本實用新型涉及一種隨鉆聲波測井裝置，具體地講，本實用新型涉及石油鉆井行業(yè)隨鉆聲波測井儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨鉆聲波測井儀器工作在井下充滿液體的井眼中，對井眼周圍地層進(jìn)行測量，井眼周圍地層不同，則儀器測量得到的地層聲速也不相同。通過實時測量地層巖石縱波、橫波的速度，不僅可提供地層孔隙度，還能進(jìn)行巖石力學(xué)特性分析。

隨鉆聲波測井儀器通常包括發(fā)射探頭、接收探頭、隔聲體、發(fā)射電路和接收電路。發(fā)射探頭、發(fā)射電路和接收探頭、接收電路相隔一定距離分別安裝在隔聲體兩端，用來發(fā)射和接收聲波，并進(jìn)行信號處理計算。由于發(fā)射探頭產(chǎn)生的聲波除了沿井壁傳播之外，還會通過鉆鋌到達(dá)接收探頭，該鉆鋌模式波的幅度較大，會淹沒沿井壁傳播到接收探頭的滑行波，嚴(yán)重干擾地層聲波速度的測量，因此需要在發(fā)射探頭和接收探頭之間的鉆鋌上刻有凹槽，對鉆鋌模式波的幅度進(jìn)行衰減。

當(dāng)儀器放置于充液井筒內(nèi)時，發(fā)射電路為發(fā)射探頭提供激勵信號，使其發(fā)出聲波，聲波經(jīng)過井內(nèi)液體后，沿井壁傳播折射后到達(dá)接收探頭，在聲波傳播過程中，產(chǎn)生縱波、橫波、斯通利波等，這些波的傳播速度不同，它們分別按時間順序先后到達(dá)接收探頭。接收電路對接收到的信號進(jìn)行放大、濾波、采集，根據(jù)該不同成分的聲波分別到達(dá)不同接收探頭的時間差以及各個接收探頭之間的距離，通過多個接收探頭所接收到的陣列信號數(shù)據(jù)處理，利用STC算法處理，計算出地層的縱波、橫波、斯通利波等聲波速度。

在現(xiàn)有的隨鉆聲波儀器中，通常采用一體化鉆鋌結(jié)構(gòu)，發(fā)射探頭、接收探頭、隔聲體、發(fā)射電路和接收電路全部加工安裝在一根鉆鋌上。為了使接收信號中的縱波、橫波、斯通利波盡可能在時間上分離，從而提高接收電路利用STC算法計算不同聲波速度的精度，通常使發(fā)射探頭和接收探頭之間相隔較遠(yuǎn)，可達(dá)6米以上。另外，隨鉆聲波儀器通常采用陣列發(fā)射和接收，多個發(fā)射探頭、接收探頭以及配套復(fù)雜的發(fā)射電路和接收電路，使得儀器發(fā)射部分和接收部分的長度分別可達(dá)2米，從而使儀器的總長度在7米以上。儀器井下工作時，通常需要承受強(qiáng)烈的振動、沖擊和較大的扭矩，如果儀器整體長度較長，則其整體強(qiáng)度下降，容易發(fā)生變形，造成儀器故障，可靠性下降。另外，整根鉆鋌加工的精度控制要求高，加工難度增大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為避免一體化隨鉆聲波儀器總體長度較長，機(jī)械強(qiáng)度降低，受井下工作時的振動、沖擊和扭矩變化影響較大等問題，提供一種隨鉆聲波測井裝置，通過采用分體式結(jié)構(gòu)，提高儀器的可靠性，并降低加工難度。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種隨鉆聲波測井裝置包括發(fā)射短節(jié)、接收短節(jié)、隔聲體短節(jié)。

發(fā)射短節(jié)安裝至少一組發(fā)射換能器、發(fā)射電路模塊，發(fā)射換能器的引線與發(fā)射電路模塊相連。

接收短節(jié)安裝至少4組接收換能器、接收電路模塊，接收換能器的引線與接收電路模塊相連。

隔聲體短節(jié)的內(nèi)、外表面加工非周期性排列的圓環(huán)形凹槽，隔聲體短節(jié)通過絲扣分別與發(fā)射短節(jié)和接收短節(jié)連接在一起；發(fā)射電路模塊與接收電路模塊之間連接有信號線，信號線分別跨越各自短節(jié)與隔聲體的絲扣連接處。

發(fā)射短節(jié)及接收短節(jié)與隔聲體短節(jié)相連的一端以及隔聲體短節(jié)兩端均加工有跨短節(jié)連線倉和滑環(huán)連接器。

隔聲體短節(jié)內(nèi)居中安裝過線管，過線管內(nèi)部為發(fā)射電路模塊和接收電路模塊之間的信號連接線。

導(dǎo)引套固定在隔聲體短節(jié)兩端，過線管兩端安裝有密封圈，插入導(dǎo)引套內(nèi)，并與導(dǎo)引套中部的徑向通孔和隔聲體兩端的跨短節(jié)連線倉相通，跨短節(jié)連線倉內(nèi)部加工有過線孔通向滑環(huán)連接器，過線管內(nèi)部的信號線與滑環(huán)連接器相連。

