专利名称：井下八单元周向扫描声波辐射器的制作方法
技术领域：
本发明关于地球物理、石油工程中的声波测井技术，特别关于一种井下八单元周
向扫描声波辐射器。
背景技术：
现有声波测井仪器的声源一般采用多极子声源(包括单极子声源、偶极子声源和 四极子声源)，多极子声源在现代声波测井技术中发挥了良好的作用，但是其辐射的声场基 本不具备周向分布特征或仅仅具有较差的周向分布特征，不利于在井下进行具有方位分辨 率的声学测量。 中国专利申请ZL 20031011 5236. 1公开的一种任意指向性可控井下声波辐射器 被合并于此，以作为本发明的现有技术。该专利申请提出了利用采用相控圆弧阵的方法，解 决了井下声波发射换能器的任意周向方向辐射声场的问题，但该专利申请换能器阵的阵元 个数较多、控制和激励电路复杂并且多个换能器阵元的一致性难以保证，所以实际实现起 来有很大的难度。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种井下八单元周向扫描声波辐射器，以解决井下 声源方位辐射声波的难题。 为了实现上述目的，本发明实施例提供一种井下八单元周向扫描声波辐射器，所 述的井下八单元周向扫描声波辐射器包括所述的辐射器包括振子承载架和八个压电振 子；其中，所述的振子承载架具有八个振子承载面，每个所述的振子承载面用于承载一个所 述的压电振子；所述的八个压电振子与所述的八个振子承载面一一对应，且每个压电振子 与对应的振子承载面紧密结合，用于辐射声波。 本发明实施例的有益技术效果能解决井下声源方位辐射声波的难题、能减小换 能器阵的阵元个数、降低激励和控制电路的复杂性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还 可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例井下八单元周向扫描声波辐射器的结构示意图；
图2为本发明实施例井下八单元周向扫描声波辐射器的横截面图；
图3为本发明实施例压电型三叠片偶极振子的结构示意图；
图4为本发明实施例1号压电振子辐射声波的方向示意图；
图5为本发明实施例2号压电振子辐射声波的方向示意 图6为本发明实施例3号压电振子辐射声波的方向示意图。
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。 如图1所示，本发明实施例提供一种井下八单元周向扫描声波辐射器，所述的井 下八单元周向扫描声波辐射器包括所述的辐射器包括振子承载架101和八个压电振子 102 ;其中，所述的振子承载架的外形为八棱柱，并且具有八个振子承载面103，每个所述的 振子承载面用于承载一个所述的压电振子；所述八个振子承载面为尺寸相同的长方形面， 所述八个振子承载面构成八棱柱的侧面。所述的振子承载架还具有构成所述八棱柱上下底 面的两个圆面104，并且所述圆面104的直径为50mm至95mm。 所述的八个压电振子与所述的八个振子承载面一一对应，且每个压电振子与对应 的振子承载面紧密结合，用于辐射声波；每个压电振子与对应的振子承载面可以是如图1 所示以钳定的方式紧密结合，本发明不限于此。 压电振子102的形状为长方形并且相邻的所述压电振子不接触，以达到声电隔离 的目的。所述的八个压电振子按照顺时针或逆时针的顺序分别辐射声波，并且按照相同的 时间间隔依次辐射声波。相邻两个压电振子的辐射主声束的夹角为45度。所述压电振子 的工作频率为5kHz至25kHz，可以为压电型三叠片偶极振子，还可以是其它类似于点声源 的换能器。 井下八单元周向扫描声波辐射器的各个压电振子按相同的时间间隔依次分别被 信号发生器激励而辐射声波。某一个压电振子被信号发生器激励工作时，井下八单元周向 扫描声波辐射器基本上向该压电振子所在的方位角方向辐射声波。 图2为本发明实施例井下八单元周向扫描声波辐射器的横截面图，如图2所示，辐 射器的横截面为正八边形，图1的圆面104的边缘为正八边形的外接圆。每个压电振子顺 序编号，并占据正八边形的一个边长。各个压电振子之间不相互接触，以进行声电隔离。每 一个压电振子为一个振动单元，其长度方向的两端处于钳定状态(如图1)。各个振动单元 可以是压电型的三叠片偶极子振子，也可以是其它类似于点声源的换能器。
