专利名称：一种声波测井声系统装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油勘测声波测井技术，涉及一种声波测井声发射及声接收装 置，具体地说，涉及一种声波测井声系统装置。
背景技术：
传统的声波测井用声学传感器在应用过程中牵扯到防水、压力失衡、隔声等问题， 通常的做法是采用注油皮囊包覆声学传感器后再施加隔声套来解决，其中注油皮囊实现防 水及井下压力平衡的功能，隔声套用来实现隔声以及保证声学传感器的强度要求。中国发 明专利CN 200993010Y公开了该装置结构，针对这种结构的拆装进行了适当的改进。但实际应用显示上述方式仍存在诸多的不便。(1).整个系统的拆装极不便捷。器 件间隙内充斥的井下泥浆干涸后，非常不易清理，这给拆装带来困难，并且操作过程中容易 损坏皮囊；(2).采用隔声套的隔声方式，其隔声效果不理想。根据材料的声特性阻抗可知， 对于钻铤材料来讲，空气是非常理想的隔声材料，其声特性阻抗与钻铤(属钢类材料)差别 超过9万倍。这种差别带来的隔声效果是显著的。由此看来，隔声套相对而言不具备隔声 优势，这种不理想的隔声效果将导致钻铤内声场散乱而影响传声；(3).井下泥浆压力易造 成器件损坏，尤其是注油皮囊。由于井下的工作环境比较恶劣，持续的高温、高压及水浸等 状态会损害器件的寿命，更严重的会损坏声学传感器，导致系统瘫痪。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种声波测井声系统装置，其目的是为了获 得拆装上更为便捷的声波测井声系统，确保声系统中必要部位的良好隔声效果，实现具有 指向性特征的声波发射和接收，有效的保护声学传感器，提高其应用效率和使用寿命，最终 保证水下声信息传递的高效性。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是该声波测井声系统装置主要 包括钻铤、声系统装配腔、电气装配腔、声学传感器和密封套筒，其中声波测井传感器兼顾 发射和接收功能。传感器为圆筒型结构体，是左右两部分通过紧固螺栓拼装而成；传感器同 轴置于钻铤的声系统装配腔内；传感器的发射前端面与钻铤紧密接触，传感器的后端面匹 配声隔离圈即隔声材料，因此声学传感器除发射前端面外的其它部分均与钻铤和密封套筒 间存在隔声空气层；传感器的内圆柱面通过声隔离径向定位圈进行径向定位，传感器通过 1个周向定位螺钉进行周向定位，传感器通过3个均布于钻铤凸台上的轴向预紧力螺栓进 行轴向定位；传感器线缆通过线缆口引入电气装配腔，该电气装配腔通过钻铤凸台与声系 统装配腔隔开，但相邻。该电气装配腔用于安装传感器的发射电路板、接收电路板、数据存 储器以及供电电池等；声系统装配腔和电气装配腔外有钢制密封套筒，密封套筒通过4个 均布的套筒紧定螺钉定位，并通过套筒密封圈进行密封，从而实现了声系统装配腔和电气 装配腔与井下泥浆的完全隔离。本实用新型使得整个声波测井声系统的拆装更加便捷；圆筒型传感器兼顾接收、发射双重功用，两部分拼装的形式可充分利用钻铤内的体积空间，能有效的增加传感器的 发声功率容量，从而使得传感器的发射能力和接收灵敏度得以提高；其良好的空气层隔声 方式实现了钻铤内声场有指向性的发射和接收，保证了水下声信息传递的有效性；使用钢 制套筒密封方式有效的保护了声学传感器，提高了其应用效率，延长了其使用寿命。
以下结合附图对本实用新型声波测井声系统装置作进一步详细说明。
图1为本实用新型声波测井声系统装置的结构示意图。图2为本实用新型声波测井声系统装置的A-A剖面图。图3为本实用新型声波测井声学传感器的结构示意图。1.钻铤2.套筒密封圈3.声传感器发射前端面4.声隔离径向定位圈5.声 学传感器6.隔声空气层7.周向定位螺钉8.声传感器后端面9.声隔离圈10.声系 统装配腔11.钻铤凸台12.轴向预紧力螺栓13.电气装配腔14.密封套筒15.套筒 紧定螺钉16.中心孔17.线缆口 18.紧固螺栓19.弹簧垫片20.连接件21.传感器 左半部22.传感器右半部
具体实施方式
本实用新型声波测井声系统装置的结构如
图1所示，包括钻铤1、声系统装配腔 10、电气装配腔13、声学传感器5和密封套筒14。其中声系统装配腔10和电气装配腔13 是钻铤上的两个腔体，两个腔体通过钻铤凸台11分隔开来。声学传感器5同轴置放于钻铤 1的声系统装配腔10中。电气装配腔13用于置放发射电路板、接收电路板、数据存储器以 及供电电池等，电路板可为圆环状或板条状。钻铤凸台11上具有2个线缆口 17，用以声系 统装配腔10和电气装配腔13之间的通信线缆通过。钻铤凸台11上还具有3个均布的螺 孔用于装配轴向预紧力螺栓12。密封套筒14可从钻铤1的一端套入，密封套筒14通过套筒密封圈2密封，实现声 系统装配腔10和电气装配腔13与井下泥浆的完全隔离，从而保证两个腔体不受泥浆污染， 避免声学传感器5等器件耐受高压、水浸及强度冲击等。密封套筒14通过4个均布的套筒 紧定螺钉15进行定位。