声波测井相控方位接收换能器安装结构

摘要

本发明提供了一种声波测井相控方位接收换能器安装结构，其包括至少一个接收换能器支架，每个接收换能器支架包括第一段、第二段和连接在第一段与第二段之间的第三段，第一段和第二段均设有安装架、弹性垫和弹性套，安装架呈圆筒形，其外侧壁上凹设有多个分别用于容置接收换能器的凹槽，多个凹槽间隔设置且沿安装架的周向均匀分布，以使安装于凹槽内的多个接收换能器构成接收换能器组；弹性垫具有与凹槽匹配的形状，以垫设在凹槽与接收换能器之间；弹性套用于套设于接收换能器组外。本发明能安装阵列化的接收换能器，便于检测到信号，可实现对地层的三维信息进行探测，使接收换能器能自由振动，提高测量的准确性，且具有隔声减振效果。

权利要求

1.一种声波测井相控方位接收换能器安装结构，其特征在于，所述声波测井相控方位接收换能器安装结构包括至少一个接收换能器支架，每个所述接收换能器支架均包括第一段、第二段和连接在所述第一段与所述第二段之间的第三段，所述第一段和所述第二段均包括：安装架，呈圆筒形，所述安装架的外侧壁上凹设有多个分别用于容置所述接收换能器的凹槽，多个所述凹槽间隔设置且沿所述安装架的周向均匀分布，以使安装于所述凹槽内的多个所述接收换能器构成接收换能器组；

弹性垫，具有与所述凹槽匹配的形状，以垫设在所述凹槽与所述接收换能器之间；

弹性套，用于套设于所述接收换能器组外；

第一减振板，固定于所述安装架的中心孔内，且顶抵所述安装架的内侧壁。

2.如权利要求1所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其特征在于，所述第一段和所述第二段对称设置在所述第三段的两端，所述第一段和所述第二段还均包括安装板，所述安装板连接在所述安装架的远离所述第三段的一端，且与所述安装架间隔设置，所述凹槽的靠近所述第三段的一端为封闭端，所述凹槽的远离所述第三段的一端为开口端，所述接收换能器的一端抵靠所述封闭端，所述接收换能器的另一端位于所述开口端，所述接收换能器的另一端与所述安装板之间通过连接杆连接。

3.如权利要求2所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其特征在于，所述第一段和所述第二段还均包括引线筒，所述引线筒连接在所述安装板与对应的所述安装架之间，所述引线筒的周向开设有供所述接收换能器的信号线穿过的开孔。

4.如权利要求1所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其特征在于，所述弹性垫为氟橡胶垫，所述弹性套为氟橡胶皮圈。

5.如权利要求2所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其特征在于，所述第三段包括：隔离梁，连接在所述第一段的安装架与所述第二段的安装架之间；

第二减振板，固定在所述隔离梁上；

护套，套设于所述第二减振板外；

黄铜片，所述黄铜片固定在所述隔离梁上，且位于所述护套内。

6.如权利要求1所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其特征在于，所述接收换能器安装结构包括两组以上所述接收换能器组，且所述接收换能器组依次等间距排列。

7.如权利要求1至6任一项所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其特征在于，所述接收换能器安装结构包括两个以上所述接收换能器支架，两个以上所述接收换能器支架沿轴向依次连接，相邻的两所述接收换能器支架之间柔性连接，且相邻的两所述接收换能器支架之间周向固定。

8.如权利要求7所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其特征在于，相邻的两所述接收换能器支架之间通过非金属连接套连接，所述非金属连接套的内侧壁与所述接收换能器支架之间还套设有氟橡胶套。

9.如权利要求8所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其特征在于，所述非金属连接套的两端均具有沿径向向内凸伸的环形凸部，所述接收换能器支架的两端均设有供所述环形凸部嵌入的环形嵌槽，所述非金属连接套的两端面分别沿轴向凸伸有凸块，所述环形嵌槽靠近所述安装架的侧壁上设有供所述凸块嵌入的防转槽。

