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1. (WO2019047633) DISPOSITIF INTÉGRÉ D'ENCAPSULATION DE TRANSDUCTEUR DE RÉCEPTION D'ONDES ACOUSTIQUES DE DIAGRAPHIE EN COURS DE FORAGE
Document

说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

附图

1 (R26)   2 (R26)   3 (R26)  

说明书

发明名称 : 一体化随钻声波接收换能器封装装置

技术领域

[0001]
本发明涉及随钻声波测井技术领域,特别涉及一种一体化随钻声波接收换能器封装装置。

背景技术

[0002]
随着油气田钻井规模的不断扩大及科学技术的发展。特别是随钻测井技术的飞速发展,迫切需要当前先进的科学技术在油气田开采中发挥其重要作用。随钻声波测井技术是随钻测井技术的方法之一,随钻声波换能器是随钻声波仪器的最重要原件,随钻仪器工作时,由随钻仪器内置的发射换能器产生声波,随后被同一仪器中的接收换能器接收,通过接收到的各种模式波的波速和衰减等声学信息来评价将比介质性质。由于随钻仪器中间有过泥浆的水眼,声波换能器安装在钻铤外壁,很难如电缆声波测井仪那样浸在油中密封,所以常规的随钻声波换能器一般采用单独封装。而随钻声波接收换能器目前较为成熟的两种分别是纽扣式接收换能器和环形封装接收的接收换能器,纽扣式接收换能器直接安装于随钻声波仪器接收端电子仓,同时该种换能器具有较高的井下接收灵敏度。环状封装接收换能器将多片接收换能器封装于环形带状结构中,接收芯片内部并联构成一个接收换能器,该种接收换能器主要用于单极子随钻声波仪器。
[0003]
现有的技术方案如下:
[0004]
纽扣式接收换能器封装装置。该种结构的换能器其陶瓷结构晶体封装于一种纽扣式金属结构中,依靠纽扣式金属结构中的液压平衡装置实现陶瓷片晶体外部泥浆与内部液压油的平衡,该陶瓷片晶体在纽扣式结构中需要实现动密封,即平衡陶瓷片晶体外部泥浆与内部液压油的压力。该种纽扣式接收换能器直接安装于接收电子仓骨架,靠纽扣式结构外侧的密封圈实现外部泥浆与电子仓的密封,同时换能器底部的双芯电连接插针可实现与接收电路的短距离连接,从而进行声波微弱信号的接收。
[0005]
环形灌封接收换能器封装装置。该种结构的换能器采用片状陶瓷晶体片结构,接收芯片封装于一个环形带中,同时接收芯片内部并联构成一个接收换能器。该环形带状结构通过密封结构将芯片接收信号线引出,并通过特殊设计的密封电连接插件将两路信号接收线与内部电子仓实现电连接。该种采用环氧树脂灌封胶 的换能器可浸泡于泥浆中,通过特殊设计的密封电连接插件实现外部泥浆与内部电子仓的密封,从而实现声波微弱信号的接收。
[0006]
现有的技术方案的缺点:
[0007]
纽扣式接收换能器封装装置由于对陶瓷晶体片液压动平衡设计的要求增加了换能器设计的复杂性,同时该结构在使用中容易失效;该种纽扣式换能器陶瓷晶体片通过外表面粘结一层PEEK材料暴露于泥浆当中,在井下复杂应用环境中容易产生破坏;由于换能器在安装于内部电子仓骨架的同时实现与钻铤的高压密封,该种结构增加了内部电子仓骨架与外部钻铤的加工及装配要求。
[0008]
环形灌封接收换能器封装装置在实现与内部电子仓电连接时需要特殊设计的密封电连接插件,满足插件再实现高圧密封的同时,实现与电子仓上电连接插件的对接,同时由于井下强振动冲击的使用环境要求该插件能够固定于钻铤上。该种封装结构一方面需要特殊设计的密封插件,另一方面同样增加了内部电子仓骨架与外部钻铤的加工及装配要求,此外,相对于纽扣式换能器封装结构,该种结构增加了换能器到电子仓的电连接线长度,影响信号的提取。
