[发明专利]一种随钻方位声波信号接收换能器封装装置

说明书

技术领域

本发明主要属于随钻测井测量装置领域，具体涉及一种随钻方位声波信号接收换能器封装装置。

背景技术

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。随钻方位声波测井技术是随钻测井技术的方法之一，随钻方位声波换能器是随钻方位声波仪器的最重要原件，仪器工作时，由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本体外壁，很难如电缆声波测井仪那样浸在油中密封，所以随钻方位声波换能器一般采用单独封装。而随钻方位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方位声波仪器。

目前随钻方位声波信号接收换能器封装结构主要采用两种结构方案: 纽扣式接收换能器封装装置和环形灌封接收换能器封装装置。

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。

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。

现有的两种装置均各自存在缺陷：

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本体的高压密封，该种结构增加了内部电子仓骨架与外部钻铤本体的加工及装配要求。

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本体上。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本体的加工及装配要求，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。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种随钻方位声波信号接收换能器封装装置，将放大电路与模数转换电路前置安装在钻挺上，缩短信号接收与处理的线路长度，减小噪声干扰；将接收换能器封装及电连接封装分开降低对电连接插件形状的要求，采用普通高压密封电连接插件实现换能器泥浆与前置信号处理电路的密封，无需专门设计高压电连接插件。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种随钻方位声波信号接收换能器封装装置，所述装置包括钻铤本体2、主控电子仓1和随钻方位声波信号接收处理系统；

所述随钻方位声波信号接收处理系统包括接收换能器3、密封电连接插件、前置信号处理电路10和总信号处理电路；

所述总信号处理电路安装在所述主控电子仓1上；

所述密封电连接插件封装在所述钻铤本体2上；

所述接收换能器3和所述前置信号处理电路10分别通过封装结构高压密封在钻铤本体2上，所述接收换能器3和所述信号处理电路10通过密封电连接插件实现电连接，所述信号处理电路10和所述总信号处理电路电连接；

所述前置信号处理电路10包括信号放大模块和模数转换模块；