说明书

声波测井相控方位接收换能器安装结构

技术领域

[0001] 本发明涉及声波测井领域，尤其是一种用于方位声波测井仪的声波测井相控方位接收换能器安装结构。

背景技术

[0002] 随着油气勘探开发的难度增大和对勘探精度的要求越来越高，迫切要求开发具有三维探测功能的声波测井仪器。方位声波相控扫描测量技术能够实现对地层的三维信息进行探测，不但可以探测井旁裂缝或界面发育情况，还可以探测井外地质体的具体方位，通过三维展示方式，为地质学家提供精确的地质信息，为射孔定位、侧钻定位、后期酸化压裂等工程施工设计提供有力的支持，为解决复杂油气藏测井评价提供新的技术手段。

[0003] 相控方位接收换能器是方位声波相控扫描测量仪器的关键构成部件，为对地层的三维信息进行探测，有必要设计一种阵列化布置的相控方位接收换能器组的安装结构。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种声波测井相控方位接收换能器安装结构，用于安装阵列化的相控方位接收换能器组。

[0005] 为达到上述目的，本发明提出一种声波测井相控方位接收换能器安装结构，其包括至少一个接收换能器支架，每个所述接收换能器支架均包括第一段、第二段和连接在所述第一段与所述第二段之间的第三段，所述第一段和所述第二段均包括：安装架，呈圆筒形，所述安装架的外侧壁上凹设有多个分别用于容置所述接收换能器的凹槽，多个所述凹槽间隔设置且沿所述安装架的周向均匀分布，以使安装于所述凹槽内的多个所述接收换能器构成接收换能器组；弹性垫，具有与所述凹槽匹配的形状，以垫设在所述凹槽与所述接收换能器之间；弹性套，用于套设于所述接收换能器组外。

[0006] 如上所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其中，所述第一段和所述第二段对称设置在所述第三段的两端，所述第一段和所述第二段还均包括安装板，所述安装板连接在所述安装架的远离所述第三段的一端，且与所述安装架间隔设置，所述凹槽的靠近所述第三段的一端为封闭端，所述凹槽的远离所述第三段的一端为开口端，所述接收换能器的一端抵靠所述封闭端，所述接收换能器的另一端位于所述开口端，所述接收换能器的另一端与所述安装板之间通过连接杆连接。

[0007] 如上所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其中，所述第一段和所述第二段还均包括引线筒，所述引线筒连接在所述安装板与对应的所述安装架之间，所述引线筒的周向开设有供所述接收换能器的信号线穿过的开孔。

[0008] 如上所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其中，所述第一段和所述第二段还均包括第一减振板，所述第一减振板固定于所述安装架的中心孔内，且顶抵所述安装架的内侧壁。

[0009] 如上所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其中，所述弹性垫为氟橡胶垫，所述弹性套为氟橡胶皮圈。

[0010] 如上所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其中，所述第三段包括：隔离梁，连接在所述第一段的安装架与所述第二段的安装架之间；第二减振板，固定在所述隔离梁上；护套，套设于所述第二减振板外。黄铜片，所述黄铜片固定在所述隔离梁上，且位于所述护套内。

[0011] 如上所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其中，所述接收换能器安装结构包括两组以上所述接收换能器组，且所述接收换能器组依次等间距排列。

[0012] 如上所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其中，所述接收换能器安装结构包括两个以上所述接收换能器支架，两个以上所述接收换能器支架沿轴向依次连接，相邻的两所述接收换能器支架之间柔性连接或软连接，且相邻的两所述接收换能器支架之间周向固定。

[0013] 如上所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其中，相邻的两所述接收换能器支架之间通过非金属连接套连接，所述非金属连接套的内侧壁与所述接收换能器支架之间还套设有氟橡胶套。

[0014] 如上所述的声波测井相控方位接收换能器安装结构，其中，所述非金属连接套的两端均具有沿径向向内凸伸的环形凸部，所述接收换能器支架的两端均设有供所述环形凸部嵌入的环形嵌槽，所述非金属连接套的两端面分别沿轴向凸伸有凸块，所述环形嵌槽靠近所述安装架的侧壁上设有供所述凸块嵌入的防转槽。