[0009]
发明内容
[0010]
本发明的目的就是克服现有技术的不足,提供了一种一体化随钻声波接收换能器封装装置,可应用于偶极子及多极子随钻声波仪器声波接收系统。
[0011]
本发明一体化随钻声波接收换能器封装装置,包括主体、减震橡胶、连接单元;
[0012]
所述主体包括若干个接收换能器、信号处理电路、内支撑架、矩形波纹管;若干个所述接收换能器直接设置于所述信号处理电路上,所述信号处理电路安装于所述内支撑架,所述内支撑架套入所述矩形波纹管内;所述矩形波纹管整体为密封结构,内部填充油体;所述矩形波纹管一面为波纹结构的可变形面,其余三面为平面;所述接收换能器设置于所述可变形面一侧;
[0013]
所述减震橡胶为U型结构,包裹在所述主体外周;
[0014]
所述连接单元一端与所述信号处理电路连接,另一端与随钻仪器内部主控电路连接。
[0015]
进一步的,所述矩形波纹管一端设置波纹管接头,另一端设置波纹管堵头,所述波纹管接头、波纹管堵头与所述矩形波纹管焊接为整体;所述内支撑架两端 分别与所述波纹管接头、波纹管堵头通过螺钉连接;所述波纹管堵头上设置有入油口和出油口;所述矩形波纹管、波纹管接头、波纹管堵头共同形成密闭空间。
[0016]
进一步的,所述连接单元包括第一多芯密封插针、第二多芯密封插针、连接插头、第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、挡圈、多芯密封胶套;
[0017]
所述第一多芯密封插针安装于所述波纹管接头与所述内支撑架连接的一端,所述第一多芯密封插针一端与所述信号处理电路的信号接收线连接,另一端与所述第二多芯密封插针的信号线连接;
[0018]
所述第一多芯密封插针通过所述第一密封圈与所述波纹管接头密封,所述波纹管接头向外的一端与所述连接插头通过螺钉连接;同时所述连接插头通过其上的圆形凸台插入所述波纹管接头,所述圆形凸台上设置所述第二密封圈,所述第二密封圈使所述连接插头与所述波纹管接头内部形成密封空间;所述第一多芯密封插针的信号线通过所述连接插头的圆形凸台内的贯穿孔与安装于所述连接插头另一端的所述第二多芯密封插针信号线连接;
[0019]
所述第二多芯密封插针通过第三密封圈与所述连接插头形成密封,所述第二多芯密封插针通过挡圈固定于所述连接插头;所述多芯密封胶套一端与所述第二多芯密封插针实现对插,另一端通过信号线与随钻仪器内部主控电路连接。
[0020]
进一步的,所述接收换能器为圆形片状结构,通过锡焊焊接于所述信号处理电路,所述接收换能器的数量为6个,采用152.4mm~203mm间隔均匀布置。
[0021]
进一步的,所述矩形波纹管采用0.2mm不锈钢材料制成。
[0022]
进一步的,所述减震橡胶与所述矩形波纹管通过高温粘结剂粘结。
[0023]
进一步的,所述减震橡胶底部两侧各设置有若干个梯形凸起,该梯形凸起可使所述装置沿随钻仪器壳体的凹槽滑入安装位置;所述装置与所述随钻仪器壳体通过盖板、螺钉实现固定。
[0024]
进一步的,所述油体为硅油,压力为0.1-0.2Mpa。
[0025]
进一步的,所述盖板在满足结构强度条件下,其厚度不大于3mm。
[0026]
进一步的,所述减震橡胶的硬度为70,能实现所述接收换能器与钻铤的解耦,从而消除钻铤波对所述接收换能器的干扰。
[0027]
本发明的有益效果为:采用一体化封装结构,在结构上便于安装;换能器直接安装在电路板上,在换能器接收到信号时可实时处理,减少了信号干扰,特别 适用于井下高噪音工作环境;采用波纹管封装结构,与外部泥浆构成液压平衡;封装装置的固定盖板采用轻薄结构,提高了声波的穿透性,进而提高了该种封装装置内部接收换能器的接收灵敏度;该封装装置为随钻声波接收换能器封装提供了一种可行的设计方案,结构设计合理、新颖、应用前景广阔。

