专利名称：多极子声波测井发射换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多极子声波测井发射换能器，它是属于应用地球物理、石油工程中测井技术的改进。该技术主要是通过将四个条形偶极子作为阵元来构成阵列式换能器，并在每个阵元之间采用声电隔离，从而成为在石油工程的测井施工中可以同时具有单极子辐射功能、正交偶极子辐射功能和四极子辐射功能的多极子声波测井发射换能器，并可以利用本技术所提出的声波辐射器缩短多极子声波测井仪器的长度(至少减小45cm)、简化多极子声波测井波形处理步骤和提高声波测井速度。
背景技术：
目前，在现有声波测井仪器的声波发射器中仅仅具有单极子发射功能或偶极子发射功能。为了实现多极子声波测井功能，在制作声波测井仪器时必须使具有不同功能的声波辐射器布置在仪器的不同位置。例如斯伦贝谢公司的偶极横波成像仪(DSI)即把一个单极子发射换能器和两个偶极子发射换能器安装在仪器的三个相隔一定距离的不同位置，其它国际著名石油服务公司开发的多极子声波测井仪器也采用了类似结构。尽管利用这种结构仪器可以进行多极子声波测井，但是这种结构导致仪器长度变大、测量的目的层不重合，并给采集波形的处理尤其是正交偶极子波形处理带来一系列困难和苛刻要求。
发明内容
本发明的目的就在于避免上述现有技术的不足之处而提供了一种可以在井下使用的、同时具有单极子辐射功能、正交偶极子辐射功能和四极子辐射功能的多极子声波测井发射换能器。该多极子声波测井发射换能器主要是由多个条形偶极子来构成阵列式换能器，其主要的技术特点是它由四个作弯曲振动的条形偶极子振子沿一个正方形排列而成的阵列式换能器，其每个换能器占据正方形的一个边长，各个换能器之间需要进行声电隔离；每一个条形偶极子振子为一个阵元，其长度方向的两端处于嵌定条件，各阵元之间进行声电隔离；所说的换能器可以是压电型偶极子振子，也可以是其它类似于点声源的换能器；其外切圆的直径范围为60～95mm，工作频率范围为1kHz～25kHz。
本发明所述的发射换能器可以以下列四种工作模式进行工作(1)单极子工作模式所有各个换能器同相位工作，这等效于一个圆管的振动；(2)偶极子工作模式1相对的两个换能器以同相位振动、另两个换能器处于非工作状态；(3)偶极子工作模式2与偶极子工作模式1的不同之处在于交换各个换能器的工作状态；(4)四极子工作模式四个换能器中每相邻的两个换能器都工作在反位相振动状态。
附图1是依据本发明所提出的多极子声波测井发射换能器的结构示意图，图中的黑色阴影表示四个作弯曲振动的条形偶极子振子的隔离体，它起到各个换能器之间的声电隔离作用。
其中，1----固架 2----弯曲振动片 3----声电隔离体 4----边缘嵌定附图2表示了多极子声波测井发射换能器的单极子工作模式。
附图3表示了多极子声波测井发射换能器的四极子工作模式。
附图4表示了多极子声波测井发射换能器的偶极子工作模式1。
附图5表示了多极子声波测井发射换能器的偶极子工作模式2。
图中箭头表示振动位相状态，箭头方向相同表示振动位相相同、箭头方向相反表示振动位相相反，无箭头表示振子处于非工作状态。
具体实施例方式
下面将结合发明的实施例来详叙本发明的技术特点。
本发明的目的是这样实现的，如附图所示，多极子声波测井发射换能器是由四个作弯曲振动的条形偶极子振子沿一个正方形排列而成的阵列式换能器。每个换能器占据正方形的一个边长，各个换能器之间进行声电隔离。每一个条形偶极子振子为一个阵元，其长度方向的两端处于嵌定状态。各个阵元可以是压电型的偶极子振子，也可以是其它类似于点声源的换能器。多极子声波测井发射换能器的外切圆的直径范围为60～95mm，工作频率范围为1kHz～25kHz。本声波辐射器可采用四种工作模式。
(1)单极子工作模式所有各个换能器同相位工作，这等效于一个圆管的振动。
(2)偶极子工作模式1相对的两个换能器以同相位振动、另两个换能器处于非工作状态。
(3)偶极子工作模式2与偶极子工作模式1的不同之处在于交换各个换能器的工作状态。
(4)四极子工作模式四个换能器中每相邻的两个换能器都工作在反位相振动状态。
在实际测井施工中，工作模式(1)可以用于单极子声波测井，工作模式(2)或工作模式(3)可以用于偶极子声波测井，交替利用工作模式(2)和工作模式(3)可以进行正交偶极子声波测井，工作模式(4)可以应用于四极子声波测井。
权利要求
1.多极子声波测井发射换能器，它主要是由四个条形偶极子来构成阵列式换能器，其特征是它由四个作弯曲振动的条形偶极子振子沿一个正方形排列而成的阵列式换能器，其每个换能器占据正方形的一个边长，各个换能器之间需要进行声电隔离；每一个条形偶极子振子为一个阵元，其长度方向的两端处于嵌定状态。
2.根据权利要求1所述的多极子声波测井发射换能器，其特征是所说的换能器可以是压电型偶极子振子，也可以是其它类似于点声源的换能器。
3.根据权利要求1所述的多极子声波测井发射换能器，其特征是所说的换能器的外切圆的直径范围为60～95mm，工作频率范围为1kHz～25kHz。
4.根据权利要求1所述的多极子声波测井发射换能器，其特征是所说的发射换能器可以以下列四种工作模式进行工作(1)单极子工作模式所有各个换能器同相位工作，这等效于一个圆管的振动；(2)偶极子工作模式1相对的两个换能器以同相位振动、另两个换能器处于非工作状态；(3)偶极子工作模式2与偶极子工作模式1的不同之处在于交换换能器的工作状态；(4)四极子工作模式四个换能器中每相邻的两个换能器都工作在反位相振动状态。
全文摘要
一种多极子声波测井发射换能器，它是属于应用地球物理、石油工程中测井技术的改进。该技术主要是通过将四个条形偶极子来构成阵列式换能器，并在每个换能器之间采用声电隔离，从而成为在石油工程的测井施工中可以同时具有单极子辐射功能、正交偶极子辐射功能和四极子辐射功能的多极子声波测井发射换能器，并可以利用本技术所提出的声波辐射器缩短多极子声波测井仪器的长度(至少减小45cm)、简化多极子声波测井波形处理步骤和提高声波测井速度。
文档编号G01V1/40GK1621860SQ20031011523
公开日2005年6月1日 申请日期2003年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者乔文孝, 鞠晓东 申请人:中国石油天然气集团公司, 石油大学(北京)