一种随钻声波遥测隔声体的制作方法
【专利摘要】一种随钻声波遥测隔声体，由5节不同截面的空心圆柱杆以及2节圆锥杆连接而成，隔声体的输入端接口、隔声体的输出端接口均为NC50标准螺纹接口，整个隔声体长度8686.8mm，最大截面半径89mm，和标准钻杆长度保持一致，基于纵波振动传递理论，利用声波在通过不同截面的空心圆柱杆时的透射和反射，使得一定频率范围的声波信号产生较大的衰减，圆锥杆为渐变截面部分，起到应力分散的作用，保证钻柱连接过渡段的机械强度，同时组合得到隔声体的传声损失，得到隔声体阻带频率域，消除单极子声源激发的钻铤模式波对发射换能器激发的地层纵波的压制，为随钻声波遥测的井下工程应用提供技术支持。
【专利说明】一种随钻声波遥测隔声体
【技术领域】
[0001]本发明涉及随钻声波遥测【技术领域】，具体涉及一种随钻声波遥测隔声体。
【背景技术】
[0002]随钻声波遥测技术在生产井中已经取得良好的效果，但是石油钻井过程中，仍需要进行研究。相比较而言，钻井过程中钻具组合及钻头产生的噪声上传至随钻声波传输通道中，对随钻声波信号的传输产生了干扰。
[0003]随钻声波遥测仪器主要由声波发射换能器、接收换能器、隔声体以及配套的电子线路等部分组成。声波发射换能器产生的声波信号沿钻杆向地面传播的同时，产生向下传输的声波信号，此信号接触到下部BHA及随钻仪器时，产生反射信号，在一定程度上对上行信号产生严重的干扰；同时钻井时，钻头和钻柱与地层接触产生的噪声信号对上行信号同样产生严重的干扰。
[0004]隔声体位于钻头与发射换能器之间，它有两大功能:用来衰减经过它的各种前端钻头噪声信号，避免该声波信号沿钻铤传播，声波信号传输产生影响；用来减弱换能器向下产生的声波信号对上行通道的影响。
[0005]现有的隔声体存在单极子声源激发的钻铤模式波对发射换能器激发的地层纵波的压制。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种随钻声波遥测隔声体，对钻铤模式直达波进行降幅和时延处理，消除单极子声源激发的钻铤模式波对发射换能器激发的地层纵波的压制，为随钻声波遥测的井下工程应用提供技术支持。
[0007]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0008]一种随钻声波遥测隔声体，包括第一空心圆柱杆1、第二空心圆柱杆3、第三空心圆柱杆4、第四空心圆柱杆5、第五空心圆柱杆7以及第一圆锥杆2、第二圆锥杆6,第一空心圆柱杆I的左端为隔声体的输入端接口，第一空心圆柱杆I的右端和第一圆锥杆2的大端连接，第一圆锥杆2的小端和第二空心圆柱杆3的一端连接，第二空心圆柱杆3的另一端和第三空心圆柱杆4的一端连接，第三空心圆柱杆4的另一端和第四空心圆柱杆5的一端连接，第四空心圆柱杆5的另一端和第二圆锥杆6的小端连接，第二圆锥杆6的大端和第五空心圆柱杆7的一端连接，第五空心圆柱杆7的另一端为隔声体的输出端接口 ；
[0009]隔声体的输入端接口、隔声体的输出端接口均为NC50标准螺纹接口，隔声体的输入端接口为NC50母扣，接口长度为254mm ;隔声体的输出端接口为NC50公扣，接口长度为292.1mm ；
[0010]第一空心圆柱杆1、第三空心圆柱杆4、第五空心圆柱杆7的截面半径为89mm，第二空心圆柱杆3、第四空心圆柱杆5的截面半径为63.5mm ；
[0011]第一空心圆柱杆1、第二空心圆柱杆3、第三空心圆柱杆4、第四空心圆柱杆5、第五空心圆柱杆7以及第一圆锥杆2、第二圆锥杆6组合连接后的整个隔声体长度8686.8_。
[0012]所述的空心圆柱杆之间或空心圆柱杆和圆锥杆之间采用螺纹连接，或采用整体机加工而成。
[0013]本发明的有益效果:用来衰减经过它的各种前端钻头噪声信号，避免噪声信号沿钻铤传播，对声波信号传输产生影响；消除单极子声源激发的钻铤模式波对发射换能器激发的地层纵波的压制，为随钻声波遥测的井下工程应用提供技术支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图。
[0015]图2为本发明输出端自由与固定边界条件下结构传递系数图。
[0016]图3为本发明输出端自由条件下结构传递导纳曲线图。
[0017]图4为本发明500—1500频段结构传递导纳曲图。
[0018]图5为本发明隔声体速度传递导纳理论计算值与有限元仿真值比较。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做详细描述。
