测物从通路一端伸入并可从另一端伸出，保压舱体上设置有安装声波接发器3的具有内螺纹的通孔，声波接发器3一端设置有外螺纹，另一端通过外接信号线连接计算机系统中的脉冲收发器，由计算机系统控制声波的产生，可以选择性的发出p波和s波，便于测量过程中在线进行调节，脉冲收发器连接计算机系统中的示波器，将声波信号传送至计算机系统处理模块，声波接发器3与保压舱体螺纹连接并可以通过旋转控制声波接发器3的位置，数据采集系统安装在保压舱体上，数据采集系统通过信号线连接计算机系统，所述的待测物包含有岩芯和随岩芯从海底带出的流体。

所述的保压舱体两端设置为法兰2结构，法兰2之间包括测量区段14和平滑区段1，所述测量区段14为环状凸起结构，测量区段14上设置有安装声波接发器3的具有内螺纹的通孔，测量区段14在通孔处的纵剖面为梯形，平滑区段1上设置有安装数据采集系统的通孔，法兰2结构可实现本装置快速对接保压转移装置。

所述的数据采集系统包括温度传感器5、压力传感器6和位移传感器7，所述温度传感器5、压力传感器6位于声波接发器3一侧，位移传感器7位于声波接发器3另一侧，温度传感器5、压力传感器6和位移传感器7按待测物伸入保压舱体内部通路的方向安装顺序为位移传感器7、压力传感器6、温度传感器5。

所述保压舱体上设置的安装声波接发器3的具有内螺纹的通孔成对设置，每对通孔中心同轴，所述声波接发器3成对设置，其中一个作为声波发射端，另一个作为声波接收端。

所述保压舱体上设置的安装声波接发器3的通孔包括内螺纹段和密封段，内螺纹内径为20mm，密封段为光滑垂直壁面，内径为35mm，密封段嵌有内置通路的聚合物套8，聚合物套8为空心圆柱形内径为20mm，厚度为7.5mm，聚合物套8与保压舱体通过螺钉10固定连接，保证聚合物套8固定在嵌入位置，聚合物套8与保压舱体之间设置有密封圈a9，密封圈a9采用为o型圈，聚合物套8保证声波接发器3发射端发出的声波直接穿透海底岩芯由另一端的声波接发器3接收端捕获，避免金属绕射现象发生，密封圈a9防止保压舱体通路内的流体渗出。

所述声波接发器3由上至下设置为拆卸段13、外螺纹段4和密封段11，声波接发器3整体为长圆柱体，长度为60mm，外壁由不锈钢制成，保证20mpa的耐压性，拆卸段13设置为六角螺帽结构，方便对声波接发器3位置的快速调整，便于人工调节，密封段11通过密封圈b12与聚合物套8配合连接，密封圈b12采用o型圈，保证声波接发器3旋进与旋出时的密封性，密封段11下部安装压电晶体15，声波接发器3最低表面伸出保压舱体内壁，密封段11、密封圈b12与聚合物套8的配合连接有效的提升了声波接发器3的耐压能力，外螺纹段4的外螺纹内径20mm，与通孔内螺纹匹配，用于声波接发器3的位置移动。

所述声波接发器3与保压舱体之间设置有密封垫片16，密封垫片16防止保压舱体通路内的流体泄露。

所述密封圈b12设置在密封段11的上部与中部，密封圈b12的数量为3个，间距为4mm。

所述声波接发器3通过旋转拆卸段13沿安装声波接发器3的具有内螺纹的通孔的轴线做上下往复运动，所述声波接发器3至少包括压电晶体15最低表面与待测物中岩芯接触的第一运动位置和密封圈b12向上不超出聚合物套8的第二运动位置，可以根据待测物的尺寸随时进行声波接发器3所处位置的调节，使得测量时压电晶体15最低表面能够与待测物中岩芯接触，旋出过程中声波接发器3的拆卸段13与保压腔体外壁间距不得超过10mm。

所述温度传感器5、压力传感器6和位移传感器7在测量待测物时一端与待测物中的流体接触。

本实施例的使用方法为：第一步，安装阶段：本装置通过法兰2快速与保压转移装置对接，同时安装声波接发器3，并外接信号线连接计算机系统的脉冲收发器、示波器及计算机系统处理模块，此时，声波接发器3最低表面位于聚合物套8内部。

第二步，调试阶段：安装温度传感器5、压力传感器6和位移传感器7，并连接计算机系统，此时，本装置与保压转移装置整体密闭，开始注水至20mpa，监测温度及压力变化，检查是否出现流体泄露情况。

第三步，测量一阶段：通过位移传感器7判断岩芯的行进情况，当岩芯样品转移至测量区段14时，通过扳手旋转拆卸段13，将声波接发器3向内旋进，直至最低表面紧贴岩芯样品，进行声波测量，测量数据储存于计算机系统中；

第四步，测量二阶段：一阶段测量后，通过扳手使声波接发器3旋出，拆卸段13与测量区段14外壁间距不超过10mm，此时声波接发器最低表面再次位于聚合物套8内部。

第五步，为保证获取足够详细的岩芯样品物性数据，继续转移岩芯样品，重复三、四两步操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。