本發(fā)明屬于隨鉆測井測量裝置領域，具體涉及一種適用于隨鉆方位聲波測井的接收裝置。

背景技術：

隨著油氣田鉆井規(guī)模的不斷擴大及科學技術的發(fā)展。特別是隨鉆測井技術的飛速發(fā)展，迫切需要當前先進的科學技術在油氣田開采中發(fā)揮其重要作用。隨鉆方位聲波測井技術是隨鉆測井技術的方法之一。隨鉆聲波測井實現了在鉆井的同時進行聲波測井，相對于電纜測井，隨鉆聲波測井獲得的數據受鉆井液侵入影響小，更能有效的探測井壁地層的巖性、物性和儲集層參數。通過隨鉆聲波測井儀器獲得地層縱波和橫波速度。建立孔隙壓力梯度和滲透率，評估井眼穩(wěn)固性，解釋巖性變化，檢測井眼中流體的流動影響，從而為鉆井作業(yè)提供重要的地質導向信息。但由于隨鉆聲波測井受鉆具噪聲、鉆井液循環(huán)造成和鉆停波的影響，為了獲得高質量的數據，鉆鋌隔聲、高精度測量、大功率聲波發(fā)射和高靈敏度聲波接收等技術至關重要。然而在實際應用中由于牽扯到聲波換能器的安裝、防水、壓力失衡以及低頻和輕小型的矛盾等問題，換能器發(fā)射、接收裝置的研制已成為瓶頸難題。

目前隨鉆方位聲波信號接收換能器封裝結構主要采用兩種結構方案:

（1）基于紐扣式接收換能器的隨鉆聲波接收裝置。該種基于紐扣式換能器的隨鉆聲波接收裝置可適用于單極子、偶極子及多極子隨鉆聲波儀器，由于所采用的紐扣式接收換能器具有較高的接收靈敏度，因此在隨鉆測井中能夠很好的接收聲波發(fā)射裝置發(fā)射的聲波信號。由于該種紐扣式接收換能器結構的特殊性導致換能器在使用過程中容易產生破壞。

（2）基于環(huán)形灌封接收換能器的隨鉆聲波接收裝置。該種基于環(huán)形灌封接收換能器的隨鉆聲波接收裝置由于多個換能器封裝于同一個環(huán)形帶且相互之間并聯連接。該種接收裝置多用于單極子隨鉆聲波儀器當中。

存在的問題是：

基于紐扣式接收換能器的隨鉆聲波接收裝置由于紐扣式接收換能器在使用過程中容易產生損壞，容易造成接收裝置失效，且由于換能器在安裝于內部電子倉骨架的同時實現與鉆鋌的高壓密封，該種結構增加了內部電子倉骨架與外部鉆鋌的加工及裝配要求。此外，該接收裝置需要串接專門的隨鉆井徑測量裝置進行井徑測量，對儀器的連接和可靠性提出了極高的要求。而基于環(huán)形灌封接收換能器的隨鉆聲波接收裝置多用于單極子隨鉆聲波儀器當中。

在隨鉆井徑測量方面，傳統(tǒng)超聲探距傳感器在進行結構封裝時，需采用液壓平衡裝置進行探距傳感器的封裝。而液壓封裝完成后體積較大，通常只能直接安裝于電子倉或者內部骨架當中。從而占用鉆鋌內部水眼空間，導致結構復雜，同時可靠性降低。

技術實現要素：

基于上述問題，本發(fā)明提供了一種隨鉆方位聲波測井接收裝置，該接收裝置將隨鉆井徑測量系統(tǒng)及隨鉆方位聲波接收系統(tǒng)集成到一根鉆鋌當中，通過聲波換能器及超聲探距傳感器的模塊化封裝，并進行密封結構設計，實現聲波換能器及超聲探距傳感器與高壓泥漿的隔離。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：

一種適用于隨鉆方位聲波測井的接收裝置，所述接收裝置包括鉆鋌本體1、電路安裝骨架8、隨鉆井徑測量系統(tǒng)和隨鉆方位聲波接收系統(tǒng)，所述電路安裝骨架8位于所述鉆鋌本體1的內部；

