一种声波测井换能器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种声波测井换能器，与声波仪配合用于干孔或洞测试，其包括发射换能器、第一接收换能器、第二接收换能器和蓄水箱，发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器依次通过电缆连接，发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外都分别包裹弹性胶囊，蓄水箱设置在干孔外，蓄水箱与发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊通过水管连接，蓄水箱控制发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊的水量。与现有技术相比，该声波测井换能器在工作状态自提供耦合剂-水，整个声波测井换能器可以任意倾斜，不受施工供水、钻孔方位及角度的影响，适应现场各种检测条件，工作效率高，因此其应用前景十分广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种声波测井换能器
本专利技术涉及一种测井换能器，具体说，是涉及一种声波测井换能器，属于工程检测设备。
技术介绍
声波测井是地球物理勘探行业常用的测试方法，研宄地层声学性质的各种测井方法的总称，主要用来测量地层各种波的传播速度和幅度。由于声波在不同介质中传播时，速度、幅度及频率的变化等声学特性也不相同。声波测井就是利用声波测井仪器通过测量井下岩层的这些声学特性，研宄井外地层的岩性、物性，估算地层的孔隙度，判断固井质量的测井方法。在工程建筑中，通常将工程地质与岩体力学联系起来解决工程地质检测等问题，而声波参数是了解岩体、混凝土等的岩土力学参数，确定工区现场评价、检查工作质量，确定地层特性、岩层物性的重要手段，声波测井测量的岩体声学参数可直接用于评价岩体质量，因此声波测井在工程勘察、工程检测行业广泛使用。 声波速度测井是利用声波测井仪器，通过测量井下岩层的声波速度，研宄井外地层的岩性、物性，估算地层孔隙度的测井方法。声波测井仪器包括井上部分和井下部分，声波速度测井的井下仪器包括三部分:声波测井换能器、电子线路和隔声体，其中声波测井换能器是主体。声波测井换能器是一种将声信号转换成电信号的压电陶瓷换能器，它与声波仪配套使用。一般声波测井换能器基本采用压电晶体换能器进行声波速度和幅度测量，它利用弹性波的波速随岩体裂隙发育而减小，随应力增大而增大的特性，确定洞室因开挖形成的松弛范围、研宄洞室围岩节理、裂隙发育的情况。目前已面世的换能器的电缆一般设计成50米?200米等的系列产品，换能器直径Φ26ι?πι?Φ 80mm，换能器的发射主频为10kHz、20kHz、30kHz、40kHz等。换能器的三部分(发射探头；接收探头I ;接收探头2)所使用的电缆是用三根完全一样的射频电缆并扎而成。 在测量岩土的结构状况和力学特性时，声波测井换能器需要引入介质作为耦合剂，发射探头发出声波，波动通过耦合剂的耦合传入岩体，再通过耦合剂的耦合传入接收探头，该耦合剂一般为水或油。通常对于湿孔测量，是直接将声波测井换能器放入充满水的被测孔中测量。而对于干孔测量，则必须为声波测井换能器提供耦合剂，提供耦合剂有两种方案:一种方案是声波测井换能器自身不附带耦合剂，而是被检测的孔或洞内蓄积耦合剂(多为水)，另一种方案是声波测井换能器自身附带耦合剂。 在第一种方案中，被检测的孔或洞一般处于水面以上，需要人工给被检测的孔或洞内灌水，然后声波测井换能器置入被检测孔或洞内测量，而在检测过程中都要求测定天然状态下的性能，这种形式的主动灌水会破坏孔在天然状态下的性能，影响检测结果的精度，另外该种形式会浪费大量的水，特别是有的孔或洞渗水严重，存不住水。 第二种方案声波测井换能器自身附带耦合剂，该种方案节约水资源，适用范围广，是现在声波测井换能器制造的趋势，该种方案又分为两种类型:第一种类型是耦合剂始终附着在声波测井换能器外，基本原理是在换能器外包裹柔性不透水材料制成的囊袋或类似物，通过向囊袋中注介质使之膨胀，以实现换能器和孔壁的耦合，例如CN2005200943348提供的数字声波测井仪声系中提到的“在数字声波测井仪器的使用中，发射换能器Tl，T2分别包裹在一圆桶状护套内，四个接收换能器Rl，R2，R3，R4整体包裹在皮囊内，所述护套和皮套连通，并注满硅油，这样，既保护了囊内的零部件，又使声波信号能很好的向外耦合”，以及CN2006201760065提供的探头连接装置中提及的“声波成像测井仪器中换能器一般安装在平衡油囊中，并加以密封”，在这种类型的声波测井换能器，油或水使声波测井换能器外附着的皮囊/油囊膨胀，实现声波测井换能器与孔壁耦合，会使声波测井换能器的整体直径扩大，只能测量直径较大的孔，另外介质始终附着在声波测井换能器外，增重整个声波测井换能器的重量，携带不方便，且对介质的需求量比较大，现场工作费时费力、波形信号质量不高、工作效率低，测试效果不够理想；第二种类型是耦合剂仅在工作状态附着在声波测井换能器外，在声波测井换能器测量时，在声波测井换能器外的皮囊内注满水，这样在非工作状态不影响声波测井换能器的尺寸，使声波测井换能器适合不小于声波测井换能器直径的所有被检测的洞或孔，扩大声波测井换能器的适用范围，同时减轻整个声波测井换能器的重量，携带方便，并且该种类型的声波测井换能器需要的水少，节约资源。相比较而言，第二种方案中的第二种类型的声波测井换能器较第一类型更适用，更节约资源。 