[實用新型]一種大功率隨鉆單極子拼鑲結構聲波發射換能器

有效

• 申請號: 201820984948.9
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN208456580U
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 王東
• 申請（專利權）人: 重慶博創聲遠科技有限公司
• 主分類號: E21B47/01
• 分類號: E21B47/01;E21B47/14
• 代理公司: 重慶嘉禾共聚知識產權代理事務所(普通合伙) 50220
• 代理人: 李緒巖

一種大功率隨鉆單極子拼鑲結構聲波發射換能器，包括由兩個半圓弧形骨架組成的圓筒形支撐結構，在所述圓筒形支撐結構的外圓周上沿軸向均勻開設有至少16個凹槽，在所述凹槽內設置有與所述凹槽形狀相適應的壓電材料。采用拼鑲封裝結構，一定程度上解決了低頻工作，換能器尺度過大的問題；拼鑲環氧灌封，解決了采用整體大尺度壓電陶瓷，將其分解為若干個單元，不再直接需要采用大尺度的壓電材料。

技術領域

本實用新型涉及資源勘探測井設備技術領域，具體涉及一種大功率隨鉆單極子拼鑲結構聲波發射換能器。

背景技術

聲波測井目前主要有電纜測井和隨鉆測井方式；電纜測井是指在鉆井完成以后，將裝有傳感器或者探頭的聲系安裝在下放的井眼中完成測量，儀器通過電纜完成地面系統的供電，遙傳控制以及提升或下放等，而隨鉆測井是在鉆井的過程中完成測量，帶有傳感器的儀器直接成為鉆鋌的一部分，儀器采用電池供電，通過泥漿傳輸完成部分數據的實時上傳；隨鉆測井通過鉆井過程中發射聲波并接收地層回波，井下實時計算出地層聲速并由泥漿脈沖器上傳到地面。實時聲速值可應用于計算孔隙度，標定地震反射，更新鉆頭前面孔隙壓力評價數據等。相比電纜測井，隨鉆聲波測井技術可以在鉆井過程中測量地層的縱橫波速度，可用于間接測量地層的壓力和地質力學參數，實現儲層巖性識別等，達到地層過壓監測和地質導向鉆井等目的；隨鉆聲波儀器由于較為靠近鉆頭，測量時必須盡量避免鉆頭的影響，包括鉆井噪聲，鉆桿泥漿噪聲以及幅度較大的鉆鋌直達波。

目前的隨鉆單極子發射換能器主要采用了四個瓦片形狀結構的壓電陶瓷，由于尺寸較大，封裝工藝復雜，成品率及一致性難以得到保證；且由于瓦片結構換能器的尺寸和結構所限，頻率單一，只能實現單極子縱波測量，難以實現某一特定頻率的激勵，工作帶寬受到限制，對井下底層的適應能力不夠，難以兼顧隨鉆聲波測井對多極測量的需要。

低頻寬帶大功率發射換能器在水聲、地震勘探領域已有著重要的應用，這類換能器目前主要是基于壓電原理，利用壓電材料制作的，由于換能器工作在諧振特征狀態，在以下三種情形下存在問題：第一，若需要換能器的諧振頻率為低頻，諧振頻率與換能器有效尺寸成反比關系，因此所需頻率很低時，換能器尺寸與重量都十分龐大，并由此帶來諸如成本高昂、安裝不便等問題；在大尺寸的條件下，如果采用整體的壓電陶瓷材料，難度很大；第二，大尺度的壓電材料難以燒制成型，成品率極低，而且，由于該種換能器用于高溫高壓環境中，一般都需要封裝保護，大尺度的封裝保護困難很大，模具復雜且脫模過程艱難；第三，一般而言，如果要求壓電陶瓷換能器輻射大的能量，需要施加大的電壓信號，但一定規格尺度的壓電陶瓷是有功率容量的，大的電壓可能會破壞壓電陶瓷，多次激勵也會降低壓電性能。

目前的類似換能器并不能實現快速安裝和拆卸的，從而使得整個裝置的維護和檢修過程繁瑣，嚴重影響了現場的使用效率。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術的不足，提出一種大功率隨鉆單極子拼鑲結構聲波發射換能器，具體技術方案如下：

一種大功率隨鉆單極子拼鑲結構聲波發射換能器，其特征在于：包括由兩個半圓弧形骨架組成的圓筒形支撐結構(1)，在所述圓筒形支撐結構(1)的外圓周上沿軸向均勻開設有至少16個凹槽(2)，在所述凹槽(2)內設置有與所述凹槽(2)形狀相適應的壓電材料(3)；

在所述圓筒形支撐結構(1)外圓周上設置有玻璃纖維層(4)，在所述玻璃纖維層(4)外部設置有橡膠保護層(5)。

為更好的實現本實用新型，可進一步為：所述壓電材料(3)為條形結構，在所述壓電材料(3)的兩個表面鍍銀。

進一步地：所述玻璃纖維層(4)為將玻璃纖維布或者玻璃纖維絲浸潤環氧樹脂后，纏繞在圓筒形支撐結構(1)的外圓周，通過高溫固化，使得壓電材料(3)和圓筒形支撐結構(1)形成一體結構。

進一步地：所述凹槽(2)為條形凹槽，在所述凹槽(2)的四個角設置有定位結構。