所述隨鉆方位聲波接收系統(tǒng)包括接收換能器6、密封連接器7、前置處理電路模塊9和用于處理換能器信號的第一接收信號處理電路10-1，接收換能器6通過密封連接器7和前置處理電路模塊9電連接，前置處理電路模塊9和第一接收信號處理電路10-1電連接；

所述隨鉆井徑測量系統(tǒng)包括探距傳感器15、至少一套插接組件、電連接器19和用于處理探距傳感器信號的第二接收信號處理電路10-2，探距傳感器15通過至少一套插接組件和電連接器19電連接，電連接器19和第二接收信號處理電路10-2電連接；

電路安裝骨架8的兩端分別通過MWD轉接頭3和尾部鎖緊結構實現和鉆鋌本體1相連；

所述接收換能器6、密封連接器7、前置處理電路模塊9、探距傳感器15、至少一套插接組件、電連接器19高壓密封安裝在所述鉆鋌本體1上；

所述第一接收信號處理電路10-1和所述第二接收信號處理電路10-2分別安裝在所述電路安裝骨架上；

所述前置處理電路模塊9包括信號放大模塊和模數轉換模塊。

進一步地，所述接收換能器6包括方位傳感器和方位傳感器的封裝結構，所述封裝結構由環(huán)氧樹脂灌封形成實現方位傳感器的高壓密封，接收換能器6并通過固定裝置一安裝于鉆鋌本體1，接收換能器6的接收信號線通過封裝裝置引出并與密封連接器7連接。

進一步地，所述探距傳感器15和所述前置處理電路模塊9分別經固定裝置二和固定裝置三固定在鉆鋌本體1上，并在固定裝置二和固定裝置三外設置密封圈實現高壓密封；固定裝置二上設有孔，探距傳感器15的信號線通過固定裝置二上的孔引出固定裝置二并和插接組件連接。

進一步地，所述第一接收信號處理電路10-1連接有電連接插件，所述前置處理電路模塊9通過信號線和電連接插件相連，實現和所述第一接收信號處理電路10-1的電連接。

進一步地，所述尾部鎖緊結構包括兩個截面為三角形的漲緊半環(huán)11、一個鎖緊環(huán)12和安裝螺釘，兩個漲緊半環(huán)11分別通過三角形的斜面與所述電路安裝骨架8配合，漲緊半環(huán)2由鈹青銅材料制成，鎖緊環(huán)12通過螺釘與電路安裝骨架8連接；在安裝時，通過螺釘的擰緊力，作用于鎖緊環(huán)12向左側運動，從而推動漲緊半環(huán)2沿著電路安裝骨架8斜面向左運動，漲緊半環(huán)在向左運動的同時，兩個半環(huán)構成的圓柱面直徑增大，從而實現與鉆鋌本體1的鎖緊。

進一步地，接收換能器6的封裝結構為外部一側為弧面的結構，所述固定裝置一與接收換能器6接觸的面同樣為弧面。

進一步地，所述MWD轉接頭3的一端和所述電路安裝骨架8通過定位裝置鎖緊成一整體結構；MWD轉接頭3的另一端與鉆鋌本體1的水眼實現高壓密封；電路安裝骨架8與MWD轉接頭3連接的位置高壓密封。

進一步地，所述電連接器19為雙芯電連接器，每套插接組件包括相互匹配的雙芯插座、雙芯同軸密封插針和雙芯密封插座，接收裝置所用插接組件的套數根據探距傳感器15與第二接收信號處理電路10-2間的情況設置，在實現所有連接位置密封的情況下，套數盡量少設置。

進一步地，所述接收裝置包含三個相互獨立的隨鉆井徑測量系統(tǒng)，其中三個探距傳感器15在所述鉆鋌本體1的周向上均勻分布，三個探距傳感器采用相互獨立的信號傳輸通道及密封通道進行信號傳輸，提高了超聲探距傳感器井下使用的可靠性。

進一步地，所述接收裝置包含12個接收換能器6，12個接收換能器分為兩個接收陣列，每個接收陣列由6個接收換能器組成，兩個接收陣列在鉆鋌本體1上成180度分布，每個接收換能器采用獨立的換能器封裝及前置信號處理電路。