附图说明

[0028]
图1所示为本发明实施例一种一体化随钻声波接收换能器封装装置剖面示意图。图2所示为本发明实施例一种一体化随钻声波接收换能器封装装置结构(分拆)示意图。
[0029]
图3所示为封装装置与随钻仪器连接关系示意图。
[0030]
其中:1-多芯密封胶套;2-第二多芯密封插针;3-连接插头;4-波纹管接头;5-第一多芯密封插针;6-内支撑架;7-矩形波纹管;8-接收换能器;9-信号处理电路;10-波纹管堵头;11-油体;12-减震橡胶;13-第一密封圈;14-第二密封圈;15-第三密封圈;16-挡圈;17-盖板;18-随钻仪器壳体;19-梯形凸起。

具体实施方式

[0031]
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是,下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的,它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中,各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件,可应用于不同实施例中。
[0032]
如图1、2所示,本发明实施例一种一体化随钻声波接收换能器封装装置,包括主体、减震橡胶12、连接单元;
[0033]
所述主体包括若干个接收换能器8、信号处理电路(电路板)9、内支撑架6、矩形波纹管7;若干个所述接收换能器8直接设置于所述信号处理电路9上,所述接收换能器8为圆形片状结构,通过锡焊焊接于所述信号处理电路9,本实施例中接收换能器8的数量为6个,采用152.4mm~203mm间隔均匀布置;所述信号处理电路9安装于所述内支撑架6,两者可通过螺钉或别的方式连接;所述内支撑架6套入所述矩形波纹管7内;所述矩形波纹管7整体为密封结构,内部填充油体11;所述矩形波纹管7一面为波纹结构的可变形面,其余三面为平面;所述接收换能器8设置于所述可变形面一侧;
[0034]
所述减震橡胶12为U型结构,包裹在所述主体外周,波纹结构的可变形面为敞开面,不与减震橡胶12接触;优选的,所述减震橡胶12与所述矩形波纹7管通过高温粘结剂粘结。
[0035]
所述连接单元一端与所述信号处理电路9连接,另一端与随钻仪器内部主控电路连接。
[0036]
优选的,所述矩形波纹管7采用0.2mm不锈钢材料制成;所述矩形波纹管7一端设置波纹管接头4,另一端设置波纹管堵头10,所述波纹管接头4、波纹管堵头10与所述矩形波纹管7焊接为整体;所述内支撑架6两端分别与所述波纹管接头4、波纹管堵头10通过螺钉连接;所述波纹管堵头10上设置有入油口和出油口;所述矩形波纹管7、波纹管接头4、波纹管堵头10共同形成密闭空间;通过入油口和出油口在波纹管中注入油体11,所述油体11可以多种选择,优选为硅油,压力为0.1-0.2Mpa。
[0037]
所述连接单元用于连接所述主体和随钻仪器,保障与外部泥浆隔离,可采用多种方式实现;优选的,所述连接单元包括第一多芯密封插针5、第二多芯密封插针2、连接插头3、第一密封圈13、第二密封圈14、第三密封圈15、挡圈16、多芯密封胶套1;
[0038]
所述第一多芯密封插针5安装于所述波纹管接头4与所述内支撑架6连接的一端,所述第一多芯密封插针5一端与所述信号处理电路9的信号接收线连接,另一端与所述第二多芯密封插针2的信号线连接;
[0039]
所述第一多芯密封插针5通过所述第一密封圈13与所述波纹管接头4密封,所述波纹管接头4向外的一端与所述连接插头3通过螺钉连接;同时所述连接插头3通过其上的圆形凸台插入所述波纹管接头4,所述圆形凸台上设置所述第二密封圈14,所述第二密封圈14使所述连接插头3与所述波纹管接头4内部形成密封空间;所述第一多芯密封插针5的信号线通过所述连接插头3的圆形凸台内的贯穿孔与安装于所述连接插头3另一端的所述第二多芯密封插针2信号线连接;
[0040]
所述第二多芯密封插针2通过第三密封圈15与所述连接插头3形成密封,所述第二多芯密封插针2通过挡圈16固定于所述连接插头3;所述多芯密封胶套1一端与所述第二多芯密封插针2实现对插,另一端通过信号线与随钻仪器 内部主控电路连接。
[0041]
优选的,所述减震橡胶12底部两侧各设置有若干个梯形凸起19,该梯形凸起19可使所述装置沿随钻仪器壳体18的凹槽滑入安装位置;所述装置与所述随钻仪器壳体18通过盖板17、螺钉实现固定,如图3所示;所述盖板17在满足结构强度条件下,其厚度不大于3mm。优选的,所述减震橡胶12的硬度为70,能实现所述接收换能器8与钻铤的解耦,从而消除钻铤波对所述接收换能器8的干扰。
[0042]
本发明将电缆声波片状接收换能器8直接封装于信号处理电路(板)9,并通过矩形波纹管7、波纹管接头4、内支撑架6、波纹管堵头10及第一多芯密封插针5构成一个封闭的空间,并通过波纹管堵头10上的进油口及出油口对这个密闭空间充入硅油11;由于采用了矩形波纹管7,其波纹结构面可随外部压力变化而变形,使内部硅油(油体11)压缩,从而使封闭空间内压力增加,直至内部硅油与外部泥浆压力相同,从而构成该种一体化随钻声波接收换能器封装装置的液压平衡系统;该液压平衡系统可随外部泥浆环境压力变化而实现内部环境的液压平衡;而该种随钻声波接收换能器封装装置的应用可使盖板17在满足结构强度条件下尽可能薄(可达3mm以内),从而增加声波信号的穿透性,提高接收换能器的接收灵敏度。
[0043]
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例,但是本领域的技术人员应当理解,在不脱离本发明精神的情况下,可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的,不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