[0015] 本发明的声波测井相控方位接收换能器安装结构的特点和优点是：

[0016] 1、本发明的声波测井相控方位接收换能器安装结构，通过设置圆筒形的安装架，并在安装架的外周壁上开设多个凹槽，实现阵列化的多个接收换能器的安装，从而便于检测到信号，且便于在探测时确定周向方位，通过在凹槽与接收换能器之间设置弹性垫，并在接收换能器组外套设弹性套，实现对接收换能器的软固定，不影响接收换能器的自由振动，使接收换能器在探测时取得理想的振型和振幅，提高接收换能器的灵敏度，保证测量准确性。

[0017] 2、本发明的声波测井相控方位接收换能器安装结构，采用多个接收换能器支架串联组合的形式，便于根据需要选择串联的接收换能器支架的个数，结构灵活，便于使用，而且相邻的两接收换能器支架之间采用软连接且周向固定的连接方式，便于隔声和减振。

[0018] 3、本发明的声波测井相控方位接收换能器安装结构，在接收换能器组内侧均设有第一减振板，在相邻的两接收换能器组之间还设有第二减振板，减振效果好，进一步保证接收换能器稳定工作，提高测量的准确性，同时还有助于提高安装结构的整体强度。

附图说明

[0019] 以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

[0020] 图1是本发明的声波测井相控方位接收换能器安装结构的立体示意图；

[0021] 图2是本发明的声波测井相控方位接收换能器安装结构的剖视图；

[0022] 图3是本发明中接收换能器支架的立体示意图；

[0023] 图4是本发明中接收换能器支架未安装护罩的立体示意图；

[0024] 图5是本发明中接收换能器支架的剖视图；

[0025] 图6是图2中沿A-A线的剖视图；

[0026] 图7是图2中沿B-B线的剖视图。

[0027] 主要元件标号说明：

[0028] 1     接收换能器支架

[0029] 11    第一段        12    第二段

[0030] 111   安装架

[0031] 1111  凹槽          1112  环形嵌槽

[0032] 112   弹性垫        113   弹性套

[0033] 114   安装板        115   接线柱

[0034] 116   连接杆        117   引线筒

[0035] 118   第一减振板

[0036] 119   环形嵌槽      1191  防转槽

[0037] 13    第三段

[0038] 131   隔离梁        132   第二减振板

[0039] 133   护套          134   黄铜片

[0040] 135   卡簧          136   缺口

[0041] 2     接收换能器

[0042] 3     非金属连接套

[0043] 31    环形凸部      32    凸块

[0044] 33    卡簧

[0045] 4     氟橡胶套

具体实施方式

[0046] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

[0047] 如图1、图2所示，本发明提供一种声波测井相控方位接收换能器安装结构，其包括至少一个接收换能器支架1，每个接收换能器支架1均包括第一段11、第二段12和连接在第一段11与第二段12之间的第三段13，第一段11和第二段12均包括安装架111、弹性垫112和弹性套113，安装架111呈圆筒形，安装架111的外侧壁上凹设有多个分别用于容置接收换能器2的凹槽1111，凹槽的数量例如为8个，多个凹槽1111间隔设置且沿安装架111的圆周方向均匀分布，以使分别安装于凹槽1111内的多个接收换能器2构成沿周向均匀分布的阵列化的环形接收换能器组，通过使接收换能器阵列化，可便于检测到信号，进而便于井下探测时对周向方位的确定；弹性垫112例如为氟橡胶垫，具有与凹槽1111匹配的形状，以垫设在凹槽1111与接收换能器2之间，通过设置具有弹性的弹性垫112，使接收换能器2能在凹槽1111中自由振动，而不受固定结构的约束，使接收换能器2在有能量激励时取得理想的振幅和振型，提高接收换能器2的灵敏度和测量准确性；弹性套113例如为氟橡胶皮圈，用于套设于接收换能器组外，既能可靠地固定接收换能器2，又不影响其自由振动，为避免弹性套113左右窜动，将弹性套113嵌入安装架内，例如沿安装架的周向开设横跨各凹槽1111的环形嵌槽1112，将弹性套嵌入该环形嵌槽1112内。

