一種超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)，在本發(fā)明實施例所提供的超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)中，至少包括多組換能器組、腔體和電機，每組換能器組至少包括一個換能器；其中，腔體用于密封多組換能器組和電機，且腔體上有多個透聲窗，每個透聲窗分別與每個換能器一一對應，以便換能器通過透聲窗進行聲波的發(fā)送和接收；電機用于為超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)提供動力，包括為多組換能器組提供旋轉(zhuǎn)動力；每個換能器旋轉(zhuǎn)一周獲取待測井的部分成像數(shù)據(jù)，以便將每個換能器獲取的成像數(shù)據(jù)進行偏移處理，進而獲得在同一水平面上待測井一周的成像數(shù)據(jù)。本發(fā)明所提供的超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)在保證正常使用的同時，保證了超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)部分的機械強度。
【專利說明】
一種超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及聲學測井領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]超聲成像測井儀器一般由聲學系統(tǒng)、信號采集、信號傳輸和地面處理與顯示四部分組成，聲學系統(tǒng)部分有一個能旋轉(zhuǎn)的超聲探頭(或換能器)構(gòu)成，該探頭兼作發(fā)射探頭和接收探頭。將測量的反射波幅度和傳播時間按井眼內(nèi)360°方位以圖像顯示，可以分析井壁巖性及表面特征(包括裂縫、孔洞和沖蝕帶)，也可用來觀察套管內(nèi)壁的變化。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，超聲成像測井儀器中將旋轉(zhuǎn)換能器置于一起底部，使得旋轉(zhuǎn)換能器部分與外界接觸，但此種方式需要做動密封，并且旋轉(zhuǎn)部分比較脆弱、易損壞;或者將旋轉(zhuǎn)換能器置于儀器中間位置，將儀器中旋轉(zhuǎn)換能器對應的位置由原來的金屬材料替換為透聲材料，旋轉(zhuǎn)換能器可在透聲材料所形成的短節(jié)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，但短節(jié)部分機械強度相對較差，尤其在儀器直徑較小時，很容易發(fā)生問題、損壞。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例提供了一種超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)，至少包括多組換能器組、腔體和電機，每組換能器組至少包括一個換能器;其中，
[0005]腔體用于密封多組換能器組和電機，且腔體上有多個透聲窗，每個透聲窗分別與每個換能器一一對應，以便換能器通過透聲窗進行聲波的發(fā)送和接收；電機用于為超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)提供動力，包括為多組換能器組提供旋轉(zhuǎn)動力;每個換能器旋轉(zhuǎn)一周獲取待測井的部分成像數(shù)據(jù)，以便將每個換能器獲取的成像數(shù)據(jù)進行偏移處理，進而獲得在同一水平面上待測井一周的成像數(shù)據(jù)。
[0006]可選地，在上述超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)中，透聲窗的材料為聚四氟乙烯，腔體的材料為金屬。
[0007]可選地，在上述超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)中，腔體為圓柱體，且腔可選地，在上述超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)中，每個換能器的水平位置不同。
[0008]本發(fā)明實施例所提供的超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)在保證聲學系統(tǒng)正常使用的前提下，保證了超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)的機械強度。【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種超聲成像測井儀器聲學系統(tǒng)部分的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇1〇]圖2為本發(fā)明實施例一提供的聲學系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本發(fā)明實施例二提供的聲學系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0012]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0013]為了解決當前小直徑超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)部分所存在的機械強度問題， 本發(fā)明實施例提供一種超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得聲學系統(tǒng)部分在保證正常的數(shù)據(jù)采集的同時，也能保證儀器本身的機械強度。
