一体式井周扫描声波传感器结构制造技术

本发明专利技术公开了地球物理声波测井领域的一体式井周扫描声波传感器结构，包括壳体，壳体上部周向固定连接有若干上传感器，壳体下部周向固定连接有若干下传感器，壳体底部固定连接有调节块，调节块内固定连接控制器、电源、陀螺仪，调节块内开设有储水腔，储水腔内设有“井”字形隔板，隔板将储水腔分隔为前腔、后腔、中腔、左腔和右腔，中腔的四侧侧壁均固定连接有泵体，泵体分别与前腔、后腔、左腔和右腔连通，泵体、上传感器、下传感器和陀螺仪均与控制器电连接。采用本发明专利技术的技术方案，能够调节自身旋转角度，保持竖直。保持竖直。保持竖直。

【技术实现步骤摘要】
一体式井周扫描声波传感器结构


[0001]本专利技术属于地球物理声波测井领域，具体是一体式井周扫描声波传感器结构。

技术介绍

[0002]石油测井领域科学家一直在探索对全井周进行扫描测量的方法，通常采用运动旋转控制系统带动传感器进行旋转扫描的方法，此方法在高温高压环境中容易出现运动控制系统故障以及定位精度不高的情况。
[0003]专利公开号CN1841090A公开了向井外地层中扫描辐射三维声场的方法，由三个以上的圆弧阵声波辐射器在井下沿井轴线方向排列成组合圆弧阵，对圆弧阵声波辐射器的阵元沿井轴线方向、井径周方向分别进行激发，调整各个阵元的激励信号的延迟时间，使得合成主波束沿垂向、水平偏转；不断改变组合圆弧阵不同阵元的组合，增加或减小组合圆弧阵声波辐射器的相邻圆弧阵激励信号的延迟时间，实现向井外地层全方位扫描辐射三维声场。
[0004]上述向井外地层中扫描辐射三维声场的方法，通过沿井轴线方向排列成组合圆弧阵，控制各声波辐射器激发时间的延迟，能够产生任意角度定向的合成主波束，但需要保持圆弧阵声波辐射器在同一竖轴线上，由于在挖掘探测井时，钻头与土壤接触，会受到横向的扭力，使挖掘方向会有小幅度的偏移，而不是绝对竖直，因此沿井轴线方向难以保障圆弧阵声波辐射器在同一竖轴线上。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中难以保障圆弧阵声波辐射器在同一竖轴线上的问题，本专利技术的目的是提供一体式井周扫描声波传感器结构，能够调节自身旋转角度，保持竖直。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一体式井周扫描声波传感器结构，包括壳体，壳体上部周向固定连接有若干上传感器，壳体下部周向固定连接有若干下传感器，壳体底部固定连接有调节块，调节块内固定连接控制器、电源、陀螺仪，调节块内开设有储水腔，储水腔内设有“井”字形隔板，隔板将储水腔分隔为前腔、后腔、中腔、左腔和右腔，中腔的四侧侧壁均固定连接有泵体，泵体分别与前腔、后腔、左腔和右腔连通，泵体、上传感器、下传感器和陀螺仪均与控制器电连接。
[0007]采用上述方案后实现了以下有益效果：使用者能够使用绳索将壳体下放至勘探井内，控制器能够控制上传感器或下传感器使其产生声信号，通过不同的组合时序激发不同的传感器，使其产生的声波在指定角度合成为主波束，声波的传递满足经典的波动方程，通过时序能控制波动方程内的横向量，使其在指定角度重合，完成多角度扫描。上传感器和下传感器使其能够在竖向平面内调整扫描角度，而同层的传感器能够在横向的调节角度，使扫描范围更大。
[0008]但壳体位于勘探井下，勘探井下状况未知，壳体发生倾斜，从而使声波叠加时出偏移，使扫描角度出现不可预计的偏差。陀螺仪能够检测到壳体的倾斜角度，通过泵体改变前
腔、后腔、左腔和右腔的液体体积，使壳体的重心发生移动，通过陀螺仪检测与泵体调整形成负反馈调节，使壳体能够保持竖直状态，从而保障扫描角度的准确度。
[0009]与现有技术相比，壳体为刚性且装置为一体结构，无需检测各传感器的位置，仅需保持壳体竖直便能够使上传感器与下传感器竖直分布；通过改变前腔、后腔、左腔和右腔的液体分布，调整壳体重心，使壳体能够抵抗外界环境带来的倾斜。
[0010]进一步，上传感器和下传感器的数量均为四。
[0011]有益效果：前后左右为最基本的平面方向，传感器数量均为四使扫描角度能够向该四个方向做出调节，在较低成本下到达较大的扫描范围。
[0012]进一步，上传感器和下传感器均包括正面声波压电陶瓷片和背面声波压电陶瓷片。
[0013]有益效果：利用电端并联的方法连接，使传感器形成典型的郎之万型换能器形结构，从而保证压电陶瓷堆能协调一致地振动，且瓷片的前后盖板处无需额外设置绝缘结构。
[0014]进一步，控制器设有高频率晶振。
