[实用新型]一种阵列声波换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及声波测井技术，尤指一种用于测井仪器的阵列声波换能器。 

背景技术

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。声波测井就是利用岩石的这些声学性质来研究钻井的地质剖面，判断固井质量的一种测井方法。阵列声波仪器能够测量地层的纵波、横波、斯通利波，通过一定的数学计算方法便能提取这些波的首波传播时间，计算频散特性，从而分析出岩石的声学特性，再结合密度、泥质含量、孔隙度等曲线能够计算地层弹性力学参数、机械特性参数、泥浆参数、地层渗透率等参数，并且能够计算各向异性地层的各向异性大小和方位。由于这些特点，目前阵列声波测井已得到了广泛的应用。尤其在解决复杂的地质问题，为油田增产、增效服务方面，起到了非常重要的作用。 

声波测井仪器主要包括发射换能器、接收换能器、隔声体以及电气部分等部件。电气部分用来提供电信号；触发发射换能器发射声波；接收换能器接收返回的声波信号，并将其转换成电信号。常用电声换能器主要为压电式换能器。压电式换能器利用了某些单晶材料的压电效应和某些多晶材料的电致伸缩效应。在电信号的作用下发射换能器以其压电效应的逆效应产生声振动，发射声波；在声波信号的作用下，接收换能器以其压电效应的正效应接收声波，形成电信号，并将放大后的电信号经电缆送至地面仪器记录。由于反射后的声波往往来自多个方向并呈现多种形态，因此需要面向各个方向的多种接收换能器，这些接收换能器组合为阵列声波换能器。隔声体隔离发射换能器和接收换能器，通过延长声波的传播路径并增加声波的反射次数，以防止发射换能器发射的声波经仪器部件传至接收换能器造成对地层测量的干扰。 

为接收稳定的声波信号，阵列声波换能器浸没于油液之中，并且由于换能器中使用的晶片脆性大、强度低，因此现有的阵列声波换能器使用橡胶皮囊包覆接收换能器并在晶片周围布置橡胶垫片，用以对接收换能器及其上的晶片进行保护。同时，这些橡胶部件还起到消减声波信号在接收换能器间传播,即提高接收换能器间的声阻的作用。 

图1示出了现有技术的阵列声波换能器组件的部分剖视图。如图1所示，现有的接收换能器组件包括换能器安装架11、换能器晶片12、橡胶垫片13、橡胶绑带14以及橡胶皮囊15。一方面橡胶皮囊15对内部充油的环境进行密封，另一方面皮囊的弹性能够缓冲外部的压力，从而保护其内部的换能器。图2示出了现有技术的阵列声波换能器中的一组接收换能器的透视图。如图2中更清楚地显示的，为了减少安装时使换能器晶片12产生内应力以及防止使用时受到冲击而造成损坏，现有技术中主要利用橡胶垫片13及橡胶绑带14来进行减震和缓冲。换能器晶片12的下表面贴靠橡胶垫片13上，而换能器晶片12的上表面被橡胶绑带14压住，该压力的大小可通过更换不同弹性的橡胶绑带来调节。这样换能器晶片12的上下表面都紧靠具有弹性的橡胶件，保证了其不与坚硬的金属件接触，同时由于橡胶件对换能器晶片的压力很小，不会使晶片产生内应力，从而不仅固定了晶片，还对晶片起到了保护和防震的作用。 

但是，由于橡胶的耐高温、抗腐蚀的性能较其他金属零件较差，其一直是整个阵列换能器的薄弱环节。在遇到高温和硫化氢时，经常遇到橡胶皮囊破损的情况，直接影响仪器的使用。虽然国内外有各种特种橡胶标称可满足高温和耐腐蚀性能，但价格都非常昂贵。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种阵列声波换能器，能够消除了橡胶零件的使用，以提升设备的使用耐受性、使用寿命以及可靠性。 

为了达到本实用新型目的，本实用新型公开了一种阵列声波换能器。该阵列声波换能器包括：换能器安装架、壳体、密封件以及接收换能器组件，所述壳体包覆在换能器安装架外侧，所述密封件在壳体与换能器安装架之间 被压紧，从而通过弹性形变来密封所述壳体内部的腔室，所述接收换能器组件以阵列形式安装至所述换能器安装架。所述接收换能器组件包括：用于接收声波并将声波转换为电信号的换能器晶片；以及由高分子材料制成的覆层，所述覆层完全地包覆所述换能器晶片。 

在多种实施方式中，所述覆层包括用于将所述接收换能器组件连接至所述换能器安装架的连接特征，所述连接特征一体地形成在覆层上。 

在多种实施方式中，所述高分子材料为聚醚醚酮。 

在多种实施方式中，所述连接特征为多个通孔。在多种实施方式中，所述连接特征为多个插针。 

在多种实施方式中，所述多个接收换能器组件包括不同种类的换能器。