[发明专利]随钻测量系统超声波换能器及安装方法

说明书

本发明涉及油气随钻测井技术领域，尤其涉及一种随钻测量系统超声波换能器及安装方法。本发明用于隔离超声波换能器与钻井液的材料为聚氨酯，利用了聚氨酯耐磨损且密度与钻井液密度相仿的特点，既保证了超声波换能器表面不与钻井液直接接触而发生磨损，又保证了超声波可近乎无损地透射进入钻井液直至井眼表面。

技术领域

本发明涉及油气随钻测井技术领域，尤其涉及一种随钻测量系统超声波换能器及安装方法。

背景技术

随着北美页岩气获得成功开发，页岩气已成为全球油气勘探的新热点。近年来，我国也对页岩气开发高度重视，大力支持开展页岩气开发技术攻关与现场试验。

我国页岩气开发尚处于起步阶段，水平井钻井、储层压裂改造这两项页岩气开发的核心技术遇到诸多难点和瓶颈，如页岩气水平井段坍塌卡钻、储层压裂形成的裂缝形态不佳影响产能等。

现场试验及相关研究表明，与常规油气资源开发不同，在页岩气资源开发过程中，水平主地应力方向的准确测量对于水平井钻井过程中井眼稳定性分析、油藏的井网布局，以及储层改造过程中水力压裂设计以及水力压裂裂缝的延伸方向等起着决定性作用。另外，页岩气开发对测井技术也提出了更高的要求，常规的电缆测井以及钻井后取芯分析，无法实现钻井实时指导以及井眼轨迹控制实时决策，也无法获取破岩时第一手地质资料，导致测得的水平地应力方向测量与真实值存在较大误差。

总之，水平主地应力方向测量结果的准确性、实时性直接影响着页岩气水平井钻井、页岩气储层压裂改造效果，影响着页岩气开发产量。目前，我国尚无有关水平主地应力方向随钻测量的成熟技术与产品，目前仅能租借国外哈里伯顿、斯伦贝谢等公司的随钻测井仪器，价格昂贵，无法满足国内众多页岩气钻井需要。

因水平主地应力方向随钻测量系统超声波换能器需要在井下高压环境下工作，由于其本体是由匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器集成而成，不具备抗压、抗震条件，因此为保证超声波换能器在井下正常工作，需要设计一种适用于水平主地应力方向随钻测量系统超声波换能器的安装结构

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种随钻测量系统超声波换能器安装结构及方法，以克服上述缺陷。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种随钻测量系统超声波换能器及安装方法，该安装方法既可使超声波换能器在随钻工作时与高压钻井液隔离，也可保护超声波换能器不因钻井强震动而损坏，同时能透过隔离层探测距离。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种随钻超声波换能器安装结构，包括：

加工于钻铤本体内的依次连通的第一腔体、第二腔体、第三腔体；

其中，所述第一腔体与钻铤本体内设置的过线孔相连，用于容纳与超声波换能器相连的引线；

所述第二腔体用于容纳超声波换能器，其侧壁上和底部上设置有减震结构；

所述三腔体覆盖第二腔体并位于钻铤本体的表面，用于灌封隔离所述超声波换能器的隔离层。

在本发明的至少一个实施例中，包括：所述第一腔体、第二腔体、第三腔体为同轴台阶孔。

在本发明的至少一个实施例中，包括：所述第三腔体中加工有环形凸台。

在本发明的至少一个实施例中，包括：

所述第二腔体的底部设置压缩纸，用于为超声波换能器轴向减震，所述超声波换能器的引脚穿过所述压缩纸后焊接于第一腔体的引线上。

在本发明的至少一个实施例中，所述第二腔体设置有与其侧壁间隙配合的环形橡木，所述环形橡木与超声波换能器有之间的间隙灌有聚氨酯，用于为超声波换能器径向减震。