所述声学传感器5同时具备声波的发射和接收功能，其收、发状态由电气装配腔 13中的电路系统控制。声学传感器5结构为圆筒型，由传感器左半部21和传感器右半部 22两部分通过紧固螺栓18、弹簧垫片19和连接件20拼装而成。声学传感器5除发射前端 面3外的其它部分均与钻铤1和密封套筒14间存在隔声空气层6，具体为声学传感器5 的声发射前端面3与钻铤1紧密接触，声传感器后端面8牢固粘接声隔离圈9以减小向后 方向上的传声，声隔离圈9为左右两个对称半部。声学传感器5通过前后2个声隔离径向 定位圈4进行径向定位，通过1个周向定位螺钉7进行周向定位，通过3个均布于钻铤凸台 11上的轴向预紧力螺栓12进行轴向定位。安装后的声学传感器5与钻铤1和密封套筒14 之间存在隔声空气层6，同时声隔离圈9与钻铤凸台11之间也存在隔声空气层6。本实用新型中的声波测井声系统装置的具体装配过程如下(1).首先将2个声隔离径向定位圈4均勻涂抹润滑剂后置于钻铤1的对应密封槽内；(2).声隔离圈9分别牢固粘接到对应的传感器左半部21、传感器右半部22的后 端面8上；(3).以拼装的方式将传感器左半部21、传感器右半部22同轴置放于声系统装配 腔10内，此时需注意声传感器的发射前端面3前向；(4).分别将4个连接件20扣入声学传感器5的相应位置，并用紧固螺栓18配弹 簧垫片19进行紧固，在紧固过程中需保证传感器左半部21和传感器右半部22合并到位， 并保证声学传感器5的发射前端面3与钻铤1相应部位紧密接触到位；(5).将声学传感器5的线缆通过2个线缆口 17引入电气装配腔13;(6).通过1个周向定位螺钉7对声学传感器5进行周向定位；(7).通过3个均布的轴向预紧力螺栓12对声学传感器5施加轴向预紧力，进行轴 向定位。此时声学传感器5除发射前端面3外，其它部位外均存在隔声空气层6 ；(8).将发射电路板、接收电路板、数据存储器以及供电电池等合理置放于电气装 配腔13中；(9).将套筒密封圈2均勻涂抹润滑剂后置于钻铤1的对应密封槽内；(10).将密封套筒14从后端套入钻铤1上，完成对声系统装配腔10和电气装配腔 13两个腔体的密封。密封套筒14通过4个套筒紧定螺钉15进行定位。本实用新型中的声波测井声系统装置所实现的主要功能包括两半拼装的圆筒型声学传感器兼顾声波的发射与接收功能，该结构将钻铤体积空 间的利用最大化，将声学传感器的发声功率容量最大化；空气层隔声的方式实现了传感器 在钻铤内面对指定方向发射和接收声波，避免了漏声对钻铤声场的破坏；套筒密封的方式 有效的将井下泥浆隔离开来，保证了声学传感器的清洁，并使其免受高压力、水浸泡及 冲 击的破坏，提高了其应用效率，延长了其使用寿命；同时整个系统实现了维护与检修上的拆 装便捷。
权利要求一种声波测井声系统装置，包括钻铤(1)、声系统装配腔(10)、电气装配腔(13)、声学传感器(5)和密封套筒(14)，将声学传感器(5)同轴置放于钻铤(1)的声系统装配腔(10)中，声学传感器(5)的发射前端面(3)与钻铤(1)紧密接触，后端面(8)配有声隔离圈(9)，密封套筒(14)从钻铤(1)的一端套入，其特征在于声学传感器(5)除发射前端面(3)外的其它部分均与钻铤(1)和密封套筒(14)间存在隔声空气层(6)，密封套筒(14)实现声系统装配腔(10)和电气装配腔(13)与井下泥浆的完全隔离。
2.根据权利要求1所述的声波测井声系统装置，其特征在于所述声学传感器(5)为 圆筒型，由传感器左半部(21)和传感器右半部(22)两部分通过紧固螺栓(18)、弹簧垫片 (19)和连接件(20)拼装而成，声学传感器(5)兼顾声波的发射和接收双重功能。
3.根据权利要求1所述的声波测井声系统装置，其特征在于所述声学传感器(5)通 过声隔离径向定位圈(4)进行径向定位，通过1个周向定位螺钉(7)进行周向定位，通过3 个均布于钻铤凸台(11)上的轴向预紧力螺栓(12)进行轴向定位。
4.根据权利要求1所述的声波测井声系统装置，其特征在于密封套筒(14)通过套筒 密封圈(2)密封，通过4个均布的套筒紧定螺钉(15)进行定位。
专利摘要本实用新型公开了一种声波测井声系统装置，其包括钻铤、声系统装配腔、电气装配腔、声学传感器和密封套筒；将声学传感器同轴置放于钻铤的声系统装配腔中，声学传感器的发射前端面与钻铤紧密接触，其后端面配有声隔离圈，声学传感器除发射前端面外的其它部分均与钻铤和密封套筒间存在隔声空气层，密封套筒通过套筒密封圈实现了声系统装配腔和电气装配腔与井下泥浆的完全隔离。本实用新型优化了声学传感器与钻铤间的隔声效果，保护了声学传感器免受井下恶劣工况的影响，整体结构简单、合理，便于声波测井声系统日常维护和检修的拆装。
文档编号E21B17/16GK201714378SQ20102010921
公开日2011年1月19日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者付鑫生, 周静, 朱宁, 李道江, 杨虎, 滕舵, 陈航 申请人:西北工业大学