[实用新型]用于地下使用的换能器装置和换能器系统

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及适于地下配置的装置，尤其涉及用于这种装置的源和传感器组件。

背景技术

烃和水矿藏的勘探、开发和监测使测量地下特征并对所获数据进行评估以确定所关心的相关储层或油藏的岩石物理性质成为必需。这些技术典型地使用测井工具，测井工具包括装配有源的伸长的管或“心轴”，该源适于通过穿过地下储层的井筒发射能量。所发射的能量与井筒流体(“泥浆”)和/或周围储层相互作用，以产生信号，所述信号由工具上的一个或多个传感器探测和测量。通过对检测到的信号数据进行处理，获得储层性质的剖面或“测井曲线图(log)”。

本领域已知的测井技术采用各种输送形式，用于分别将工具下入到地下储层或将工具从地下储层收回。在各种测井技术中，例行采用两种输送形式-线缆和随钻测井系统。线缆测井需要当工具沿着井筒移动时在铠装电缆的端部把工具下入井筒中以获得地下测量。随钻测井需要在井筒被钻过储层时把工具配置到钻井组件中。

传统的电磁(EM)测井工具带有作为源和/或传感器操作的天线。在操作中，发射天线由交流电供给能量以发射与储层相互作用的EM能量，在接收天线处接收相应的EM信号。美国专利No.6,788,263描述了用于EM测井的系统。一些测井工具带有声源和传感器，以获得利用声能量的测量。美国专利公开No.20050150655、No.20050150713和No.20050152219描述了声学测井的系统。其它的测井工具带有构造成用于球形聚焦测井(SFL)测量的传感器。美国专利No.7,042,225描述了SFL测井的系统。

图1显示了安装在诸如线缆工具心轴的管子12上的常规传感器10。传感器10包括裸露的电极16，当工具配置在井筒中时，该电极16与井筒流体接触。图2显示了图1结构的传感器10的横截面视图。如图所示，电极16布置在绝缘层18上，并由外层20保持在适当位置，该外层20可以由复合材料制成。在这个设计中，电极16的连接线22必须穿过绝缘层18以与内部组件24电连接。由于一般地工具会有空间限制，因此绝缘层18的厚度通常比电线22在井下压力下为形成良好密封所期望的厚度小。细的管子12的设计也具有影响层18的实际厚度的弯曲和较差偏心性的问题。传统设计的这些缺陷都是导致工具被置于井下时传感器10经受压力而失效的原因。

随着测井系统继续向着具有高度集成工具发展，源和传感器常常暴露于井下流体，这些部件的电线必须连接到内装的电子装置和组件上，而这些电子装置和组件不能被井下流体打湿或沾污。因此，仍然需要改进的技术以提供具有供地下使用的源和传感器的工具。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述现有技术中的问题，在暴露的换能器元件和内部电子装置和组件以及层材料之间提供了改善的密封。本实用新型的设计降低了存在于传统结构中的源泄漏，并且换能器模块可以用于各种类型的管子。

本实用新型的一方面提供了一种用于地下使用的换能器装置。该换能器装置包括：为地下配置而构造的管子；具有内孔并由非传导性材料制成的圆柱形主体；管子设置于圆柱形主体的内孔内，使得主体围绕管子的一部分；圆柱形主体具有设置于其上的换能器元件，使得仅元件的表面沿着主体的外部暴露；该换能器元件连结到导线，该导线被布置成穿过圆柱形主体并在主体的内孔附近引出；并且圆柱形主体的端部由材料覆盖以形成液压密封。

本实用新型的另一方面提供了一种构造用于地下使用的换能器装置的方法。该方法包括：将换能器元件设置于具有内孔并由非传导性材料制成的圆柱形主体上，该元件设置成使得仅元件的表面沿着主体的外部暴露，并连结到导线，所述导线布置成穿过主体以在主体的内孔附近引出；将圆柱形主体设置于为地下布置而构造的管子上，该管子穿过主体的内孔，使得主体围绕管子的一部分；以及用材料覆盖圆柱形主体的端部以形成液压密封。