專利名稱：稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源。屬于地球物理測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從地球物理測(cè)井技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，震源問(wèn)題一直是困擾人們的技術(shù)難題。長(zhǎng)期以來(lái)，工程地球物理勘探工作者一直在試圖研制一種操作簡(jiǎn)便、性能優(yōu)良的大功率測(cè)井震源，但并未獲得滿意的結(jié)果。目前，國(guó)內(nèi)外用于測(cè)井震源的設(shè)備有如下幾類1、對(duì)有水井來(lái)說(shuō)，一般采用電火花、電雷管和壓電超聲換能器等作為測(cè)井震源，但這三種震源都存在大的缺陷，首先電火花、電雷管作為測(cè)井震源，盡管發(fā)射頻率較低、能量大可作為大距離井間和井間CT層析成像測(cè)井，但有計(jì)時(shí)不準(zhǔn)、不可控、檢測(cè)速度慢、重復(fù)性不好，發(fā)射功率不穩(wěn)等缺陷，不能完全滿足工程檢測(cè)的要求；電火花震源設(shè)備笨重、操作復(fù)雜、效率低、高壓不安全、在無(wú)220V外電的情況下不能使用也是它的致命缺點(diǎn)；此外，電雷管震源在有些國(guó)家和地區(qū)已不允許使用，因?yàn)樗鼘?duì)檢測(cè)人員的生命安全存在潛在的危險(xiǎn)，而且電雷管會(huì)炸壞井壁，造成塌孔或堵孔現(xiàn)象，是一種破壞性檢測(cè)方法，這對(duì)需要永久保留的鉆孔顯然不適合。其次壓電陶瓷聲波換能器作為測(cè)井震源，盡管頻率高，測(cè)計(jì)時(shí)準(zhǔn)、可控、檢測(cè)速度快、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，但它有著能量小、易損壞(絕緣破壞、應(yīng)力破壞、熱破壞、疲勞破壞)、余震大等缺陷，它只能作為單孔小源距和小井間距測(cè)井。
2、對(duì)無(wú)水井來(lái)說(shuō)，一般是采用壓電超聲換能器外包伸縮皮囊，再在皮囊內(nèi)高壓水使皮囊與井壁藕合來(lái)傳遞聲波，由于壓電超聲換能器的能量小，加上聲波在水、皮囊和井壁間的能量衰減很大，致使聲波的穿透距離短，只能作小距離聲波檢測(cè)，另外設(shè)備操作復(fù)雜，效率很低。
3、另外，長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江工程地球物理勘測(cè)研究院(武漢)研制了一種超磁致伸縮雙向推壓井中聲波發(fā)射換能器設(shè)備。此設(shè)備在設(shè)計(jì)中把兩超磁致伸縮棒上下布置，發(fā)射聲波中縱波的能量很小，導(dǎo)致首波的幅度很?。粌沙胖律炜s棒兩端襯有墊片，這將大大地減小了振動(dòng)幅度，也就是說(shuō)減小了發(fā)射能量，導(dǎo)致穿透距離更?。凰母瓧U很難保證兩超磁致伸縮棒上下四端面的平行，同時(shí)也難保證兩超磁致伸編棒預(yù)壓力的平衡，導(dǎo)致兩超磁致伸縮棒容易斷裂，降低了設(shè)備的工作壽命；而且，此設(shè)備只能在有水井中工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)以上震源的優(yōu)點(diǎn)和存在的問(wèn)題，結(jié)合稀土超磁致伸縮材料特點(diǎn)，研制一種不僅可作為大源距、小源距單孔測(cè)井，大距離井間聲波和井間CT成像聲波測(cè)井，同時(shí)可在有水和無(wú)水井中使用的稀土超磁致伸縮多功能聲波測(cè)井震源。
本發(fā)明的目的是由如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種稀土超磁致伸縮多功能聲波測(cè)井震源，具有發(fā)射板、稀土超磁致伸縮棒、線圈、電纜，其特征在于發(fā)射板為左右兩塊，由上、下兩調(diào)節(jié)桿將其固定成為鼓形振動(dòng)體；在左、右發(fā)射板的中部?jī)?nèi)腔中設(shè)有線圈架；線圈設(shè)置在線圈架上；在兩發(fā)射板頂部設(shè)有電纜和電纜護(hù)套；線圈引出線經(jīng)由兩發(fā)射板頂部的電纜護(hù)套與電纜連接；稀土超磁致伸縮棒橫向設(shè)置在線圈架中，其兩側(cè)分別與左右發(fā)射板相接觸。本發(fā)明由調(diào)節(jié)桿固定兩發(fā)射板的位置，同時(shí)調(diào)節(jié)稀土超磁致伸縮棒與兩發(fā)射板之間的預(yù)壓力，當(dāng)在線圈中通過(guò)大的瞬變電流時(shí)，稀土超磁致伸縮棒伸長(zhǎng)，對(duì)發(fā)射板產(chǎn)生近200kg力的沖擊，導(dǎo)致發(fā)射板振動(dòng)而產(chǎn)生很大能量的聲波。
