[發明專利]一種聲波換能器及其測井裝置

有效

• 申請號: 201210382225.9
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102877839A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 盧俊強;鞠曉東;喬文孝;趙宏林
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B47/18
• 分類號: E21B47/18;E21B49/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明涉及聲波測井領域，尤其涉及一種聲波換能器及其測井裝置。

背景技術

聲波測井在地層評價、石油工程、采油工程等領域發揮著越來越重要的作用，采用聲波測井技術可以獲得地層的孔隙度、滲透率、波的能量衰減、反射及透射、地層的各向異性等多種地層評價參數，應用極其廣泛。

傳統測井的聲波換能器，都需要密封在現場儀器中，例如承壓聲系短節中，為了使聲波換能器的壓電陶瓷片與井內液體隔絕，需從內向外依次安裝密封材料（如耐溫橡膠）、金屬外殼等，這種聲系短節中聲波信號傳播需經過多層介質，必然存在較大衰減。

為了減小上述金屬外殼對聲波信號傳播的影響，聲波測井聲系中需要設計特殊的透聲結構。現有的電纜測井中聲波換能器的透聲方法一般采用在外殼上切割聲窗，聲窗的面積要求盡可能大以取得好的透聲效果。

但是在隨鉆測井中，鉆鋌與井壁地層之間存在長時間的較大摩擦，使得這種采用大面積聲窗的透聲結構難以使用，因而，也難以應用到隨鉆聲波測井中。

因此，一種既不需要透聲結構，又可以減小聲波信號傳播時各種介質導致的信號衰減，同時還具有好的聲波發射效率（發射換能器）或者好的聲波信號接收靈敏度（接收換能器）的聲波換能器是隨鉆聲波測井領域，乃至整個聲波測井領域中的關鍵技術。

發明內容

本發明實施例提供一種聲波換能器及其測井裝置，用于解決現有聲波測井裝置需要設置透聲結構，因此聲波信號傳播時大幅度衰減的問題。

本發明實施例提供的一種聲波換能器及其測井裝置，通過以下方案解決上述技術問題。

一種聲波換能器，其中，所述聲波換能器包括：

金屬基片、壓電陶瓷片；其中：

所述壓電陶瓷片的一面固定于所述金屬基片的第一表面，所述金屬基片的第二表面與井內液體直接接觸。

根據上述的聲波換能器，其中，所述聲波換能器還包括：固定孔，所述固定孔設置于所述壓電陶瓷片外圍的所述金屬基片上。

根據上述的聲波換能器，其中，所述聲波換能器還包括：環形凹槽，所述環形凹槽設置于所述金屬基片上并環繞所述壓電陶瓷片的外圍。

根據上述的聲波換能器，其中，所述環形凹槽為四邊形，其中至少一條邊兩端凹槽的深度不等于該條邊中間部分凹槽的深度。

根據上述的聲波換能器，其中，所述聲波換能器具有多片所述壓電陶瓷片，其中，每一所述壓電陶瓷片的一面均固定于所述金屬基片的第一表面。

根據上述的聲波換能器，其中，包括兩片所述壓電陶瓷片；其中，一片所述壓電陶瓷片的一面與另一片所述壓電陶瓷片的一面以相反的極化方向固定于所述金屬基片上。

根據上述的聲波換能器，其中，所述聲波換能器為平板狀或弧面狀。

本發明實施例還提供一種測井裝置，其中，所述裝置包括：

聲波換能器組以及聲系短節；

所述聲波換能器組包括：至少一個如前所述的任意一聲波換能器；

所述聲系短節的外側面具有一容置凹槽，所述聲波換能器組的金屬基片蓋合固定于所述容置凹槽上，并與所述容置凹槽共同形成一密閉空間，所述聲波換能器組的壓電陶瓷片處于所述容置凹槽內。

根據上述的測井裝置，其中，所述聲波換能器組通過固定孔與所述聲系短節連接。

根據上述的測井裝置，其中，所述裝置還包括：密封圈，設置于所述金屬基片與所述聲系短節結合的部位之間。

如上所述的本發明實施例的聲波換能器及其測井裝置能夠達到如下效果：

本發明提供的聲波換能器能夠解決傳統聲波測井中信號傳輸經過多層介質而存在較大衰減的問題，同時該換能器不需要附加傳統聲波測井的透聲結構，據此可以設計聲波測井儀的聲系，尤其適用于隨鉆聲波測井聲系。本發明提供的聲波換能器其金屬基片具有密封和保護蓋片的作用，直接與井內液體接觸。用作發射換能器時，能夠通過井內液體直接向井壁地層中輻射聲波能量，增大輻射到井壁地層的有效能量；用作接收換能器時，可以直接接收來自井壁地層的聲波信號，具有較高的靈敏度。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例中一種聲波換能器的結構示意圖；

圖2為本發明圖1中一種聲波換能器沿A-A方向的剖面示意圖；

圖3為本發明另一實施例中一種聲波換能器的剖面示意圖；

圖4為本發明另一實施例中一種聲波換能器的具有差分連接端子的剖面示意圖。

具體實施方式