[0020]参照图1，一种随钻声波遥测隔声体，包括第一空心圆柱杆1、第二空心圆柱杆3、第三空心圆柱杆4、第四空心圆柱杆5、第五空心圆柱杆7以及第一圆锥杆2、第二圆锥杆6，第一空心圆柱杆I的左端为隔声体的输入端接口，第一空心圆柱杆I的右端和第一圆锥杆2的大端连接，第一圆锥杆2的小端和第二空心圆柱杆3的一端连接，第二空心圆柱杆3的另一端和第三空心圆柱杆4的一端连接，第三空心圆柱杆4的另一端和第四空心圆柱杆5的一端连接，第四空心圆柱杆5的另一端和第二圆锥杆6的小端连接，第二圆锥杆6的大端和第五空心圆柱杆7的一端连接，第五空心圆柱杆7的另一端为隔声体的输出端接口 ；
[0021]隔声体的输入端接口、隔声体的输出端接口均为NC50标准螺纹接口，隔声体的输入端接口为NC50母扣，接口长度为254mm ;隔声体的输出端接口为NC50公扣，接口长度为292.1mm ；
[0022]第一空心圆柱杆1、第三空心圆柱杆4、第五空心圆柱杆7的截面半径为89mm,第二空心圆柱杆3、第四空心圆柱杆5的截面半径为63.5mm ；
[0023]第一空心圆柱杆1、第二空心圆柱杆3、第三空心圆柱杆4、第四空心圆柱杆5、第五空心圆柱杆7以及第一圆锥杆2、第二圆锥杆6组合连接后的整个隔声体长度8686.8mm,最大截面半径89mm，和标准钻杆长度保持一致。
[0024]所述的空心圆柱杆之间或空心圆柱杆和圆锥杆之间采用螺纹连接，或采用整体机加工而成。
[0025]本发明的工作原理:
[0026]基于纵波振动传递理论，利用声波在通过不同截面的第一空心圆柱杆1、第二空心圆柱杆3、第三空心圆柱杆4、第四空心圆柱杆5、第五空心圆柱杆7时的透射和反射，设计按照一定规律的变截面钻杆，使得一定频率范围的声波信号产生较大的衰减。如图1所示，第一圆锥杆2、第二圆锥杆6为渐变截面部分，起到应力分散的作用，保证钻柱连接过渡段的机械强度，同时组合得到隔声体的传声损失，得到隔声体阻带频率域。[0027]参照图2，图2为不同边界条件下，隔声体对速度和激励力的传递系数，从计算纵坐标值看:最大值为9.85e3，最小值为0.177，变化范围在0.1?10000之间，跨越5个数量级，放大现象明显。
[0028]参照图3，图3为自由边界条件下，结构对输入作用力的速度导纳曲线，同时也是输入端作用力为IN时，输出端速度响应。其中最大速度响应发生在302Hz，大小为0.053m/
S。其余各个振动峰值点的对应的频率点分别为:451Hz,923Hz, 1051Hz, 1505Hz, 1735Hz,1974Hz, 2439Hz 等。
[0029]参照图4，图4给出500-1500HZ频段内结构传递导纳曲线，隔声体设计要求在700-800HZ和1200-1300HZ具有较高的隔声效果，从图中看到:这两个频段内结构没有共振峰值，对比923Hz和1051Hz共振峰值，传递导纳减小为共振峰值的0.3%和0.09%,换算为振动加速度分贝值，分别减小49.7dB和61.2dB。
[0030]参照图5，从图中可以看到3000Hz以前低频段，有限元计算值的峰值频率与理论
计算结果基本一致。
【权利要求】
1.一种随钻声波遥测隔声体，包括第一空心圆柱杆(I)、第二空心圆柱杆(3)、第三空心圆柱杆(4)、第四空心圆柱杆(5)、第五空心圆柱杆(7)以及第一圆锥杆(2)、第二圆锥杆(6)，其特征在于:第一空心圆柱杆(I)的左端为隔声体的输入端接口，第一空心圆柱杆(I)的右端和第一圆锥杆(2)的大端连接，第一圆锥杆(2)的小端和第二空心圆柱杆(3)的一端连接，第二空心圆柱杆(3)的另一端和第三空心圆柱杆(4)的一端连接，第三空心圆柱杆(4)的另一端和第四空心圆柱杆(5)的一端连接，第四空心圆柱杆(5)的另一端和第二圆锥杆(6)的小端连接,第二圆锥杆(6)的大端和第五空心圆柱杆(7)的一端连接,第五空心圆柱杆(7)的另一端为隔声体的输出端接口 ； 隔声体的输入端接口、隔声体的输出端接口均为NC50标准螺纹接口，隔声体的输入端接口为NC50母扣，接口长度为254mm ;隔声体的输出端接口为NC50公扣，接口长度为292.1mm ； 第一空心圆柱杆(I)、第三空心圆柱杆(4)、第五空心圆柱杆(7)的截面半径为89mm,第二空心圆柱杆(3)、第四空心圆柱杆(5)的截面半径为63.5mm ； 第一空心圆柱杆(I)、第二空心圆柱杆(3)、第三空心圆柱杆(4)、第四空心圆柱杆(5)、第五空心圆柱杆(7)以及第一圆锥杆(2)、第二圆锥杆(6)组合连接后的整个隔声体长度8686.8mm。
2.根据权利要求1所述的一种随钻声波遥测隔声体，其特征在于:所述的空心圆柱杆之间或空心圆柱杆和圆锥杆之间采用螺纹连接，或采用整体机加工而成。
【文档编号】E21B47/14GK103806903SQ201410058308
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】谢海明, 周静, 张峰, 尚海燕, 燕并南, 刘选朝 申请人:西安石油大学