[0048] 本发明的声波测井相控方位接收换能器安装结构，是声波测井仪器的关键组成部分，其能安装阵列化的接收换能器组，从而便于检测到信号，可实现对地层的三维信息进行探测，通过设置弹性垫和弹性套实现对接收换能器的软固定，以使接收换能器能自由振动，提高接收换能器的灵敏度和测量准确性。

[0049] 如图2、图6所示，在一个优选的实施例中，第一段11和第二段12还均包括第一减振板118，第一减振板118固定于安装架111的中心孔内，且顶抵安装架111的内侧壁，第一减振板118通过增加整体结构的阻尼(消耗振动能量)对接收换能器支架1起到减振作用，同时还有助于提高结构的稳固性和强度。第一减振板118例如呈方形，具有弹性，例如由氟橡胶材料制成，第一减振板的表面具有凸块，通过过盈配合固定于安装架的中心孔内，第一减振板例如为4块，依次呈90度围绕。

[0050] 如图3至图5所示，在一个具体实施例中，第一段11和第二段12对称设置在第三段13的两端，第一段11和第二段12还均包括安装板114，安装板114连接在安装架111的远离第三段13的一端，且与安装架111间隔设置，凹槽1111的靠近第三段13的一端为封闭端，凹槽
1111的远离第三段13的一端为开口端，即凹槽呈顶部敞口、一端开口的簸箕形，对应地，弹性垫112也呈簸箕形，能对接收换能器2的底部和侧面进行隔离保护，接收换能器2的一端抵靠封闭端，接收换能器2的另一端位于开口端，并与安装板114之间通过铜丝连接杆116连接。

[0051] 其中，由于接收换能器的另一端并未抵靠凹槽内壁，也未固定在凹槽内，而是通过铜丝连接杆与安装板相连接，铜丝连接杆具有一定柔韧性，从而使接收换能器在凹槽内具有足够振幅，不影响其自由振动，进一步保证接收换能器测量的准确性，而若将接收换能器的两端或一端直接固定在凹槽内，接收换能器的振动必然会收到一定束缚。本发明中，通过设置接线柱、弹性垫和弹性套，实现对接收换能器的各个面均采用软固定，能确保接收换能器自由振动，提高测量准确性。

[0052] 具体是，安装板114呈圆环形，安装板114与安装架111同轴心，安装板114在与安装架111相对的端面上沿周向固定有多个接线柱115，接线柱例如为王字接线柱，接线柱的个数例如为16个，每两个接线柱对应一个接收换能器2，每个接收换能器2的另一端均具有两个耳孔，每个接线柱与对应的接收换能器的一个耳孔之间连接有一个铜丝连接杆116，铜丝连接杆的一端与王字接线柱焊接，铜丝连接杆的另一端与接收换能器的耳孔焊接。通过设置接线柱，便于安装和拆卸。

[0053] 如图3所示，在一个可行的技术方案中，第一段11和第二段12还均包括引线筒117，引线筒117连接在安装板114与对应的安装架111之间，引线筒117的周向开设有供接收换能器2的信号线穿过的开孔，开孔的数量例如为8个，沿引线筒的圆周方向均匀分布，开孔用于将信号线引入接收换能器支架的内部，对信号线起到保护作用，也使整体结构更简洁、紧凑。

[0054] 如图3、图4、图7所示，在另一个具体实施例中，第三段13包括隔离梁131、第二减振板132、护套133和黄铜片134，隔离梁131连接在第一段11的安装架111与第二段12的安装架之间，隔离梁131例如为两个，且二者之间具有间隔，隔离梁131上还设有缺口136；第二减振板132固定在隔离梁131上，用于对接收换能器支架减振，主要是增加了整体结构的阻尼(消耗振动能量)，第二减振板呈方形，由非金属材料制造，例如由胶木和/或氟橡胶材料制成，第二减振板上具有多个孔和多个凸块，第二减振板例如为多个且依次堆叠，相邻的第二减振板之间用螺钉固定，最后再由螺钉固定在两个隔离梁131上。

