[發(fā)明專利]一種相控圓弧陣聲波輻射器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210420129.9
• 申請(qǐng)日: 2012-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102921623A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王耀斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西聯(lián)盟物流有限公司
• 主分類號(hào): B06B3/00
• 分類號(hào): B06B3/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生亞聲頻、聲頻或超聲頻的機(jī)械振動(dòng)的設(shè)備。?

背景技術(shù)

聲波換能器技術(shù)(傳感器技術(shù))是聲波測(cè)井的核心技術(shù)，也是制約我國(guó)聲波測(cè)井技術(shù)發(fā)展的瓶。目前聲波測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中實(shí)際使用的單極子源、偶極子源和四極子源均是相互獨(dú)立的單個(gè)換能器，在制作聲波測(cè)井儀器時(shí)必須使具有不同功能的聲波輻射器布置在儀器的不同位置，而且其輻射的聲場(chǎng)無(wú)法滿足方位聲波測(cè)井的要求。斯倫貝謝公司的偶極橫波成像儀(DSI)即把1個(gè)單極子發(fā)射換能器和2個(gè)偶極子發(fā)射換能器安裝在儀器的3個(gè)不同位置，其他同際著名石油服務(wù)公司開(kāi)發(fā)的多極子聲波測(cè)井儀器也采用了類似結(jié)構(gòu)。盡管利用這種結(jié)構(gòu)的儀器可以進(jìn)行多極子聲波測(cè)井，但是這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致儀器長(zhǎng)度變大、測(cè)量的目的層不重合。并給采集波形的處理尤其是正交偶極子波形處理帶來(lái)一系列困難和苛刻要求。采用這種聲源的聲波測(cè)井技術(shù)和反射聲波成像測(cè)井技術(shù)沒(méi)有周向分辨能力，在測(cè)量結(jié)果中無(wú)法說(shuō)明井旁地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方位信息，即是1個(gè)二維成像問(wèn)題。斯倫貝謝公司的井旁反射聲波成像儀(BARS)利用了軸對(duì)稱的發(fā)射和接收聲波探頭，測(cè)量結(jié)果沒(méi)有周向分辨能力，即只能進(jìn)行二維反射聲波成像。聲波測(cè)井技術(shù)的進(jìn)步依賴于井下聲波換能器的發(fā)展。Yu?G等人提出的軌道振動(dòng)器(Orbit-al?Vibrator?Source)具有周向掃描輻射聲波的能力，但是過(guò)低的工作頻率范圍(50～400?Hz)導(dǎo)致其周向分辨能力有限，不適宜高分辨率的方位反射聲波成像測(cè)井。喬文孝等人在聲波測(cè)井相控線陣方面開(kāi)展了大量的基礎(chǔ)研究工作，指出在聲波測(cè)井中應(yīng)用相控線陣可以提高測(cè)量信號(hào)的信噪比，有助于增大探測(cè)深度、提高測(cè)量分辨率，但相控線陣的輻射聲場(chǎng)也同樣具有軸對(duì)稱性。本文介紹了一種可用于聲波測(cè)井的相控圓弧陣聲波輻射器rl州1]的結(jié)構(gòu)和工作原理。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種可應(yīng)用于聲波測(cè)井的、具有周向輻射特性的相控圓弧陣聲波輻射器。

本發(fā)明所述的一種相控圓弧陣聲波輻射器，密封的橡膠囊，橡膠囊中有若干個(gè)沿圓周設(shè)置的陣元，每個(gè)陣元之間設(shè)有聲電隔離器。

優(yōu)選地，陣元是28個(gè)。

更優(yōu)選地，陣元沿28mm的圓周設(shè)置。

本發(fā)明通過(guò)控制相控圓弧陣不同陣元的激勵(lì)信號(hào)延遲時(shí)間可以使圓弧陣聲波輻射器輻射的聲波能量基本向某一個(gè)方位方向傳播。隨著陣元個(gè)數(shù)的增加，相控圓弧陣的指向性增強(qiáng)。但在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)變得更加困難。因此，在保證相控圓弧陣輻射指向性滿足聲波測(cè)井要求的前提下要使陣元個(gè)數(shù)盡可能少。與單極子、偶極子和四極子等聲波測(cè)井聲源相比，在井下采用相控圓弧陣聲波輻射器可以真正實(shí)現(xiàn)方位聲波測(cè)井。方位聲波測(cè)井在非均質(zhì)地層評(píng)價(jià)、定向射孔、定向鉆井等石油工程中有良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實(shí)施例一的工作示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一。

本發(fā)明所述的一種相控圓弧陣聲波輻射器，密封的橡膠囊，橡膠囊中有28個(gè)沿著半徑為28mm的圓周設(shè)置的陣元，每個(gè)陣元之間設(shè)有聲電隔離器。橡膠囊里充滿了硅油。其中每個(gè)陣元是1個(gè)壓電振子。

本實(shí)施例的相控圓弧陣聲波輻射器工作時(shí)，通過(guò)對(duì)其1段圓弧上的N個(gè)陣元進(jìn)行相位延遲激勵(lì)可以使其向某一個(gè)方位方向輻射聲波。以圖2所示的標(biāo)號(hào)為3～11的圓弧上的9個(gè)陣元工作為例，若以7號(hào)陣元為中心，從兩側(cè)對(duì)稱地向7號(hào)陣元依次施加某一延遲時(shí)間的激勵(lì)信號(hào)，則可以形成一個(gè)如圖2所示的以7號(hào)陣元為中心的9陣元等效相控線陣，其各個(gè)陣元沿著與Y軸平行的直線AB。具體來(lái)說(shuō)，若各個(gè)陣元的波陣面?zhèn)鞑サ街本€AB的時(shí)間分別為τ₁～τ₄，最先激勵(lì)3號(hào)和11號(hào)陣元，并標(biāo)記此時(shí)刻為0時(shí)刻；到(τ₄～τ₃)時(shí)刻時(shí)，激勵(lì)4號(hào)和10號(hào)陣元；到(τ₄～τ₂)時(shí)刻時(shí)，激勵(lì)5號(hào)和9號(hào)陣元；到(τ₄～τ₁)時(shí)刻時(shí)，激勵(lì)6號(hào)和8號(hào)陣元；最后，到τ₄時(shí)刻時(shí)激勵(lì)7號(hào)陣元。這樣，4時(shí)刻時(shí)圓弧陣各個(gè)工作陣元的波陣面便同時(shí)與直線AB相切。若在某一時(shí)刻選擇3～11號(hào)陣元工作并形成以7號(hào)陣元為中心的輻射聲束，而在下一時(shí)刻選擇2～10號(hào)陣元工作形成以6號(hào)陣元為中心的輻射聲束，依次循環(huán)選擇不同的陣元工作，就可以分別在圓周方向的不同方位上形成輻射聲束，從而可以實(shí)現(xiàn)周向掃描圍徽。?