[發(fā)明專利]水利工程全波列聲波測井探管隔聲體的設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710563462.8
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107143332A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉予;周錫芳;張憲君;姜文龍
• 申請（專利權(quán)）人: 黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;G01V1/52
• 代理公司: 鄭州異開專利事務(wù)所(普通合伙)41114
• 代理人: 韓華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水利工程勘察使用的全波列聲波測井探管，尤其是涉及水利工程全波列聲波測井探管隔聲體的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

水利工程勘察工作中大量使用全波列聲波測井技術(shù)，采集地下巖體的縱、橫波速等地質(zhì)信息，用于水利工程設(shè)計。其探測裝備的主要部件是全波列聲波測井探管，探管主要由聲波發(fā)射器件、聲波接收器件、電子艙段、聲波隔離器件（隔聲體）等組成，其中聲波隔離器件是探管組成的重要且必不可少的器件之一。

聲波隔離器件設(shè)置在聲波發(fā)射器件、聲波接收器件之間，以及設(shè)置在相鄰兩聲波接收器件之間，功能是隔離由聲波發(fā)射器件產(chǎn)生的沿探管壁直達聲波接收器件的直達聲波，以及相鄰兩聲波接收器件之間的相互干擾聲波。目前所用的隔聲體一般為鏤空鋼管型結(jié)構(gòu)，主要針對石油、煤炭等大口徑中深鉆孔聲波測試，設(shè)計加工復(fù)雜，應(yīng)用于水利工程淺表層小口徑鉆孔測試存在隔離度與延時量不足、易卡孔等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種水利工程全波列聲波測井探管隔聲體的設(shè)計方法，以實現(xiàn)加工工藝簡單、聲隔離度高、外形光滑不易卡孔。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述水利工程全波列聲波測井探管隔聲體的設(shè)計方法，根據(jù)聲波在不同媒質(zhì)的交界面將產(chǎn)生折射與反射原理，依據(jù)聲波正入射時交界面的聲能反射系數(shù)R=(Z1-Z2)/(Z1+Z2)，其中：R-反射系數(shù)；Z-媒質(zhì)的聲阻抗；Z=ρ×V，ρ為媒質(zhì)密度；V-聲波在媒質(zhì)中的傳播速度；按照下述步驟進行：

第一步、在選擇隔聲體材料時，既要選取聲阻抗差異大的兩種固體材料，同時又要考慮兩種所述固體材料的加工性能，保證所選兩種固體材料能夠進行精加工，以確保測井探管整體的水密封性能；因此，選取不銹鋼材料和高分子聚乙烯材料兩種固體材料作為隔聲體材料，所述不銹鋼材料的縱波特性阻抗和切變波特性阻抗分別為45.7和24.5，單位：106kg/m2s；所述高分子聚乙烯材料的縱波特性阻抗和切變波特性阻抗分別為1.5和0.48，單位：106kg/m2s；計算可知：縱波反射系數(shù)和切變波反射系數(shù)分別達到93.6%和96.2%；

第二步、將所述不銹鋼材料和高分子聚乙烯材料分別制成不銹鋼圓柱管單體和高分子聚乙烯圓柱管單體，將所述不銹鋼圓柱管單體和高分子聚乙烯圓柱管單體相互密封銜接制成隔聲單元體，將多個所述隔聲單元體依次密封銜接即構(gòu)成隔聲體。

根據(jù)聲波傳播原理，隔聲單元體長度越長則其濾波曲線的震蕩越多，其對高頻的濾波效果越差，對低頻的濾波效果越好；反之，單元體長度越短則其濾波曲線的震蕩越少，其對高頻的濾波效果越好，對低頻的濾波效果越差；綜合考慮水利工程全波列測井的聲波頻率在20-25Khz之間，且水利規(guī)程要求全波列聲波測井探管總長度應(yīng)限制在3000mm以內(nèi)，因此將所述不銹鋼圓柱管單體的長度設(shè)計為100mm，將高分子聚乙烯圓柱管單體的長度設(shè)計為200mm。

所述不銹鋼圓柱管單體和高分子聚乙烯圓柱管單體的外徑均為50mm；不銹鋼圓柱管單體的兩端管口均設(shè)置成臺階孔，所述臺階孔的內(nèi)孔設(shè)置有內(nèi)螺紋而外孔為光孔；位于不銹鋼圓柱管單體的外周面上開設(shè)有緊固工具卡口；所述高分子聚乙烯圓柱管單體兩端管口的外周面自管口一端沿軸向依次均設(shè)置有外螺紋段和密封圈安裝環(huán)槽段，所述外螺紋段的外螺紋與設(shè)置在臺階孔所述內(nèi)孔的所述內(nèi)螺紋相匹配。

本發(fā)明優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下方面：

1、本發(fā)明所述隔聲體用于水利工程全波列聲波測井探管，可以把聲波發(fā)射器件產(chǎn)生的直達波幅度壓制到毫伏級，有效解決水利工程淺表層鉆孔測試存在的隔離度與延時量不足等問題。

2、隔聲體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、易加工，操作使用方便，水密封性能良好，可以滿足水深數(shù)百米內(nèi)的水利工程鉆孔測試要求。

3、外徑較小，滿足了水利工程淺表層鉆孔對全波列聲波測井探管外徑的要求。

4、不銹鋼材料和高分子聚乙烯材料都具有較好的冷加工性能，可以進行精密加工成型，使得加工成型的隔聲體外形光滑成圓柱形，有效解決了水利工程淺表層鉆孔測試存在的易卡孔問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述不銹鋼圓柱管單體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明所述高分子聚乙烯圓柱管單體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明所述隔聲單元體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明應(yīng)用于所述全波列聲波測井探管上的示意圖。

具體實施方式