[发明专利]冰钻光纤布拉格光栅声学测井仪

摘要

本发明的冰钻光纤布拉格光栅声学测井仪属于冰层钻孔测井技术领域。本发明提供了一种利用光纤布拉格光栅动态声波法检测钻孔孔壁冰层物理‑力学性能的测井仪，由连接部件、超声波发射部件、超声波检测部件、外管(4)和密封端盖(13)组成。本发明的冰钻光纤布拉格光栅声学测井仪可以动态监控和记录孔壁冰层的物理‑力学参数，具有测试精度高、传输距离长、不受电磁干扰的优势，可以在南极‑60℃的超低温环境下稳定的工作。

主权项

1.一种冰钻光纤布拉格光栅声学测井仪，其特征是，所述冰钻光纤布拉格光栅测井仪由连接部件、超声波发射部件、超声波检测部件、外管(4)和密封端盖(13)组成；所述连接部件由上接头(1)、密封接头(2)和密封接头座(3)组成；所述连接部件的上接头(1)通过螺栓连接密封接头座(3)；所述密封接头座(3)的中心孔处以螺纹连接密封接头(2)，所述密封接头座(3)的下端以螺纹连接外管(4)的上端；所述密封接头(2)包括三个连接端子，第一端子为光纤连接端子，用于铠装信号线缆与光纤(12)的连接，第二端子和第三端子为超声波信号线连接端子，用于铠装信号线缆与超声波纵波发射探头(10)、超声波横波发射探头(11)的连接；所述超声波发射部件由第一定位板(5)、第一固定销(6)、第二固定销(7)、第一弹簧片(8)、第一支臂(9)、超声波纵波发射探头(10)和超声波横波发射探头(11)组成，所述超声波纵波发射探头(10)、超声波横波发射探头(11)固定在第一支臂(9)上，由地表超声波发生器(15)控制，发射指定频率和波幅的超声波纵波、横波信号，超声波信号通过第一支臂(9)传入冰层；所述超声波检测部件由n组超声波传输模块和光纤(12)组成；第一组超声波传输模块由第二定位板(20)、第三固定销(21)、第四固定销(22)、第二弹簧片(23)和第二支臂(24)组成；第二组超声波传输模块由第三定位板(30)、第五固定销(31)、第六固定销(32)、第三弹 簧片(33)和第三支臂(34)组成；以此类推；第n组超声传输模块由第n+1定位板(10n+10)、第2n+1固定销(10n+11)、第2n+2固定销(10n+12)、第n+1弹簧片(10n+13)和第n+1支臂(10n+14)组成；所述光纤(12)中含有n个光纤布拉格光栅；第一光纤布拉格光栅(25)粘贴在第二支臂(24)内侧，第二光纤布拉格光栅（ 35） 粘贴在第三支臂(34)内侧，以此类推，第n光纤布拉格光栅（ 10n+15） 粘贴在第n+1支臂(10n+14)内侧；所述外管(4)呈圆柱形，内壁上设有2(n+1)个定位孔；所述外管(4)内部设置第一定位板(5)、第二定位板(20)、第三定位板(30)、第n+1定位板(10n+10)，所有定位板沿外管延伸且互相平行；第一支臂(9)通过第一弹簧片(8)固定在第一定位板(5)上，第二支臂(24)通过第二弹簧片(23)固定在第二定位板(20)上，第三支臂(34)通过第三弹簧片(33)固定在第三定位板(30)上，以此类推，第n+1支臂(10n+14)通过第n+1弹簧片(10n+13)固定在第n+1定位板(10n+10)上；所述第一定位板(5)、第二定位板(20)、第三定位板(30)及第n+1定位板(10n+10)由超声波信号传播惰性材料制成，并设置两个用于固定的凹槽，第一定位板(5)以螺栓连接第一固定销(6)和第二固定销(7)，第一固定销(6)和第二固定销(7)下端为柱状，插入外管(4)相应位置的定位孔中；第二定位板(20)以螺栓连接第三固定销(21)和第四固定销(22)，第三固定销(21)和第四固定销(22)下端为柱状，插入外管(4)相应位置的定位孔中；第三定位板(30)以螺栓连接第五固定销(31)和第六固定销(32)，第五固定销(31)和第六固定销(32)下端为柱状，插入外管(4)相应位置的定位孔中；第n+1定位板(10n+10)以螺栓连接第2n+1固定销(10n+11)和第2n+2固定销(10n+12)，第2n+1固定销(10n+11)和第2n+2固定销(10n+12)下端为柱状，插入外管（ 4） 相应位置的定位孔中；其中，n＝2～1000。