當(dāng)所述三個短節(jié)通過絲扣連接時，滑環(huán)連接器之間相互導(dǎo)通。

發(fā)射換能器和接收換能器可以是單極子換能器，也可以是多極子換能器。

本實用新型所述的測井裝置具有的有益效果是：本實用新型采用分體式結(jié)構(gòu)，儀器分為發(fā)射器、接收器和隔聲體等3個獨立短節(jié)，通過連接組合為儀器整體，能夠承受井下工作時的振動、沖擊和扭矩變化，提高儀器的可靠性，可根據(jù)應(yīng)用需要，增減每個短節(jié)的長度，降低加工難度。

附圖說明

圖1為隨鉆聲波測井裝置示意圖；

圖2為換能器組件局部剖面示意圖；

圖3為隔聲體短節(jié)的過線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為滑環(huán)連接器剖面示意圖。

其中：1為發(fā)射短節(jié)，2為接收短節(jié)，3為隔聲體短節(jié)，4為發(fā)射換能器，5為發(fā)射電路模塊，6為發(fā)射電路蓋板，7為發(fā)射端連線倉，8為接收換能器，9為接收電路模塊，10為接收電路蓋板，11為接收端連線倉，12為跨短節(jié)連線倉，13為壓電陶瓷片，14為環(huán)氧樹脂基板，15耐高溫橡膠，16為過線管，17為隔聲橡膠圈，18為扶正器，19為導(dǎo)引套，20為滑環(huán)連接器，21為非金屬環(huán)，22為金屬滑環(huán)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳述。

如圖1所示，本實用新型包括具有空心圓柱體形狀的發(fā)射短節(jié)1、接收短節(jié)2、隔聲體短節(jié)3，隔聲體短節(jié)3位于發(fā)射短節(jié)1和接收短節(jié)2之間，三個短節(jié)之間通過絲扣連接在一起。

發(fā)射短節(jié)1為一個2～3米的短鉆鋌，兩端分別加工有公、母絲扣，發(fā)射短節(jié)1上分別安裝至少一組發(fā)射換能器4組件、發(fā)射電路模塊5、發(fā)射端連線倉7。發(fā)射換能器4由多個圓弧狀的聲波發(fā)射模塊組成，在圖2所示的實施例中，發(fā)射換能器4由兩個半圓形聲波發(fā)射模塊組成，每個聲波發(fā)射模塊內(nèi)包括至少1個耐高溫發(fā)射型壓電陶瓷片13，利用環(huán)氧樹脂基板14和耐高溫橡膠15硫化成型，每個壓電陶瓷片13有兩根引線從模塊中引出，與發(fā)射電路模塊5相連。發(fā)射換能器4可以是單極子換能器，也可以是多極子換能器，以適應(yīng)軟、硬地層的縱波和橫波測量。聲波發(fā)射模塊的半徑與發(fā)射端鉆鋌的外徑相同，厚度為15～30mm，寬度為100～200mm。2個聲波發(fā)射模塊相對鑲嵌安裝在鉆鋌的外壁凹槽內(nèi)，構(gòu)成一組發(fā)射器。為提高聲波發(fā)射能量，可安裝多組發(fā)射換能器4。聲波發(fā)射模塊外面安裝半圓形保護(hù)罩，保護(hù)罩固定在鉆鋌壁上，保護(hù)罩表面刻有多個回形槽。聲波發(fā)射模塊發(fā)出的聲波通過環(huán)氧樹脂基板14、耐高溫橡膠15耦合，再經(jīng)過保護(hù)罩表面的回形槽之后向外發(fā)射出去。在發(fā)射換能器4遠(yuǎn)離隔聲體短節(jié)的一側(cè)，加工有電路槽，發(fā)射電路模塊5通過發(fā)射電路蓋板6密封安裝在電路槽內(nèi)，聲波發(fā)射模塊的引線在發(fā)射端連線倉7內(nèi)通過高壓密封連接器與發(fā)射電路模塊5相連。

接收短節(jié)2與發(fā)射短節(jié)1的結(jié)構(gòu)類似，是一個2～4米的短鉆鋌，兩端分別加工有公、母絲扣，接收短節(jié)2上分別安裝接收換能器8組件、接收電路模塊9、接收端連線倉11。接收換能器8同樣由兩個半圓形聲波接收模塊組成，外形和安裝方式與發(fā)射換能器4相同。每個聲波接收模塊內(nèi)包括2至10個耐高溫接收型壓電陶瓷片13，利用環(huán)氧樹脂基板14和耐高溫橡膠15硫化成型，每個壓電陶瓷片13有兩根引線從模塊中引出。接收換能器8可以是單極子換能器，也可以是多極子換能器，以適應(yīng)軟、硬地層的縱波和橫波測量。為提高聲波接收的處理效果，接收換能器8的數(shù)量至少4組。接收電路模塊安裝在接收換能器8遠(yuǎn)離隔聲體短節(jié)的一側(cè)，安裝方式與發(fā)射電路模塊相同。接收電路模塊9通過接收電路蓋板10密封安裝，聲波接收模塊的引線在接收端連線倉11內(nèi)通過高壓密封連接器與接收電路模塊9相連。