为实现第二种类型的声波测井换能器一一耦合剂仅在工作状态附着在声波测井换能器外，现有技术提出了一种技术方案一一CN002260778提供的干孔及有水孔双用声波测试探头，该声波测试探头中声波发射器和声波接收器外包覆有弹性胶囊水套，在胶囊水套下部联有向其提供压力水的水槽；水槽内设置有膨胀气囊，与压缩空气源相连，但是该声波测试探头存在以下问题:1、水槽设置在声波接收器下方，增加了换能器的重量，不便于测量；2、采用压缩空气源对气囊充气，通过气囊的膨胀使水槽内的水克服自身重力由下向上进入声波发射器和声波接收器外包覆的弹性胶囊水套内，这样需要耗费极大的气力才能使水进入弹性胶囊内；3、压缩空气对气囊充气不是很安全，很有可能会使气囊爆破。从上看，现有技术提出的技术方案存在缺陷，不适合适用。 另外，目前市场上的大多声波测井换能器的耦合剂在非垂直状态会向外渗出，故大多只能在竖直方向上下移动，因此只适用于测量竖向垂直的孔或洞，而在实际检测过程中，被检测孔的方向不一定是垂直的，也可能是横着的或者是斜的，这样市场上的大多声波测井换能器就不适用，对检测产生一定的局限性。 综上所述，现在亟需一种可以任意倾斜，不受施工供水、钻孔方位及角度的影响，能适应现场各种检测条件，同时扩大适用范围，减轻重量，携带方便的声波测井换能器。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种声波测井换能器，该声波测井换能器自提供水，不受场地限制，且仅在处于工作状态时，水附着在换能器外周，需要的用水量少，节约资源，减轻重量，携带方便。本专利技术的另一目的是提供一种声波测井换能器，该声波测井换能器可以任意倾斜，不受施工供水、钻孔方位及角度的影响，能适应现场各种检测条件。 为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下: 一种声波测井换能器，与声波仪配合用于干孔测试，其包括:发射换能器、第一接收换能器、第二接收换能器和蓄水箱，发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器依次通过电缆连接，发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外都分别包裹弹性胶囊，蓄水箱设置在干孔外，蓄水箱与发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊通过水管连接，蓄水箱控制发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊的水量。 优选地，蓄水箱包括水箱和水泵，水泵与水箱连通，通过水泵控制发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊的水量。 更优选地，蓄水箱进一步包括注水按钮和抽水按钮，注水按钮和抽水按钮分别控制水泵向弹性胶囊注水和抽水，当声波测井换能器工作状态时，注水按钮启动水泵，向发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊注水，使弹性胶囊膨胀；当声波测井换能器非工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波测井换能器，与声波仪配合用于干孔或洞测试，其特征在于，包括：发射换能器、第一接收换能器、第二接收换能器和蓄水箱，发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器依次通过电缆连接，发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外都分别包裹弹性胶囊，蓄水箱设置在干孔外，蓄水箱与发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊通过水管连接，蓄水箱控制发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊的水量。

【技术特征摘要】
1.一种声波测井换能器，与声波仪配合用于干孔或洞测试，其特征在于，包括:发射换能器、第一接收换能器、第二接收换能器和蓄水箱，发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器依次通过电缆连接，发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外都分别包裹弹性胶囊，蓄水箱设置在干孔外，蓄水箱与发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊通过水管连接，蓄水箱控制发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊的水量。2.根据权利要求1所述的声波测井换能器，其特征在于:蓄水箱包括水箱和水泵，水泵与水箱连通，通过水泵控制发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外弹性胶囊的水量。3.根据权利要求2所述的声波测井换能器，其特征在于:蓄水箱进一步包括注水按钮和抽水按钮，注水按钮和抽水按钮分别控制水泵向弹性胶囊注水和抽水。4.根据权利要求3所述的声波测井换能器，其特征在于:蓄水箱进一步包括水压控制器，水压控制器设置在水箱上，水压控制器感知弹性胶囊内的水量。5.根据权利要求1所述的声波测井换能器，其特征在于:蓄水箱与发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器外的弹性胶囊通过一根水管连通，水管分别在发射换能器、第一接收换能器和第二接收换能器的对应位置设有开口与相对应弹性胶囊连通。6.根据权利要求5所述的声波测井换能器，其特征在于:每个弹性胶囊相对外界密封且只...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙士国，
申请(专利权)人：湖南天功测控科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43