[實用新型]一種陣列聲波換能器

有效

• 申請號: 201420388422.6
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN204140054U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 陳洪海;鮑忠利
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油田服務股份有限公司
• 主分類號: E21B47/005
• 分類號: E21B47/005;E21B49/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 惠磊;曲鵬

技術領域

本實用新型涉及聲波測井技術，尤指一種用于測井儀器的陣列聲波換能器。?

背景技術

聲波在不同介質中傳播時，速度、幅度及頻率的變化等聲學特性也不相同。聲波測井就是利用巖石的這些聲學性質來研究鉆井的地質剖面，判斷固井質量的一種測井方法。陣列聲波儀器能夠測量地層的縱波、橫波、斯通利波，通過一定的數學計算方法便能提取這些波的首波傳播時間，計算頻散特性，從而分析出巖石的聲學特性，再結合密度、泥質含量、孔隙度等曲線能夠計算地層彈性力學參數、機械特性參數、泥漿參數、地層滲透率等參數，并且能夠計算各向異性地層的各向異性大小和方位。由于這些特點，目前陣列聲波測井已得到了廣泛的應用。尤其在解決復雜的地質問題，為油田增產、增效服務方面，起到了非常重要的作用。?

聲波測井儀器主要包括發射換能器、接收換能器、隔聲體以及電氣部分等部件。電氣部分用來提供電信號；觸發發射換能器發射聲波；接收換能器接收返回的聲波信號，并將其轉換成電信號。常用電聲換能器主要為壓電式換能器。壓電式換能器利用了某些單晶材料的壓電效應和某些多晶材料的電致伸縮效應。在電信號的作用下發射換能器以其壓電效應的逆效應產生聲振動，發射聲波；在聲波信號的作用下，接收換能器以其壓電效應的正效應接收聲波，形成電信號，并將放大后的電信號經電纜送至地面儀器記錄。由于反射后的聲波往往來自多個方向并呈現多種形態，因此需要面向各個方向的多種接收換能器，這些接收換能器組合為陣列聲波換能器。隔聲體隔離發射換能器和接收換能器，通過延長聲波的傳播路徑并增加聲波的反射次數，以防止發射換能器發射的聲波經儀器部件傳至接收換能器造成對地層測量的干擾。?

為接收穩定的聲波信號，陣列聲波換能器浸沒于油液之中，并且由于換能器中使用的晶片脆性大、強度低，因此現有的陣列聲波換能器使用橡膠皮囊包覆接收換能器并在晶片周圍布置橡膠墊片，用以對接收換能器及其上的晶片進行保護。同時，這些橡膠部件還起到消減聲波信號在接收換能器間傳播,即提高接收換能器間的聲阻的作用。?

圖1示出了現有技術的陣列聲波換能器組件的部分剖視圖。如圖1所示，現有的接收換能器組件包括換能器安裝架11、換能器晶片12、橡膠墊片13、橡膠綁帶14以及橡膠皮囊15。一方面橡膠皮囊15對內部充油的環境進行密封，另一方面皮囊的彈性能夠緩沖外部的壓力，從而保護其內部的換能器。圖2示出了現有技術的陣列聲波換能器中的一組接收換能器的透視圖。如圖2中更清楚地顯示的，為了減少安裝時使換能器晶片12產生內應力以及防止使用時受到沖擊而造成損壞，現有技術中主要利用橡膠墊片13及橡膠綁帶14來進行減震和緩沖。換能器晶片12的下表面貼靠橡膠墊片13上，而換能器晶片12的上表面被橡膠綁帶14壓住，該壓力的大小可通過更換不同彈性的橡膠綁帶來調節。這樣換能器晶片12的上下表面都緊靠具有彈性的橡膠件，保證了其不與堅硬的金屬件接觸，同時由于橡膠件對換能器晶片的壓力很小，不會使晶片產生內應力，從而不僅固定了晶片，還對晶片起到了保護和防震的作用。?

但是，由于橡膠的耐高溫、抗腐蝕的性能較其他金屬零件較差，其一直是整個陣列換能器的薄弱環節。在遇到高溫和硫化氫時，經常遇到橡膠皮囊破損的情況，直接影響儀器的使用。雖然國內外有各種特種橡膠標稱可滿足高溫和耐腐蝕性能，但價格都非常昂貴。?

發明內容

為了解決上述技術問題，本實用新型的目的在于提供一種陣列聲波換能器，能夠消除了橡膠零件的使用，以提升設備的使用耐受性、使用壽命以及可靠性。?

為了達到本實用新型目的，本實用新型公開了一種陣列聲波換能器。該陣列聲波換能器包括：換能器安裝架、殼體、密封件以及接收換能器組件，所述殼體包覆在換能器安裝架外側，所述密封件在殼體與換能器安裝架之間?被壓緊，從而通過彈性形變來密封所述殼體內部的腔室，所述接收換能器組件以陣列形式安裝至所述換能器安裝架。所述接收換能器組件包括：用于接收聲波并將聲波轉換為電信號的換能器晶片；以及由高分子材料制成的覆層，所述覆層完全地包覆所述換能器晶片。?

在多種實施方式中，所述覆層包括用于將所述接收換能器組件連接至所述換能器安裝架的連接特征，所述連接特征一體地形成在覆層上。?

在多種實施方式中，所述高分子材料為聚醚醚酮。?

在多種實施方式中，所述連接特征為多個通孔。在多種實施方式中，所述連接特征為多個插針。?

在多種實施方式中，所述多個接收換能器組件包括不同種類的換能器。?