[0014]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)部分的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，聲學系統(tǒng)部分至少包括耐高壓的腔體11、多組旋轉(zhuǎn)換能器組13(兩組或兩組以上)以及電機12;其中，
[0015]腔體11，多為圓柱形，腔體內(nèi)密封著多組旋轉(zhuǎn)換能器組13和電機12,以便旋轉(zhuǎn)換能器組13和電機12能夠與外界泥漿等隔離，在腔體上與換能器對應的位置帶有透聲窗14,每個換能器對應一個透聲窗14,透聲窗14的大小取決于換能器的個數(shù)和換能器的大小。
[0016]電機12,為超聲成像測井儀器聲學系統(tǒng)部分提供動力，包括為多組旋轉(zhuǎn)換能器組 13內(nèi)的多個換能器提供旋轉(zhuǎn)動力。
[0017]多組旋轉(zhuǎn)換能器組13的每個換能器組至少包括一個旋轉(zhuǎn)換能器，每個換能器對應位置的腔體11上均有透聲窗14,換能器旋轉(zhuǎn)并通過透聲窗14發(fā)送和接收聲波，且每個換能器的旋轉(zhuǎn)方式需保證其聲波指向待測井內(nèi)統(tǒng)一水平面的內(nèi)壁，每個換能器旋轉(zhuǎn)一周得到待測井的部分成像數(shù)據(jù)，將多組旋轉(zhuǎn)換能器組13內(nèi)每個不同水平位置的換能器的成像數(shù)據(jù)進行深度偏移之后進行數(shù)據(jù)合成，合成的數(shù)據(jù)即為待測井一周的成像數(shù)據(jù)。舉例說明，如:超聲成像測井儀器聲學系統(tǒng)部分包括兩組旋轉(zhuǎn)換能器組，每組換能器組至少包括一個換能器，每個換能器組旋轉(zhuǎn)一周獲得待測井180°的成像數(shù)據(jù)，最后將兩個換能器的數(shù)據(jù)進行深度偏移，再進行數(shù)據(jù)合成便獲得待測井一周的成像數(shù)據(jù)。
[0018]可選地，在本實施例所提供的儀器中透聲窗14的材料為透聲性能較好材料，如:聚四氟乙烯;而腔體11所選取材料多為金屬材料。
[0019]可選地，在本實施例中腔體11的直徑小于(或等于)70_。
[0020]需要說明的是，透聲窗的大小以及透聲窗之間的軸向距離可以根據(jù)超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)部分的具體工作需求進行設(shè)定，使得超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)部分在保證正常使用的同時，保證超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)部分的機械強度;換能器的數(shù)量則根據(jù)超聲成像測井儀器實際需求進行設(shè)定。
[0021]為了更直觀的描述本發(fā)明實施例所提供具有多組換能器組的超聲成像測井儀器聲學系統(tǒng)部分的具體工作過程及原理，下面通過具體的實施例對本發(fā)明所提供的超聲成像測井儀器聲學系統(tǒng)部分進行進一步的描述。[〇〇22] 實施例一
[0023]圖2為本發(fā)明實施例一提供的聲學系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，實施例一所提供的超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)部分包括兩組換能器組13,每個換能器組包括一個換能器，具體地:
[0024]腔體11，多為圓柱形，腔體內(nèi)密封著多組旋轉(zhuǎn)換能器組13和電機12,以便旋轉(zhuǎn)換能器組13和電機12能夠與外界泥漿等隔離，在腔體上與換能器對應的位置帶有透聲窗14。
[0025]電機12,為超聲成像測井儀器聲學系統(tǒng)部分提供動力，包括為兩組旋轉(zhuǎn)換能器組 13內(nèi)換能器1和換能器2供旋轉(zhuǎn)動力。
[0026]兩組旋轉(zhuǎn)換能器組13的每個換能器組包括一個旋轉(zhuǎn)換能器(換能器1和換能器2)，且2個換能器的旋轉(zhuǎn)方式需保證其聲波指向待測井內(nèi)統(tǒng)一水平面的內(nèi)壁;換能器1通過腔體 11上與其位置(如圖S1)對應的透聲窗14進行聲波的發(fā)送和接收，并在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井180° (如0°-180°)的成像數(shù)據(jù)，換能器2通過腔體11上與其位置(如圖S2)對應的透聲窗14 進行聲波的發(fā)送和接收，并在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井另外180° (如180°-360°)的成像數(shù)據(jù)； 而后將不同水平位置的換能器1和換能器2的成像數(shù)據(jù)進行深度偏移，并進行數(shù)據(jù)合成，獲得待測井一周的成像數(shù)據(jù)。
[0027]需要說明的是，從圖中位置S1和位置S2是截面示意圖可知，位置S1與位置S2處的透聲窗14分別占所在位置腔體11圓周的至少二分之一，且位置S1處透聲窗14的大小需保證換能器1在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井180° (0°_180°)的成像數(shù)據(jù)，位置S2處透聲窗14的大小需保證換能器2在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井另外180° (180°-360°)的成像數(shù)據(jù)。