本發(fā)明的有益技術效果：該種適用于隨鉆方位聲波測井的接收裝置可應用于偶極子及多極子隨鉆方位聲波儀器聲波接收系統(tǒng)。該接收裝置將隨鉆井徑測量系統(tǒng)及隨鉆方位聲波接收系統(tǒng)集成到一根鉆鋌當中，通過聲波換能器及超聲探距傳感器的模塊化封裝，并進行密封結構設計，實現聲波換能器及超聲探距傳感器與高壓泥漿的隔離。通過對與換能器連接的高密封連接器及密封連接結構的設計實現信號在鉆鋌及泥漿中的傳輸。此外，模塊化設計的接收換能器、超聲探距換能器及前置信號處理電路，為微弱聲波信號的接收提取提供、傳輸了一種有利的解決方案。

附圖說明

圖1、一種適用于隨鉆方位聲波測井的接收裝置示意圖；

圖2、電子骨架鎖緊結構示意圖；

圖3、一種適用于隨鉆方位聲波測井的接收裝置裝配示意圖；

圖4、接收換能器結構示意圖；

圖中，1.鉆鋌本體、2-1.第一密封圈、3.MWD轉接頭、4.定位銷、2-2.第二密封圈、5.密封定位銷、6.接收換能器、7.密封連接器、8.電路安裝骨架、9.前置處理電路模塊、10-1.第一接收信號處理電路、2-3.第三密封圈、11.漲緊半環(huán)、12.鎖緊環(huán)、2-4.第四密封圈、13.探距傳感器密封蓋、14.擋圈、15.探距傳感器、2-5.第五密封圈、16-1.第一雙芯插座、17-1.第一雙芯同軸密封插針、18-1.第一雙芯密封插座、16-2.第二雙芯插座、17-2.第二雙芯同軸密封插針、18-2.第二雙芯密封插座、19.雙芯電連接器、20.密封連接蓋、10-2.第二接收信號處理電路、6-1.傳感器、6-2.傳感器的封裝結構。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

相反，本發(fā)明涵蓋任何由權利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

實施例1

一種隨鉆方位聲波測井的接收裝置，主要由隨鉆井徑測量系統(tǒng)及隨鉆方位聲波接收系統(tǒng)構成。如圖1所示，接收裝置主要包括：包括鉆鋌本體1、電路安裝骨架8、隨鉆井徑測量系統(tǒng)和隨鉆方位聲波接收系統(tǒng)，所述電路安裝骨架8位于所述鉆鋌本體1的內部；

所述隨鉆方位聲波接收系統(tǒng)包括接收換能器6、密封連接器7、前置處理電路模塊9和用于處理換能器信號的第一接收信號處理電路10-1，接收換能器6通過密封連接器7和前置處理電路模塊9電連接，前置處理電路模塊9和第一接收信號處理電路10-1電連接；

所述隨鉆井徑測量系統(tǒng)系統(tǒng)包括探距傳感器15、至少一套插接組件、電連接器19和用于處理探距傳感器信號的第二接收信號處理電路10-2，探距傳感器15通過兩套插接組件和電連接器19電連接，電連接器19和第二接收信號處理電路10-2電連接；

具體隨鉆方位聲波測井的接收裝置包括以下部件：鉆鋌本體1、第一密封圈2-1、MWD轉接頭3、定位銷4、第二密封圈2-2、密封定位銷5、接收換能器6、密封連接器7、電路安裝骨架8、前置處理電路模塊9、第一接收信號處理電路10-1、第三密封圈2-3、漲緊半環(huán)11、鎖緊環(huán)12、第四密封圈2-4、探距傳感器密封蓋13、擋圈14、探距傳感器15、第五密封圈2-5、第一雙芯插座16-1、第一雙芯同軸密封插針17-1、第一雙芯密封插座18-1、第二雙芯插座16-2、第二雙芯同軸密封插針17-2、第二雙芯密封插座18-2、雙芯電連接器19、密封連接蓋20、第二接收信號處理電路10-2。