[0055] 护套133套设于第二减振板132外，用于保护第二减振板，为便于安装，将护套133设置为由两个半圆环形套对扣形成，两个半圆环形套对扣在隔离梁131两侧后，再将钢丝卡簧135套在两半圆环形套外将其固定，护套和第二减振板也具有一定的隔声作用，两个半圆环形套在对扣的侧壁上凸设有能嵌入缺口136内的凸部(如图3所示)，通过将凸部嵌入缺口内，将护套的位置固定，防止护套移动或转动；黄铜片134固定在隔离梁131上，且位于护套133内，黄铜片134的作用是传热、散热，能够对接收换能器起到保护作用，使其能够长时间稳定工作。

[0056] 再如图1所示，在一个优选的实施例中，接收换能器安装结构包括两个以上接收换能器支架1，两个以上接收换能器支架1沿轴向依次连接，相邻的两接收换能器支架1之间柔性连接、软连接或弹性连接，且相邻的两接收换能器支架之间周向固定。本发明采用多个接收换能器支架串联组合的形式，便于根据需要选择串联的接收换能器支架的个数，与现有的一体式接收换能器安装结构相比，本发明减振效果好，结构灵活，便于安装和使用，还可避免相邻接收换能器支架之间的振动影响；通过采用柔性连接，不仅具有减振作用，还具有隔声作用，防止声波在接收换能器支架之间传播而干扰测井效果，便于检测信号；通过将相邻的接收换能器支架周向固定，防止其相对转动，可保证测量的准确性，便于周向方位的准确确定。

[0057] 如图2所示，在一个可行的技术方案中，相邻的两接收换能器支架1之间通过非金属连接套3连接，非金属连接套3的内侧壁与接收换能器支架1之间还套设有氟橡胶套4，以减小支架之间的振动影响，通过非金属连接套和氟橡胶套实现两个接收换能器支架之间的柔性连接或软连接。非金属连接套3的材质例如为玻璃钢、聚醚醚酮或聚四氟乙烯等，由于非金属连接套的材质与氟橡胶套的材质声速参数差异大，可起到良好的隔声作用，且具有较高的强度，同时非金属材质的非金属连接套3还可以减少电信号的干扰。

[0058] 具体是，非金属连接套3的两端均具有沿径向向内凸伸的环形凸部31，接收换能器支架1的两端均设有供环形凸部31嵌入的环形嵌槽119，非金属连接套3的两端面分别沿轴向向外凸伸有凸块32，环形嵌槽119靠近安装架111的侧壁上设有供凸块31嵌入的防转槽1191，环形嵌槽119的另一个侧壁上罩设氟橡胶套4。通过设置凸块和防转槽，实现两个接收换能器支架之间的周向固定。本实施例中，安装板114即为环形嵌槽的侧壁，防转槽1191开设于安装板114上，凸块31沿轴向嵌入防转槽1191后，便可防止相邻的两接收换能器支架相对转动。

[0059] 为便于安装，将非金属连接套3也设置为由两个半圆环形套对扣形成，两个半圆环形套对扣后，再将钢丝卡簧33套在两半圆环形套外将其固定。

[0060] 本实施例中，接收换能器安装结构包括两组以上接收换能器组，每个接收换能器组的接收换能器沿圆周方向阵列，当接收换能器安装结构包括两个以上接收换能器支架1时，接收换能器安装结构包括4组以上接收换能器组，多个接收换能器组沿轴向阵列，且接收换能器组依次等间距排列。

[0061] 本发明的接收换能器安装结构用于安装于方位声波相控扫描测量仪，对地层的三维信息进行探测，本发明的设计综合考虑了接收换能器的数量、间距、隔声、信号质量、减震等多种因素，形成的接收换能器阵列可准确测定地层信息，为射孔定位、侧钻定位、后期酸化压裂等工程施工设计提供了有力的技术支持。

[0062] 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。