本發(fā)明匹配有靠壁棒，靠壁棒上設(shè)有拉繩。靠壁棒的提升可以保證震源頭與孔壁的緊密結(jié)合，保證聲波在干孔中的有效傳遞并減少能量的損耗，同時(shí)保證橫波的有效傳遞。
本發(fā)明在兩發(fā)射板頂部的電纜護(hù)套的外圍設(shè)有套管連接頭，是為水平孔和天頂孔檢測(cè)而設(shè)計(jì)的裝置。
本發(fā)明在兩發(fā)射板的上部設(shè)有拉繩穿孔，穿上拉繩保證設(shè)備的安全升降。
本發(fā)明在兩發(fā)射板的下端設(shè)有配重塊，由配重連接桿固定，使其在自然靠壁時(shí)增加發(fā)射板與孔壁的壓力。
本發(fā)明將外表面形狀為彎弧形的兩塊發(fā)射板組合成為兩頭小、中間大的腰鼓形，可有效保證測(cè)定位置的準(zhǔn)確性，保證發(fā)射的聲波為球形波，減少震源與孔壁的接觸面積，減少卡孔的概率，同靠壁棒聯(lián)合能有效地靠壁，而且，由于兩頭小，在卡孔時(shí)可以用拉繩或鉆機(jī)帶出。
按照本發(fā)明的技術(shù)方案結(jié)合稀土超磁致伸縮材料的特點(diǎn)而研制的稀土超磁致伸縮多功能聲波測(cè)井震源具有如下優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)合靠壁棒可同時(shí)在有水和無(wú)水井中使用；2、可作為大距離井間聲波和井間CT成像聲波測(cè)井；3、可作為大源距(2500mm)全波例單孔測(cè)井，小源距(200mm)單孔測(cè)井；4、具有發(fā)射頻率適中、頻帶寬、發(fā)射功率大而穩(wěn)定、重復(fù)性好、計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、余振短、穿透距離遠(yuǎn)、體積小、操作方便且可控等優(yōu)點(diǎn)；5、設(shè)備輕便，工作效率高；6、設(shè)備設(shè)計(jì)合理，使用壽命長(zhǎng)；7、可生產(chǎn)不同功率、不同尺寸的系列產(chǎn)品；8、在無(wú)水孔檢測(cè)時(shí)靠壁簡(jiǎn)單可靠。
四

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為靠壁棒示意圖。
圖中1—右發(fā)射板；2—拉繩穿孔；3—套管連接頭；4—電纜護(hù)套；5—電纜；6—螺孔；7—上調(diào)節(jié)桿；8—左發(fā)射板；9—線圈；10—線圈架；11—稀土超磁致伸縮棒；12—下調(diào)節(jié)桿；13—配重連接桿；14—配重塊；15—靠壁棒；16—靠壁棒拉繩。
五具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示，本發(fā)明由左發(fā)射板8、右發(fā)射板1、上調(diào)節(jié)桿7、下調(diào)節(jié)桿12、線圈9、線圈架10、稀土超磁致伸縮棒11、電纜5、電纜護(hù)套4、套管連接頭3、配重塊14、配重連接桿13、靠壁棒15及靠壁棒拉繩16組成，左右兩發(fā)射板由上下兩調(diào)節(jié)桿固定連接。同時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)射板與稀土超磁致伸縮棒之間的預(yù)壓力。線圈架安裝在左右發(fā)射板中部的內(nèi)腔中，線圈架上繞有線圈，線圈連接電纜，在兩發(fā)射板頂部的電纜護(hù)套的外圍設(shè)有套管連接頭，套管連接頭上設(shè)有螺孔6，通過(guò)螺釘固定，在兩發(fā)射板的下端通過(guò)連接桿固定配重塊，在兩發(fā)射板上鉆有拉繩穿孔2，稀土超磁致伸縮棒安裝在線圈架中，其兩側(cè)分別與左右發(fā)射板相接觸。當(dāng)在線圈中通過(guò)大的瞬變電流時(shí)，稀土超磁致伸縮棒伸長(zhǎng)，對(duì)發(fā)射板產(chǎn)生近200kg的沖擊，導(dǎo)致發(fā)射板振動(dòng)而產(chǎn)生很大能量的聲波。靠壁棒是為了使本發(fā)明在無(wú)水中使用的附件。靠壁棒上設(shè)有拉繩。使用時(shí)，通過(guò)拉繩提升靠壁棒，使震源頭與孔壁緊密結(jié)合。