权利要求书

[权利要求 1]
一体化随钻声波接收换能器封装装置,其特征在于,包括主体、减震橡胶、连接单元; 所述主体包括若干个接收换能器、信号处理电路、内支撑架、矩形波纹管;若干个所述接收换能器直接设置于所述信号处理电路上,所述信号处理电路安装于所述内支撑架,所述内支撑架套入所述矩形波纹管内;所述矩形波纹管整体为密封结构,内部填充油体;所述矩形波纹管一面为波纹结构的可变形面,其余三面为平面;所述接收换能器设置于所述可变形面一侧; 所述减震橡胶为U型结构,包裹在所述主体外周; 所述连接单元一端与所述信号处理电路连接,另一端与随钻仪器内部主控电路连接。
[权利要求 2]
如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述矩形波纹管一端设置波纹管接头,另一端设置波纹管堵头,所述波纹管接头、波纹管堵头与所述矩形波纹管焊接为整体;所述内支撑架两端分别与所述波纹管接头、波纹管堵头通过螺钉连接;所述波纹管堵头上设置有入油口和出油口;所述矩形波纹管、波纹管接头、波纹管堵头共同形成密闭空间。
[权利要求 3]
如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述连接单元包括第一多芯密封插针、第二多芯密封插针、连接插头、第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、挡圈、多芯密封胶套; 所述第一多芯密封插针安装于所述波纹管接头与所述内支撑架连接的一端,所述第一多芯密封插针一端与所述信号处理电路的信号接收线连接,另一端与所述第二多芯密封插针的信号线连接; 所述第一多芯密封插针通过所述第一密封圈与所述波纹管接头密封,所述波纹管接头向外的一端与所述连接插头通过螺钉连接;同时所述连接插头通过其上的圆形凸台插入所述波纹管接头,所述圆形凸台上设置所述第二密封圈,所述第二密封圈使所述连接插头与所述波纹管接头内部形成密封空间;所述第一多芯密封插针的信号线通过所述连接插头的圆形凸台内的贯穿孔与安装于所述连接插头另一端的所述第二多芯密封插针信号线连接; 所述第二多芯密封插针通过第三密封圈与所述连接插头形成密封,所述第二多芯密封插针通过挡圈固定于所述连接插头;所述多芯密封胶套一端与所述第二 多芯密封插针实现对插,另一端通过信号线与随钻仪器内部主控电路连接。
[权利要求 4]
如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述接收换能器为圆形片状结构,通过锡焊焊接于所述信号处理电路,所述接收换能器的数量为6个,采用152.4mm~203mm间隔均匀布置。
[权利要求 5]
如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述矩形波纹管采用0.2mm不锈钢材料制成。
[权利要求 6]
如权利要求1-5任一项所述的装置,其特征在于,所述减震橡胶与所述矩形波纹管通过高温粘结剂粘结。
[权利要求 7]
如权利要求1-5任一项所述的装置,其特征在于,所述减震橡胶底部两侧各设置有若干个梯形凸起,该梯形凸起可使所述装置沿随钻仪器壳体的凹槽滑入安装位置;所述装置与所述随钻仪器壳体通过盖板、螺钉实现固定。
[权利要求 8]
如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述油体为硅油,压力为0.1-0.2Mpa。
[权利要求 9]
如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述盖板在满足结构强度条件下,其厚度不大于3mm。
[权利要求 10]
如权利要求1-5、8-9任一项所述的装置,其特征在于,所述减震橡胶的硬度为70,能实现所述接收换能器与钻铤的解耦,从而消除钻铤波对所述接收换能器的干扰。

附图

[ 图 1]   [根据细则26改正 05.09.2018] 
[ 图 2]   [根据细则26改正 05.09.2018] 
[ 图 3]   [根据细则26改正 05.09.2018]