其中， MWD轉接頭3的一端和電路安裝骨架8通過定位裝置鎖緊成一整體結構；MWD轉接頭3的另一端與鉆鋌本體1的水眼實現高壓密封；電路安裝骨架8與MWD轉接頭3連接的位置高壓密封。具體為電路安裝骨架8與MWD轉接頭3通過周向均勻分布的3個定位銷4鎖緊成一整體結構，MWD轉接頭3與電路安裝骨架8連接位置安裝第二密封圈2-2實現與中間水眼的高壓密封；MWD轉接頭3另一端與鉆鋌本體1通過第一密封圈2-1實現與鉆鋌本體1中水眼的高壓密封；電路安裝骨架8通過徑向90度分布的兩個密封定位銷5實現周向定位，同時該密封定位銷5與鉆鋌本體通過密封圈實現高壓密封，阻擋外部泥漿進入電路安裝骨架8，電路安裝骨架8另一端通過第三密封圈2-3實現高圧密封。這樣，電路安裝骨架8通過第一密封圈2-1、第二密封圈2-2及第三密封圈2-3實現與內部水眼的高圧密封。此外，電路安裝骨架8通過尾部鎖緊結構與鉆鋌本體1實現緊固連接，如圖2所示，尾部鎖緊結構主要由兩個截面為三角形的漲緊半環(huán)11、一個鎖緊環(huán)12及安裝螺釘構成，兩個漲緊半環(huán)11分別通過三角形的斜面與電路安裝骨架8配合，漲緊半環(huán)2由鈹青銅材料制成，鎖緊環(huán)12通過螺釘與電路安裝骨架8連接。在安裝時，通過螺釘的擰緊力，作用于鎖緊環(huán)12向左側運動，從而推動漲緊半環(huán)2沿著電路安裝骨架8斜面向左運動，漲緊半環(huán)在向左運動的同時，兩個半環(huán)構成的圓柱面直徑增大，從而實現與鉆鋌本體1的鎖緊。

該隨鉆方位聲波測井的接收裝置其隨鉆方位聲波接收系統(tǒng)主要由12個接收換能器構成。6個接收換能器組成一個接收陣列，兩個接收陣列成180度分布。每個接收換能器采用獨立的換能器封裝及前置信號處理電路，換能器采用環(huán)氧樹脂灌封工藝灌封，可在泥漿環(huán)境中使用。其結構如圖4所示。接收換能器6通過固定裝置一安裝于鉆鋌本體1，固定裝置一為壓蓋，其接收信號線通過密封連接器7引入到前置處理電路模塊9，其中密封連接器7通過擋圈固定于鉆鋌本體1，該密封連接器7在實現信號傳輸的同時阻止外部的高壓泥漿進入前置處理電路模塊9；前置處理電路模塊9通過固定裝置三固定于鉆鋌本體1，固定裝置三為擋圈，并通過信號線與電路安裝骨架8上的第一接收信號處理電路10-1連接。該前置處理電路模塊9同樣通過O型密封圈與外部泥漿實現高圧密封。此外，前置處理電路模塊9采用圓柱型截面，并通過擋圈固定的結構，在井下強振動條件下不會脫落，提高了結構可靠性。該種封裝方式特別適用于偶極子及多極子隨鉆聲波儀器。

