一种随钻声波测井隔声装置的制作方法

本实用新型属于地球物理勘探/声学测井领域，具体地，涉及一种钻铤壁内周期交错排列通孔中填充不同声衰减材料的随钻隔声装置，特别涉及一种随钻声波测井隔声装置。

背景技术：

与常规的电缆声波测井相比，随钻声波测井受泥浆侵入影响较小，可实时测量地层纵横波速度、进而预估地层孔隙压力梯度、孔隙度、渗透率、评价井眼稳固性等。随钻声波测井占用井架时间短，在钻井的同时完成测井，尤其是在大倾斜井、水平井或特殊地质环境钻井时，由于风险大造成常规的电缆测井不能进行工作，因此随钻声波测井有取代电缆声波测井的趋势。

在随钻声波测井仪器中，将隔声体设置于发射与接收声系之间，用于衰减与延迟钻铤直达波。迄今为止，随钻声波隔声技术一般采用两种方式来衰减沿着钻铤传播的直达波，一种是在钻铤壁上周期性刻凹槽或打孔，另一种是利用内径不同的钻铤组合。据报道的现场实际随钻数据处理实例表明，上述方法在硬地层随钻单极子纵波测量中应用效果较好，但是软地层随钻单极纵波和四极子横波的时差提取仍然受到一定的钻铤直达波的干扰，纵横波时差提取的准确性有待提高。此外，上述传统隔声结构都破坏了钻铤内壁或外壁的连续性，在实际钻井时不连续位置会受到泥浆强冲蚀，严重降低随钻声波测井仪器的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型目的在于为随钻声波测井仪提供一种钻铤壁内设置周期性通孔结构的隔声装置，同时在通孔中填充不同声衰减材料，通过选择合适的周期、通孔结构和声衰减材料参数，保证钻铤内外壁的连续性，避免泥浆冲蚀，在保证机械强度的同时提高声衰减量，拓宽隔声阻带。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种随钻声波测井隔声装置，所述装置包括钻铤和声衰减材料；所述钻铤沿轴向设置一定数量周期交错排列的通孔，所述通孔中填充声衰减材料，在所述通孔的两端分别设置一个端盖，每个端盖与所述钻铤的外壁贴合。

作为上述装置的一种改进，所述通孔的个数不小于2，相邻通孔在钻铤轴向上的夹角为θ，θ为30°、45°、60°或90°。

作为上述装置的一种改进，所述相邻通孔之间的距离范围为20mm到200mm。

作为上述装置的一种改进，所述通孔在钻铤横截面上呈正多边形或菱形。

作为上述装置的一种改进，所述通孔的形状为圆形、椭圆形、三角形、圆锥形或方形，所述通孔尺寸范围为10mm到200mm。

作为上述装置的一种改进，所述端盖包括金属盖和密封圈，所述金属盖能够覆盖通孔。

作为上述装置的一种改进，所述声衰减材料是均匀稳定的多相混合物，所述混合物为固-固混合物、液-液混合物或者固-液混合物。

作为上述装置的一种改进，所述固-固混合物包括不同的固体，所述固体为金属颗粒或聚合物，所述金属颗粒的粒径介于2目到500目之间，所述不同固体的配比可以根据需要进行调整。

作为上述装置的一种改进，所述液-液混合物包括不同密度和粘度且不相容的液体，所述液体是环氧胶或硅油，所述不同液体的配比可以根据需要进行调整。

作为上述装置的一种改进，所述固-液混合物包括不同的固体和液体，所述固体为钨粉或橡胶，所述液体为环氧胶或硅油，所述固体和液体的配比可以根据需要进行调整。

本实用新型的优点在于：

本实用新型的隔声装置能够保证钻铤内、外壁的连续性，有效防止井下泥浆的强冲蚀，提高仪器机械强度，提高仪器使用寿命；采用质量-弹簧-阻尼系统的原理，在钻铤壁内的通孔中填充声衰减材料，通过合理的选择孔槽结构参数和声衰减材料参数，从而有效提高声衰减量和拓宽隔声阻带。