隔聲體短節(jié)3由空心圓柱形鉆鋌制成，兩端分別加工有公、母絲扣，在鉆鋌外表面加工多個非周期性排列的圓環(huán)形凹槽。由于圓環(huán)形凹槽使鉆鋌表面發(fā)生突變，導(dǎo)致阻抗失配，沿鉆鋌傳播的波發(fā)生反射和干涉使鉆鋌模式波被衰減，從而減小鉆鋌模式波的幅度。圓環(huán)形凹槽的寬度不同對鉆鋌模式波的隔聲效果不同。當(dāng)凹槽寬度為某一頻率處鉆鋌模式波波長的1/4奇數(shù)倍時，凹槽對鉆鋌模式波有最大隔聲量；當(dāng)凹槽寬度為鉆鋌模式波波長的1/2偶數(shù)倍時，凹槽對鉆鋌模式波的隔聲量最小。由于凹槽的隔聲量隨頻率的變化而變化，因此采用寬度不同的凹槽組合或者軸向間距不等的同等寬度凹槽組合，最大限度地衰減鉆鋌模式波。雖然增加凹槽數(shù)量和寬度有利于減小鉆鋌模式波，但同時會增加鉆鋌長度，降低鉆鋌強(qiáng)度，因此凹槽寬度、深度和數(shù)量受到限制，具體數(shù)值由隔聲體的隔聲效果、所用鉆鋌材料、隔聲體最大外徑確定，為了更好地衰減鉆鋌模式波，隔聲體長度至少大于2米。本實施例中，隔聲體短節(jié)選用普通鉆鋌材料，長度3.6米，最大外徑178mm，則凹槽寬度為10～30mm，凹槽深度為5～15mm，凹槽數(shù)量為8個，凹槽間距為60～120mm。

在隨鉆聲波測井儀器中，發(fā)射電路和接收電路分別產(chǎn)生發(fā)射和接收的控制時序，接收電路還作為儀器系統(tǒng)控制中心，實現(xiàn)發(fā)射和接收信號之間的同步，因此，發(fā)射端和接收端之間需要連接有數(shù)據(jù)通信線和控制信號線。圖3所示的實施例為隔聲體短節(jié)3的過線結(jié)構(gòu)示意圖。由于鉆鋌隔聲體刻有凹槽，因此無法在隔聲體表面或其壁中加工走線孔，為實現(xiàn)發(fā)射端和接收端之間的貫通連線，在一體化鉆鋌結(jié)構(gòu)的儀器中，可采用多種方式，如泥漿流道中的過線管直接將發(fā)射端和接收端連接起來，但是在本實用新型所述的裝置中，由于存在跨短節(jié)連接的問題，因此采用過線管結(jié)合滑環(huán)連接的過線方式。

在隔聲體短節(jié)3的中心孔內(nèi)安裝有空心圓柱形過線管16，其中部固定安裝橡膠扶正器18，使過線管16居中，避免強(qiáng)烈震動。過線管16內(nèi)部為連接發(fā)射端和接收端的耐高溫信號線。過線管16兩端安裝有密封圈，插入導(dǎo)引套19內(nèi)，并與導(dǎo)引套19中部的徑向通孔相通，導(dǎo)引套19通過螺栓固定在隔聲體短節(jié)3上，并使其通孔兩端通向隔聲體短節(jié)3兩端的跨短節(jié)連線倉，跨短節(jié)連線倉上面安裝密封蓋板，其內(nèi)部加工有過線孔通向短節(jié)端部的滑環(huán)連接器20，信號線與滑環(huán)連接器20相連?？刹捎貌煌绞降幕h(huán)連接器，包括鉆鋌絲扣滑環(huán)連接器、公母插頭式中心滑環(huán)連接器。圖4所示的實施例為隔聲體短節(jié)的絲扣滑環(huán)連接器20剖面結(jié)構(gòu)示意圖。隔聲體短節(jié)端部鑲嵌有玻璃鋼非金屬環(huán)21，并在其上鑲形銅金屬滑環(huán)22，金屬滑環(huán)22與過線管16內(nèi)的導(dǎo)線相連。

發(fā)射短節(jié)1和接收短節(jié)2與隔聲體短節(jié)3連接的端部同樣加工有跨短節(jié)連線倉，且連接絲扣處安裝有滑環(huán)連接器20，跨短節(jié)連線倉與發(fā)射短節(jié)1和接收短節(jié)2各自的電路槽之間均加工有細(xì)長通孔，發(fā)射電路模塊5和接收電路模塊9的引出線分別通過各自的跨短節(jié)連線倉到達(dá)滑環(huán)連接器20。當(dāng)三個短節(jié)連接在一起時，金屬滑環(huán)22之間相互接觸在一起，發(fā)射電路和接收電路之間即可實現(xiàn)貫通連線。