[0028]可選地，在本實施例所提供的儀器中透聲窗14的材料為透聲性能較好材料，如:聚四氟乙烯;而腔體11所選取材料為金屬材料。
[0029]可選地，在本實施例中腔體11的直徑小于70_。
[0030]實施例二
[0031]圖3為本發(fā)明實施例二提供的聲學系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，實施例二所提供的超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)部分包括三組換能器組13,每個換能器組包括一個換能器，具體地:
[0032]腔體11，多為圓柱形，腔體內(nèi)密封著多組旋轉(zhuǎn)換能器組13和電機12,以便旋轉(zhuǎn)換能器組13和電機12能夠與外界泥漿等隔離，在腔體上與換能器對應的位置帶有透聲窗14。
[0033]電機12,為超聲成像測井儀器聲學系統(tǒng)部分提供動力，包括為兩組旋轉(zhuǎn)換能器組 13內(nèi)換能器1、換能器2和換能器3提供旋轉(zhuǎn)動力。[〇〇34]三組旋轉(zhuǎn)換能器組13的每個換能器組包括一個旋轉(zhuǎn)換能器(換能器1換能器2和換能器3)，且3個換能器的旋轉(zhuǎn)方式需保證其聲波指向待測井內(nèi)統(tǒng)一水平面的內(nèi)壁;換能器1 通過腔體11上與其位置(如圖位置S1)對應的透聲窗14進行聲波的發(fā)送和接收，并在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井120° (如0°_120°)的成像數(shù)據(jù)，換能器2通過腔體11上與其位置(如圖位置 S2)對應的透聲窗14進行聲波的發(fā)送和接收，并在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井另外120° (如 120°-240°)的成像數(shù)據(jù)，換能器3通過腔體11上與其位置(如圖位置S3)對應的透聲窗14進行聲波的發(fā)送和接收，并在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井剩余120° (如240°-360°)的成像數(shù)據(jù);而后將不同水平位置的換能器1、換能器2和換能器3的成像數(shù)據(jù)進行深度偏移，并進行數(shù)據(jù)合成，獲得待測井一周的成像數(shù)據(jù)。
[0035]需要說明的是，從圖中位置S1、位置S2和位置S3的截面示意圖可知，位置S1、位置 S2和位置S3處的透聲窗14分別占所在位置腔體11圓周的至少三分之一，且位置S1處透聲窗 14的大小需保證換能器1在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井120° (0°-120°)的成像數(shù)據(jù)，位置S2處透聲窗14的大小需保證換能器2在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井另外120° (120°-240°)的成像數(shù)據(jù)， 以及位置S3處透聲窗14的大小需保證換能器3在旋轉(zhuǎn)一周后獲得待測井剩余120° (240°-360°)的成像數(shù)據(jù)。
[0036]可選地，在本實施例所提供的儀器中透聲窗14的材料為透聲性能較好材料，如:聚四氟乙烯;而腔體11所選取材料為金屬材料。[〇〇37] 可選地，在本實施例中腔體11的直徑小于70mm。
[0038]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)，其特征在于，所述聲學系統(tǒng)至少包括多組換能 器組、腔體和電機，每組所述換能器組至少包括一個換能器;其中，所述腔體，用于密封所述多組換能器組和所述電機，且所述腔體上有多個透聲窗，每個 所述透聲窗分別與每個所述換能器一一對應，以便所述換能器通過所述透聲窗進行聲波的 發(fā)送和接收；所述電機，用于為超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)提供動力，包括為所述多組換能器組 提供旋轉(zhuǎn)動力；每個所述換能器旋轉(zhuǎn)一周獲取待測井的部分成像數(shù)據(jù)，以便將每個所述換能器獲取的 成像數(shù)據(jù)進行偏移處理，進而獲得在同一水平面上待測井一周的成像數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)，其特征在于，所述透聲窗的材 料為聚四氟乙烯，所述腔體的材料為金屬。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)，其特征在于，所述腔體為圓柱 體，且所述腔體的直徑小于70mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像測井儀器的聲學系統(tǒng)，其特征在于，每個所述換能器 的水平位置不同。
【文檔編號】E21B47/18GK105952444SQ201610390800
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】賀洪斌, 王秀明, 陳德華, 邱萌
【申請人】中國科學院聲學研究所