一種巖樣縱橫波四分量測量探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油工程巖石聲學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)和各種材料聲波速度測試領(lǐng)域，特別涉及一種巖樣縱橫波速度測量探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著油氣勘探開發(fā)的不斷深入，所面臨的地層各向異性等問題日益突出。研究地層的各向異性，可以更好地了解地下裂縫的發(fā)育情況，分析地應(yīng)力，為裂縫型儲(chǔ)層評價(jià)、井眼穩(wěn)定性研究及指導(dǎo)壓裂酸化等提供幫助。油田勘探中通常采用聲波測井儀器研究地層的各向異性，其外界干擾因素較多，對測試結(jié)果影響較大，不能較為準(zhǔn)確的得到地層的各向異性。為了盡量多的排除外界因素的干擾，越來越多的研究者在油氣井鉆井過程中進(jìn)行取芯，制作巖樣后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對其進(jìn)行研究。隨著石油工程巖石聲學(xué)性質(zhì)研究的不斷發(fā)展，為了滿足日益復(fù)雜的油氣勘探開發(fā)的需要，國內(nèi)外研究者相繼研發(fā)出能模擬地層條件下的聲波探頭，得到巖樣的縱波、橫波波速，并通過分析得到巖體的楊氏模量、體積模量、泊松比等力學(xué)物理參數(shù)。巖石的各向異性可以用簡化的橫波各向異性來研究。國內(nèi)外較傳統(tǒng)的聲波探頭只能測量巖樣的縱波或者單向橫波，要想得到巖樣的橫波各向異性，必須在測得一向橫波后，將待測巖樣旋轉(zhuǎn)并對其施以相同實(shí)驗(yàn)條件，才能獲得不同方向上的橫波，這樣的多次試驗(yàn)破壞了實(shí)驗(yàn)條件的嚴(yán)格一致性，其分析結(jié)果并不能很好的代表巖樣各方向的力學(xué)參數(shù)。因此，研發(fā)出能夠一次性測得巖樣的縱波和各向橫波的聲波探頭成為石油工程巖石聲學(xué)性質(zhì)研究的必然趨勢。
[0003]專利200720081615.7公布的“一種巖芯縱橫波速度測量探頭”，提供了能夠一次加載實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)巖樣的縱波和一個(gè)環(huán)形橫波的測量探頭，其環(huán)形橫波有效地壓制了縱波的干擾，解決了橫波首波波形弱、首波位置讀取困難的問題，但是僅靠一個(gè)橫向環(huán)形波和一個(gè)縱波尚不能完全滿足巖樣全波力學(xué)參數(shù)的分析要求。專利201020101527.0公布的“一種智能超聲波橫波縱波綜合測試儀”，提供了能夠一次性產(chǎn)生一個(gè)巖心的縱波和兩個(gè)不同方向的橫波的聲波探頭，其中兩個(gè)不同向量的橫波由兩個(gè)按剪切振動(dòng)模式振動(dòng)的振子實(shí)現(xiàn)，其靈敏度方向相差90度，在一個(gè)面上產(chǎn)生兩個(gè)不同方向的剪切橫波，其安裝的振子集中在一起，雖然該專利申請人在每個(gè)振子的背面設(shè)有吸附堆，并在每個(gè)振子的周邊設(shè)有圓形分隔槽。但是實(shí)踐表明這樣的聲波探頭的振子安裝方式，其橫波波形幅度較弱，在測量時(shí)，縱波對其干擾就顯得更加明顯，且橫波首波位置難以確定。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型為解決在高溫高壓條件下直接一次性獲取巖樣的一個(gè)縱波、一個(gè)環(huán)形橫波和兩個(gè)正交的偏振橫波波形，聲波探頭橫波信號弱，波形幅度小，首波位置不明顯，現(xiàn)有專利技術(shù)中聲波探頭單分量橫波的局限的問題而提供一種巖樣縱橫波四分量測量探頭。