本發(fā)明的發(fā)射板和靠壁棒由不銹鋼材料加工制造；稀土超磁致伸縮棒由稀土超磁致伸縮材料制成，稀土超磁致伸縮材料是一種TB1-xDyxFey稀土-鐵系金屬間化合物，它在較低磁場(chǎng)下具有很高的磁致伸縮應(yīng)變?chǔ)?；線圈架由耐高溫膠木材料制成；線圈由特種銅線制成，電纜為普通電力電纜。
權(quán)利要求
1.一種稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，具有發(fā)射板、稀土超磁致伸縮棒、線圈、電纜，其特征在于發(fā)射板為左右兩塊，由上、下兩調(diào)節(jié)桿將其固定成為鼓形振動(dòng)體；在左、右發(fā)射板的中部?jī)?nèi)腔中設(shè)有線圈架；線圈設(shè)置在線圈架上；在兩發(fā)射板頂部設(shè)有電纜和電纜護(hù)套；線圈引出線經(jīng)由兩發(fā)射板頂部的電纜護(hù)套與電纜連接；稀土超磁致伸縮棒橫向設(shè)置在線圈架中，其兩側(cè)分別與左右發(fā)射板相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，其特征在于匹配有靠壁棒，靠壁棒上設(shè)有拉繩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，其特征在于在兩發(fā)射板頂部的電纜護(hù)套的外圍設(shè)有套管連接頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，其特征在于在兩發(fā)射板的上部設(shè)有拉繩穿孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，其特征在于配重塊設(shè)置在兩發(fā)射板的下端，由配重固定桿連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，其特征在于兩發(fā)射板外表面形狀設(shè)計(jì)為彎弧形，兩塊組合成為兩頭小、中間大的腰鼓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，其特征在于發(fā)射板和靠壁棒由不銹鋼材料制造。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，其特征在于稀土超磁致伸縮棒由稀主超磁致伸縮材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，其特征在于線圈架由耐高溫膠木材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源，其特征在于線圈由特種銅線制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土超磁致伸縮多功能測(cè)井聲波發(fā)射震源。屬于地球物理測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域。主要特征在于采用稀土超磁致伸縮棒橫向插入兩彎弧形發(fā)射板中部?jī)?nèi)腔的線圈中，其線圈外接電纜，其稀土超磁致伸縮棒的兩端與兩發(fā)射板相接觸。由上下兩調(diào)節(jié)桿固定兩發(fā)射板的位置，同時(shí)調(diào)節(jié)稀土超磁致伸縮棒與兩發(fā)射板之間的預(yù)壓力。在兩發(fā)射板的頂部設(shè)有套管連接頭，下端設(shè)有配重塊。它還配有靠壁棒。本發(fā)明結(jié)合靠壁棒可同時(shí)在有水和無(wú)水井中使用。既可作為大距離井間聲波和井間CT成像聲波測(cè)井，又可作為大源距全波例單孔測(cè)井，小源距單孔測(cè)井。具有發(fā)射頻率適中、頻帶寬、發(fā)射功率大而穩(wěn)定、重復(fù)性好、計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、余振短、穿透距離遠(yuǎn)、體積小、操作方便且可控等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01V1/02GK1441261SQ0311825
公開日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
發(fā)明者王槐仁 申請(qǐng)人:王槐仁