[實用新型]井口聲波發射裝置

有效

• 申請號: 201520288851.0
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN204627597U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 馮強;王敦威;王益山;王瑤;雷中清;梁紅梅;周俊然;黨偉
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B47/18
• 分類號: E21B47/18;G08C23/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

技術領域：

本實用新型涉及石油鉆探領域，特別是涉及一種用于控制井下電控設備的井口聲波發射裝置。

背景技術：

目前，油氣田開發作業工具已由傳統的純機械式、液壓式向智能化轉變，采用指令傳輸控制方式的井下智能測試工具、智能封隔器、滑套井下智能節流器、智能配水器等工具應運而生，操作者可通過地面控制端對井下工具發出指令，實現預期的動作以完成操作，使井下工具系統具有更強的可控性，便捷了操作過程。目前，通過電纜傳輸指令是實現井下工具智能控制的主要方式，然而該方式一直存在電纜鋪設工藝復雜、成本高昂、占用井筒空間以及易受井況限制等缺點，所以有必要提供一種專用于控制井下電控設備的無線信號傳輸裝置，以替代以往的電纜傳輸指令方式。

實用新型內容：

本實用新型的目的是提供一種用于控制井下電控設備的井口聲波發射裝置，可在井下利用水介質傳播聲波信號，實現指令的無線傳輸，從而代替以往的電纜傳輸指令方式。

本實用新型的技術方案如下：

所述井口聲波發射裝置包括：聲波發生器和井口三通，所述井口三通的結構包括兩部分：豎直管道以及豎直管道一側的水平分支管道；所述豎直管道的底端與井口相連；所述水平分支管道作為液體注入管道，可與液壓泵等注水設備連接，以便于向所述井口三通和井筒內部注水；所述水平分支管道以上的豎直管道內部設有水聲換能器，所述水聲換能器通過音頻傳輸線與所述聲波發生器連接；使用所述井口聲波發射裝置傳送信號前，通過所述井口三通的水平分支管道向井筒內注水至液面上升到所述水聲換能器處形成水聲信道，之后通過所述聲波發生器將地面控制指令以電信號形式傳輸至所述水聲換能器，水聲換能器再將電信號轉換為聲信號，通過水聲信道傳遞到井下。

進一步地，所述井口聲波發射裝置還包括聲波接收器，所述聲波接收器位于井口以下的井筒內，用以接收水聲信道傳遞的聲信號，并將接收到的聲信號轉化為電信號。

具體地，所述井口三通從上到下分別由外筒上、外筒中、固定中筒和外筒三通連接構成，所述外筒上、外筒中和固定中筒構成了所述井口三通豎直管道的中上部(即位于所述水平分支管道以上的豎直管道部分)，最底部的外筒三通構成了所述井口三通豎直管道的下部以及其上的水平分支管道部分。

所述水聲換能器整體位于外筒中和固定中筒內，從上到下依次包括：壓蓋中心管、壓電陶瓷片組和發聲體，3個部件通過固定螺栓緊密串接成一個整體。其中，所述壓蓋中心管豎直安置在外筒中內，其底部伸入固定中筒，所述壓電陶瓷片組和發聲體位于固定中筒內；所述固定螺栓穿過壓蓋中心管和壓電陶瓷片組，一直旋入底部的發聲體中；所述壓蓋中心管的外表面螺紋上連接有壓蓋螺母，所述壓蓋螺母卡在伸入外筒中內的固定中筒頂端，對上述3個部件的整體位置起到固定作用。

為了防止液體由外筒上向下滲入而造成所述水聲換能器的線路短路及腐蝕損壞，所述外筒上內部還設有集線器，所述集線器的底部固定在外筒中頂端并將外筒中頂端完全封閉；由所述聲波發生器引出的音頻傳輸線通過集線器底部中孔進入壓蓋中心管表面對稱分布的兩個豎直凹槽中，并沿所述凹槽繼續向下延伸至壓電陶瓷片組，并與壓電陶瓷片組連接。

為了保證水聲換能器在信號傳輸中具有更高靈敏度和可靠性，所述壓電陶瓷片組采用壓電陶瓷圓環和薄金屬片交替堆疊而成，相鄰兩片壓電陶瓷圓環的極化方向相反，極化方向沿厚度方向，所述薄金屬片上焊接音頻傳輸線；所述壓電陶瓷圓環由PZT壓電陶瓷制成，薄金屬片為鋁制，厚度約為0.1mm。

所述壓電陶瓷片組與壓蓋中心管、壓電陶瓷片組與發聲體，以及壓電陶瓷片組內部的壓電陶瓷圓環和薄金屬片間由環氧樹脂膠合。

為了防止液體由發聲體的外周面和固定中筒內壁之間的間隙向上滲入，所述發聲體的外周面上還可設置密封圈。

為了便于所述井口三通的拆裝，所述外筒上、外筒中、固定中筒和外筒三通間均采用螺紋連接，同時為了確保連接牢固、緊密，所述外筒上與外筒中、外筒中與固定中筒間的螺紋連接面通過緊定螺釘固定。

為了防止井口三通內液體的沖蝕，所述外筒三通的內壁上還附有防沖蝕護襯，所述防沖蝕護襯由陶瓷材料制成。

所述井口聲波發射裝置可通過其井口三通內的水聲換能器將聲信號通過水聲信道傳遞到井下，以無線信號發射水介質傳輸的方式代替了以往電纜傳輸指令，避免了由于鋪設電纜造成的工藝復雜、成本高昂、占用井筒空間、以及易受井況限制等缺點。另外，水聲換能器能夠將電磁震蕩能轉換為低頻、大功率的機械震蕩能，可以滿足深井、超深井、大位移井、水平井、多分支井等多種復雜井況下的信息傳輸。