[实用新型]一种用于多极阵列声波测井中的切向极化单极子换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及测井仪器技术领域，具体地，本实用新型涉及一种用于多极阵列声波测井中的切向极化单极子换能器。 

背景技术

近年来，随着地质和石油勘探的深入，对测井仪器的期望和要求也越来越高，声波测井是石油测井的重要方法之一。目前采用的声波测井技术是利用发射换能器在井下发出声波，在地下介质中传播，经过一定时间衰减后，被接受换能器接受，通过对衰减的声波信号分析，判断地下的有关地质结构。声波换能器包括单极子声波换能器和偶极子声波换能器等，单极子声波发射换能器激发的主要是纵波信号，偶极子声波发射换能器激发的主要是横波信号。现在通常采用的声波测井仪器为单极子声源的常规声波测井仪器，其缺点在于无法直接提取横波参数，在套管井中对纵波参数也难以取得，因此，对于在石油勘探中极为重要的软地层参数的判断上显得十分乏力。为了克服这种常规声波测井仪器的缺陷，或有在原有仪器上增加偶极子声波换能器，以直接提取软、硬地层中的横波参数，但此种做法局限于原有单极子换能器的发射频率高、损耗大、灵敏度低，无法获得准确的渗透率参数，而渗透率参数求取始终是石油测井面临的重要课题，其准确求取在评价石油产量和储量上意义非常重大。加之旧有常规仪器的结构，也无法实现多种测井方式。比如，水泥胶结测井是石油测井中常用的方法，主要用来测量油井下套管后水泥灌注的胶结质量，该方法测量原理与单极测量方式类似，但源距(发射器与接收器之间的距离)要求更长，因此，泥胶结测井时就需要更换仪器才可以进行。 

为了能够发射更低频率的纵波，利用声全波测井中斯通利波速度和衰减求取储层渗透率，并能够实现多种测井方式，中国实用新型03261891.3提出了一种“多极子阵列声波测井换能器”，利用单极子、偶极子以及斯通利波换能器组成多极声源，可以直接测量地层的纵波、横波、斯通利波参数，既可以相互参考验证，也可以单独处理，大大提高了仪器的可信度和应用范围。该实用新型中的单极子发射换能器和单极子接收换能器采用的是径向极化的压电陶瓷管，壁厚1～5mm之间，管子内外壁镀有银层，用于焊接电极。这种结构的换能器接收灵敏度较高，由于压电陶瓷的特性，电极两侧加同向电压会压缩，加反向电压会伸展，压电陶瓷自身的抗拉强 度是有限的，太高的反向电压会使其自身开裂，这就决定了单体陶瓷管无法施加太大的电压，也就难以得到更大的发射功率。目前制作单体陶瓷管的办法是先压制厚壁管型胚料，然后经过机械研磨内外圆，得到薄壁的陶瓷管，在机械加工过程中陶瓷管非常容易破裂，成品率较低，这就增加了制作成本。径向极化的过程中工艺要求也非常严格，因极化导致的碎裂和缺陷也时有发生。使用这种单体陶瓷管的换能器的制作和使用也需要非常注意，安装运输都很不方便。在井下环境中，因温度与压力的原因，陶瓷管儿易破裂。内外壁上的电极焊接点也容易脱落。为了能够提供更大的发射功率，同时具有更高的接收灵敏度，可以采用分割电极式圆环形陶瓷管儿代替径向极化压电陶瓷管儿，这种结构的技术难度在于如何引出电极，美国专利NO.3142032中，采用的是金属箔或网，粘附在每两条拼合组件拼接的电极之间，利用金属夹层粘缝里延伸出来的部分焊接电极。但是装备工艺复杂，随着拼缝的增多，振子的有效机电耦合系数下降；金属夹层与压电陶瓷的热膨胀系数不同，因此容易产生应力开裂。中国实用新型CN85201622提出了一种无金属夹层的电极引出方式，通过将压电陶瓷拼条的镀银层局部暴露的办法引出电极，从而简化了装配工艺，提高了成品率，改善了机电耦合特性，同时具备较稳定的电气性能。该实用新型提出的时间比较早，这种方法只能制作体积较大(直径大于30厘米)的换能器，通过这种方法制备的换能器只能应用在对其体积没有要求领域，所以局限在水下低频大功率发射器、水声释放器指令声源和水下引爆声学装置等海洋实验领域。实用新型CN85201622无论是从体积大小还是技术方案都决定了其应用范围只能是深水海洋领域，而完全不满足声波测井换能器的技术要求，声波测井作为一个与深水海洋完全不同的领域，对换能器的要求也更加苛刻，声波测井用换能器要求尺寸相对较小(直径10厘米以内)，用量比较大，成本要求比较低，因此本实用新型再此基础上通过进一步的改进，制备得到适用于测井领域的换能器。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种用于多极阵列声波测井中的切向极化单极子换能器，成功的解决了现有多极阵列声波测井中单极子换能器存在的问题。