[发明专利]一种声波换能器及其测井装置

说明书

技术领域

本发明涉及声波测井领域，尤其涉及一种声波换能器及其测井装置。

背景技术

声波测井在地层评价、石油工程、采油工程等领域发挥着越来越重要的作用，采用声波测井技术可以获得地层的孔隙度、渗透率、波的能量衰减、反射及透射、地层的各向异性等多种地层评价参数，应用极其广泛。

传统测井的声波换能器，都需要密封在现场仪器中，例如承压声系短节中，为了使声波换能器的压电陶瓷片与井内液体隔绝，需从内向外依次安装密封材料（如耐温橡胶）、金属外壳等，这种声系短节中声波信号传播需经过多层介质，必然存在较大衰减。

为了减小上述金属外壳对声波信号传播的影响，声波测井声系中需要设计特殊的透声结构。现有的电缆测井中声波换能器的透声方法一般采用在外壳上切割声窗，声窗的面积要求尽可能大以取得好的透声效果。

但是在随钻测井中，钻铤与井壁地层之间存在长时间的较大摩擦，使得这种采用大面积声窗的透声结构难以使用，因而，也难以应用到随钻声波测井中。

因此，一种既不需要透声结构，又可以减小声波信号传播时各种介质导致的信号衰减，同时还具有好的声波发射效率（发射换能器）或者好的声波信号接收灵敏度（接收换能器）的声波换能器是随钻声波测井领域，乃至整个声波测井领域中的关键技术。

发明内容

本发明实施例提供一种声波换能器及其测井装置，用于解决现有声波测井装置需要设置透声结构，因此声波信号传播时大幅度衰减的问题。

本发明实施例提供的一种声波换能器及其测井装置，通过以下方案解决上述技术问题。

一种声波换能器，其中，所述声波换能器包括：

金属基片、压电陶瓷片；其中：

所述压电陶瓷片的一面固定于所述金属基片的第一表面，所述金属基片的第二表面与井内液体直接接触。

根据上述的声波换能器，其中，所述声波换能器还包括：固定孔，所述固定孔设置于所述压电陶瓷片外围的所述金属基片上。

根据上述的声波换能器，其中，所述声波换能器还包括：环形凹槽，所述环形凹槽设置于所述金属基片上并环绕所述压电陶瓷片的外围。

根据上述的声波换能器，其中，所述环形凹槽为四边形，其中至少一条边两端凹槽的深度不等于该条边中间部分凹槽的深度。

根据上述的声波换能器，其中，所述声波换能器具有多片所述压电陶瓷片，其中，每一所述压电陶瓷片的一面均固定于所述金属基片的第一表面。

根据上述的声波换能器，其中，包括两片所述压电陶瓷片；其中，一片所述压电陶瓷片的一面与另一片所述压电陶瓷片的一面以相反的极化方向固定于所述金属基片上。

根据上述的声波换能器，其中，所述声波换能器为平板状或弧面状。

本发明实施例还提供一种测井装置，其中，所述装置包括：

声波换能器组以及声系短节；

所述声波换能器组包括：至少一个如前所述的任意一声波换能器；

所述声系短节的外侧面具有一容置凹槽，所述声波换能器组的金属基片盖合固定于所述容置凹槽上，并与所述容置凹槽共同形成一密闭空间，所述声波换能器组的压电陶瓷片处于所述容置凹槽内。

根据上述的测井装置，其中，所述声波换能器组通过固定孔与所述声系短节连接。

根据上述的测井装置，其中，所述装置还包括：密封圈，设置于所述金属基片与所述声系短节结合的部位之间。

如上所述的本发明实施例的声波换能器及其测井装置能够达到如下效果：

本发明提供的声波换能器能够解决传统声波测井中信号传输经过多层介质而存在较大衰减的问题，同时该换能器不需要附加传统声波测井的透声结构，据此可以设计声波测井仪的声系，尤其适用于随钻声波测井声系。本发明提供的声波换能器其金属基片具有密封和保护盖片的作用，直接与井内液体接触。用作发射换能器时，能够通过井内液体直接向井壁地层中辐射声波能量，增大辐射到井壁地层的有效能量；用作接收换能器时，可以直接接收来自井壁地层的声波信号，具有较高的灵敏度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明实施例中一种声波换能器的结构示意图；

图2为本发明图1中一种声波换能器沿A-A方向的剖面示意图；

图3为本发明另一实施例中一种声波换能器的剖面示意图；

图4为本发明另一实施例中一种声波换能器的具有差分连接端子的剖面示意图。

具体实施方式