該隨鉆方位聲波測井的接收裝置其隨鉆井徑測量系統(tǒng)采用120°均勻分布的三個超聲探距傳感器進行井徑測量，同時三個超聲探距傳感器采用相互獨立的信號傳輸通道及密封通道進行信號傳輸，提高了超聲探距傳感器井下使用的可靠性。該超聲探距傳感器采用模塊化設計，探距傳感器15通過固定裝置二固定在鉆鋌本體上，固定裝置二包括探距傳感器密封蓋13和擋圈14，探距傳感器15安裝于探距傳感器密封蓋13，并通過擋圈14固定，探距傳感器15與探距傳感器密封蓋13之間通過第五密封圈2-5實現高壓密封，探距傳感器密封蓋13通過螺釘安裝于鉆鋌本體1，并通過第四密封圈2-4實現密封。探距傳感器15通過兩套插接組件和電連接器19電連接，兩套插接組件包括第一雙芯插座16-1、第一雙芯同軸密封插針17-1、第一雙芯密封插座18-1、第二雙芯插座16-2、第二雙芯同軸密封插針17-2、第二雙芯密封插座18-2。探距傳感器15信號線通過探距傳感器密封蓋13上側開的小孔將信號線引出，并與第一雙芯插座16-1連接。第一雙芯同軸密封插針17-1通過螺紋安裝于鉆鋌本體1，并通過O型密封圈與外部泥漿實現密封。第一雙芯同軸密封插針17-1一側與第一雙芯插座16-1插接，一側與第一雙芯密封插座18-1插接實現信號傳輸，其中第一雙芯密封插座18-1浸泡于泥漿當中。第一雙芯密封插座18-1通過信號線與第二雙芯密封插座18-2連接，第二雙芯同軸密封插針17-2安裝于密封連接蓋20中，其內部通過自身O型密封圈實現與泥漿密封，外部通過密封連接蓋20上的O型密封圈實現與泥漿密封。第二雙芯同軸密封插針17-2一側與第二雙芯密封插座18-2連接，一側與第二雙芯插座16-2連接。其中第二雙芯密封插座18-2浸泡于泥漿當中。第二雙芯插座16-2在密封連接蓋20內部通過信號線與雙芯電連接器19連接，并通過雙芯電連接器19將探距傳感器15的信號傳入第二接收信號處理電路10-2。

如圖3所示，適用于隨鉆方位聲波測井的接收裝置具體裝配過程如下：

第一：①第一密封圈2-1、第二密封圈2-2安裝于MWD轉接頭3，密封圈上涂抹潤滑脂；②將電路安裝骨架8與MWD轉接頭3組合，通過3個周向均勻分布的定位銷4鎖緊，定位銷通過卡環(huán)固定；③組裝完成后將電路安裝骨架8與MWD轉接頭3一同插入鉆鋌本體1，在插入過程中旋轉電路安裝骨架8，將電路安裝骨架8上的定位孔與鉆鋌本體1上的定位銷孔對齊；④裝入密封定位銷5，將鉆鋌本體1與電路安裝骨架8定位；⑤安裝尾部鎖緊結構即漲緊半環(huán)11和鎖緊環(huán)12將電路安裝骨架8鎖緊。

第二：①將密封連接器7用擋圈固定于鉆鋌本體1，并將密封連接器7末端的信號線經小孔與前置處理電路模塊9中的處理電路連接；②將接收換能器6通過壓蓋安裝于鉆鋌本體1，并將其信號線與密封連接器7相連；③將前置處理電路模塊9的多芯連接器與電路安裝骨架8上的連接器連接；④將前置處理電路模塊9通過擋圈固定于鉆鋌本體。按同樣的順序依次安裝其余接收換能器。

第三：①將第一雙芯插座16-1與第一雙芯同軸密封插針17-1插接，并將第一雙芯插座16-1尾部信號線從小孔傳出與探距傳感器15信號線通過錫焊連接；②將第一雙芯同軸密封插針17-1安裝于鉆鋌本體，第一雙芯插座16-1一側安裝于鉆鋌內部；③將第四密封圈2-4、第五密封圈2-5安裝于探距傳感器密封蓋13，密封圈上均涂抹潤滑脂，再將探距傳感器15安裝于探距傳感器密封蓋13，將其信號線由探距傳感器密封蓋13上小孔引出與第一雙芯插座16-1尾部信號線通過錫焊連接；④將探距傳感器密封蓋13通過螺釘安裝于鉆鋌本體1；⑤將第二雙芯插座16-2與第二雙芯同軸密封插針17-2插接，第二雙芯同軸密封插針17-2安裝于密封連接蓋20中，將第二雙芯插座16-2尾部信號線在密封連接蓋20內部與雙芯電連接器19信號線通過錫焊連接，連接完成后將雙芯電連接器19與電路安裝骨架8上的插座對接，并將密封連接蓋20通過螺釘安裝于鉆鋌本體1；⑥將第一雙芯密封插座18-1與第二雙芯密封插座18-2分別與第一雙芯同軸密封插針17-1和第二雙芯同軸密封插針17-2連接，并安裝密封連接蓋20。按同樣的順序安裝其余兩個探距傳感器。