图3为本发明实施例压电型三叠片偶极振子的结构示意图。如图3所示，所述的 压电型三叠片偶极振子包括金属基片301、压电陶瓷片302及压电陶瓷片303，压电陶瓷片 302的内侧面(与金属基片301接触的面)与压电陶瓷片303的内侧面相连接至接线304， 压电陶瓷片302的外侧面(与金属基片301不接触的面)与压电陶瓷片303的外侧面相连 接至接线305。接线304及接线305连接到信号发生器，以使压电振子在电信号的激励下辐 射声波。 如图4所示，当1号压电振子被信号发生器激励而其它压电振子没有被激励时，该 声波辐射器将主要向OA方向辐射声波，OA方向与1号压电振子所在的平面垂直，OA方向 为l号压电振子辐射声波主声束的方向。如图5所示，当2号压电振子被激励而其它压电 振子没有被激励时，该声波辐射器将主要向OB方向辐射声波，OB方向与2号压电振子所在
4的平面垂直，OB方向为2号压电振子辐射声波主声束的方向。如图6所示，当3号压电振 子被激励而其它压电振子没有被激励时，该声波辐射器将主要向0C方向辐射声波，0C方向 与3号压电振子所在的平面垂直，OC方向为3号压电振子辐射声波主声束的方向。以此类 推，各个压电振子依次分别工作时就可以向不同的周向扫描辐射声波。结合图4、图5及图 6可以看出，0B方向与0A方向的夹角为45。 、 0B方向与0C方向的夹角为45。，即相邻两 次辐射声波主声束的夹角为45。。 本发明实施例的有益技术效果本发明实施例的井下八单元周向扫描声波辐射器 用于地球物理及石油工程中的声波测井，可以应用在裸眼井的地层评价、套管井固井质量 评价等场合，能解决井下声源方位辐射声波的难题、能减小换能器阵的阵元个数、降低激励 和控制电路的复杂性。 以上所述的具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种井下八单元周向扫描声波辐射器，其特征在于，所述的辐射器包括振子承载架和八个压电振子；其中，所述的振子承载架的外形为八棱柱，并且具有八个振子承载面，每个所述的振子承载面用于承载一个所述的压电振子；所述的八个压电振子与所述的八个振子承载面一一对应，且每个压电振子与对应的振子承载面紧密结合，用于辐射声波。
2. 如权利要求1所述的辐射器，其特征在于，每个压电振子与对应的振子承载面以钳 定的方式紧密结合。
3. 如权利要求1所述的辐射器，其特征在于，所述八个振子承载面为尺寸相同的长方 形面。
4. 如权利要求1所述的井下八单元周向扫描声波辐射器，其特征在于，所述八个振子 承载面构成所述八棱柱的侧面。
5. 如权利要求4所述的井下八单元周向扫描声波辐射器，其特征在于，所述的振子承 载架还具有构成所述八棱柱上下底面的两个圆面，并且所述圆面的直径为50mm至95mm。
6. 如权利要求1所述的辐射器，其特征在于，相邻的所述压电振子在机械上不接触。
7. 如权利要求1所述的辐射器，其特征在于，所述的八个压电振子按照顺时针或逆时 针的顺序分别辐射声波。
8. 如权利要求1所述的辐射器，其特征在于，所述的八个压电振子按照相同的时间间 隔依次辐射声波。
9. 如权利要求1所述的辐射器，其特征在于，相邻两个压电振子的辐射主声束的夹角 为45度。
10. 如权利要求1所述的辐射器，其特征在于，所述的压电振子为压电型三叠片偶极振子。
11. 如权利要求l所述的辐射器，其特征在于，所述压电振子的工作频率为5kHz至 25kHz。
全文摘要
本发明提供一种井下八单元周向扫描声波辐射器，所述的辐射器包括振子承载架和八个压电振子；其中，所述的振子承载架的外形为八棱柱，并且具有八个振子承载面，每个所述的振子承载面用于承载一个所述的压电振子；所述的八个压电振子与所述的八个振子承载面一一对应，且每个压电振子与对应的振子承载面紧密结合，用于辐射声波。本发明能解决井下声源方位辐射声波的难题、能减小换能器阵的阵元个数、降低激励和控制电路的复杂性。
文档编号E21B47/14GK101694155SQ200910093108
公开日2010年4月14日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者乔文孝, 卢俊强, 车小花, 鞠晓东 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油大学(北京);