附图说明

图1为本实用新型实施例中随钻声波测井过程中声波传播路径图；

图2为本实用新型提供的钻铤壁孔槽中填充不同声衰减材料的随钻隔声装置示意图；

图3(a)为本实用新型提供的隔声装置的钻铤的一个通孔的径向截面图示意图；

图3(b)为与图3(a)相邻的一个通孔的径向截面图示意图；

图4为本实用新型提供的隔声装置短节的轴向截面图示意图；

图5为本实用新型实施例中声衰减材料结构示意图；

图6为本实用新型中的金属盖与密封圈组合的结构示意图；

图7为本实用新型实施例数值计算得到的声衰减曲线。

附图标识

1、钻铤2、发射换能器3、隔声装置

4、接收换能器5、泥浆6、地层

7、端盖8、通孔9、螺栓

10、声衰减材料13、混合物的一种材料14、混合物的另一种材料

15、密封圈

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型采用以下技术方案：

一种随钻声波测井隔声装置，所述装置包括：钻铤和声衰减材料，所述钻铤壁内设置一定数量周期交错排列的通孔和端盖，所述通孔中填充一定参数的声衰减材料。

所述钻铤壁内设置周期性交错排列通孔，通孔在钻铤横截面上呈正多边形或菱形等不同的结构。

所述通孔在钻铤轴向的数量为n个(n≥2)，所述通孔在钻铤轴向按一定规律周期分布，相邻通孔在钻铤周向上呈θ角度(θ＝30°或45°或60°或900)交错排列。所述相邻通孔之间的距离范围为20mm到200mm。

所述通孔形状为圆柱形、椭圆形、三角形、圆锥形、方形等，所述通孔的尺寸可以根据需要进行调整，所述尺寸的大小可以在5mm到200mm之间选择。

所述端盖，包括金属盖和密封圈，所述金属盖和密封圈用于防止孔槽中的声衰减材料与井孔中泥浆的连通。

所述声衰减材料是一种均匀稳定的多相混合物，所述混合物可以是固-固、固-液、液-液混合物，所述固-固混合物可以是钨粉等金属颗粒和橡胶、环氧树脂等聚合物的混合物，为了满足随钻隔声装置3声衰减的需要，金属颗粒的粒径可以选择2目到500目之间不同的目数，金属颗粒和聚合物的配比可以是不同的比列；所述固-液混合物，固体可以钨粉、橡胶等固体，液体可以是环氧胶和硅油等液体，根据不同的需要可以选择不同固液混合物以及不同参数的固体和液体；所述液-液混合物可以是两种不同密度和粘度且不相容的液体。所述混合物可以构成质量-弹簧-阻尼系统，当声波进入混合物时，使多相介质之间发生相对运动，声波信号的能量消耗在多相介质的相对运动中，通过优化配比各相介质，可以实现最佳的声衰减性能。

图1为随钻声波测井过程中声波传播路径图，由于钻铤1的存在，沿钻铤1传播的直达波信号和沿地层6传播的有用信号都可以到达接收换能器4，且直达波信号往往大于地层的有用信号。如果发射换能器2和接收换能器4之间安装隔声装置3，则钻铤的直达波信号将被有效衰减，从而接收到有效的地层波信号。

图2为本实用新型实施例提供的一种钻铤壁内周期性交错排列通孔中填充不同声衰减材料的隔声装置3示意图。所述钻铤壁上设置端盖7，所述端盖7用于防止通孔中的声衰减材料与井孔中泥浆的流通。

图3(a)和图3(b)为本实用新型提供的随钻隔声装置的两个相邻通孔在钻铤横截面上的示意图，所述通孔8在钻铤横截面上呈菱形，锐角夹角β为60°(50°≤β﹤90°)，相邻通孔在钻铤周向上呈90°交错排列。所述通孔8中填充一定参数的声衰减材料10。所述通孔8的形状为圆形，孔径20mm，钻铤内径60mm、外径180mm。

图4为本实用新型图2所示随钻隔声装置的轴向截面图示意图，如图4所示，所述通孔8在钻铤轴向上按照一定规律分布。

图5所示所述声衰减材料10是一种多相，相对均匀稳定的混合物，所述混合物可以是固-固、固-液、液-液混合物。所述声衰减材料混合物可以构成质量-弹簧-阻尼系统，当声波进入混合物时，使多相介质之间发生相对运动，声波信号的能量消耗在多相介质的相对运动中，通过优化配比各相介质以及各相介质的参数，可以实现最佳的声衰减性能。在本实用新型实施例中优选钨粉和环氧胶的固液混合物，所述固液混合物的固液比为1:1。

图6所示为所述端盖7，包括金属盖和密封圈15，所述金属盖和密封圈15用于防止孔槽中的声衰减材料10与井孔中泥浆5的流通，所述端盖7通过螺栓9固定在钻铤1上，所述金属盖的大小应大于通孔的大小。

图7为本实用新型实施例数值计算得到的声衰减曲线，有效隔声长度为420mm，10khz～15khz范围内的声衰减能达到-15db，最大声衰减在11.5khz达到-27db；

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。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，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。