[0015]有益效果：装置利用传感器之间的触发延迟控制角度，因此需要有较高的时序感。晶振的震动频率为控制器的执行周期，因此高频率晶振能够有更高的执行精度。
[0016]进一步，包括绳索固定扣，绳索固定扣两侧均固定连接有弹性支撑器，弹性支撑器包括第一支撑杆，第一支撑杆铰接有第二支撑杆，第一支撑杆与第二支撑杆之间固定连接有弹性件，第二支撑杆远离第一支撑杆的一侧转动连接有滚轮。
[0017]有益效果：由力学常识可知力矩等于力乘以长度，绳索越长其受到的力矩越大，摇晃越为明显。绳索固定扣用于固定在绳索上，而弹性支撑器能够利用弹性件改变第一支撑杆与第二支撑杆的开合角度，使滚轮能够抵住探测井侧壁，抵住探测井侧壁能够对绳索固定扣进行约束，减少绳索的摆动，提高装置的稳定性，滚轮供弹性支撑器沿探测井侧壁移动。
[0018]进一步，壳体内设有散热铜管，壳体两端固定连接有半导体制冷片。
[0019]有益效果：由于各地区的地质不同，探测井下可能会产生高温。半导体制冷片能够对散热铜管降温，散热铜管位于壳体内，能够降低上传感器和下传感器的温度，从而减少上传感器和下传感器因高温而老化或损坏的概率。
[0020]进一步，正面声波压电陶瓷片和背面声波压电陶瓷片的频率均在20kh～25kh。
[0021]有益效果：声波的频率越高，其周期越短，使合成主波束的难度更大，而声波的频率过低会使其被人耳所感知，产生噪声污染。在20kh～25kh的频率使其在人耳无法察觉的前提下降低合成主波束的难度。
[0022]进一步，储水腔内设有水银。
[0023]有益效果：通过泵体改变储水腔内液体的分布，从而改变装置重心，储水腔内液体质量占装置总重量的百分比越大，改变装置重心的效果越明显，水银的密度极大，能够加强储水腔改变重心位置的效果。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例的示意图。
[0025]图2为“井”字形隔板的示意图。
具体实施方式
[0026]下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0027]说明书附图中的附图标记包括：壳体1、上传感器2、调节块3、控制器4、电源5、陀螺仪6、储水腔7、“井”字形隔板8、泵体9、绳索固定扣10、散热铜管11、半导体制冷片12、第一支撑杆13、第二支撑杆14、弹性件15、滚轮16。
[0028]实施例一
[0029]实施例基本如附图1和附图2所示：
[0030]一体式井周扫描声波传感器结构，包括壳体1，壳体1上部周向螺钉固定有若干上传感器2，壳体1下部周向螺钉固定有若干下传感器，上传感器2和下传感器的型号均为KTK
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D20，壳体1底部螺栓固定有调节块3，调节块3内螺栓固定有控制器4、电源5、陀螺仪6，控制器4的型号为STM32F103C8T6、电源5的型号为LR6
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8B，陀螺仪6的型号为TL720D
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CAN，调节块3内开设有储水腔7，储水腔7内一体成型有“井”字形隔板，隔板将储水腔7分隔为前腔、后腔、中腔、左腔和右腔，中腔的四侧侧壁均螺栓固定有有泵体9，泵体9由两个方向相反的水泵组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一体式井周扫描声波传感器结构，其特征在于：包括壳体，壳体上部周向固定连接有若干上传感器，壳体下部周向固定连接有若干下传感器，壳体底部固定连接有调节块，调节块内固定连接控制器、电源、陀螺仪，调节块内开设有储水腔，储水腔内设有“井”字形隔板，隔板将储水腔分隔为前腔、后腔、中腔、左腔和右腔，中腔的四侧侧壁均固定连接有泵体，泵体分别与前腔、后腔、左腔和右腔连通，泵体、上传感器、下传感器和陀螺仪均与控制器电连接。2.根据权利要求1所述的一体式井周扫描声波传感器结构，其特征在于：上传感器和下传感器的数量均为四。3.根据权利要求2所述的一体式井周扫描声波传感器结构，其特征在于：上传感器和下传感器均包括正面声波压电陶瓷片和背面声波压电陶瓷片。4.根据权利要求3所述的一体式井周...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶顶胜，张海燕，尹永福，吕攀飞，王利环，许乐达，韦大海，
申请(专利权)人：武汉三江航天远方科技有限公司成都分公司，
类型：发明
国别省市：