[0005]采用的技術(shù)方案為:一種巖樣縱橫波四分量測量探頭，包括縱波晶片、橫波晶片、縱橫波引線、流體管線、探頭基體和探頭筒體;所述探頭基體設(shè)置為呈“凸”字形的不銹鋼圓柱體，探頭基體中心開有圓形通孔，流體管線通過固定件固定在探頭基體圓形通孔上，探頭基體底面開有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽為沿基體底部徑向和周向兩種方式分布，探頭基體上端第一平面和探頭筒體連接，探頭基體上端第二平面粘貼縱橫波晶片，用于固定流體管線的固定件周圍呈“十”字形正交線性粘貼橫波晶片，被“十”字形排列的橫波晶片分割開的四個(gè)扇形區(qū)域中分別粘貼一個(gè)扇形縱波晶片，所述橫波晶片包括X方向橫波晶片、y方向橫波晶片和最外圓呈環(huán)形線性粘貼的環(huán)形橫波晶片，
[0006]扇形縱波晶片之間、環(huán)形橫波晶片之間、X方向橫波晶片之間、y方向橫波晶片之間均通過焊接信號線連接在一起，縱波引線與縱波晶片連接，環(huán)形橫波引線與環(huán)形橫波晶片連接，X方向橫波引線與X方向橫波晶片連接，y方向橫波引線與y方向橫波晶片連接。
[0007]進(jìn)一步，所述縱橫波晶片采用定制專用壓電陶瓷晶片并嚴(yán)格的按照線性排列方式排列。
[0008]本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)措施:一種巖樣縱橫波四分量測量探頭和接收探頭的結(jié)構(gòu)相同，其特征在于，巖樣縱橫波四分量測量探頭和接收探頭上均有X方向橫波和y方向橫波的標(biāo)識，以便在測量中實(shí)現(xiàn)X方向橫波發(fā)射與X方向橫波接收方向一致性，y方向橫波發(fā)射與y方向橫波接收方向一致性，該標(biāo)識不會(huì)影響探頭在測試中的密封性。
[0009]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型提供的一種巖樣縱橫波四分量測量探頭可實(shí)現(xiàn)在高溫高壓條件下直接一次性獲取巖樣的一個(gè)縱波、一個(gè)環(huán)形橫波和兩個(gè)正交的偏振橫波波形，得到四分量波形，即X方向橫波、y方向橫波、z方向縱波和環(huán)形橫波。本實(shí)用新型提供的一種巖樣縱橫波四分量測量探頭上粘貼的環(huán)形線性橫波晶片，與現(xiàn)有聲波探頭中的技術(shù)相比，環(huán)形線性橫波晶片能得到環(huán)形橫波，這種橫波信號為巖樣的橫波信號平均值，其信號強(qiáng)、首波位置明顯;呈十字正交的x、y方向線性粘貼的橫波晶片可獲得X方向和y方向的剪切橫波。三種方式粘貼的橫波晶片均使用大量的壓電陶瓷片嚴(yán)格的按照線性排列方式粘貼，每種方式的橫波晶片振動(dòng)方向一致，這種粘貼方式加強(qiáng)了橫波信號強(qiáng)度。此外，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，具有推廣價(jià)值。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的巖樣縱橫波四分量測量探頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011 ]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的巖樣縱橫波四分量測量探頭側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、探頭基體;2、環(huán)形橫波晶片;3、縱波晶片;4、x方向橫波晶片;5、縱波引線；
6、y方向橫波晶片;7、y方向橫波標(biāo)識;8、環(huán)形橫波引線;9、x方向橫波標(biāo)識;10、x方向橫波弓丨線；11、y方向橫波引線、12、探頭筒體。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下。
[0014]如圖1和圖2:—種巖樣縱橫波四分量測量探頭，包括縱波晶片3、橫波晶片、縱橫波引線、流體管線、探頭基體1和探頭筒體12;所述探頭基體1設(shè)置為呈“凸”字形的不銹鋼圓柱體，探頭基體1中心開有圓形通孔，流體管線通過固定件固定在探頭基體圓形通孔上，探頭基體底面開有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽為沿基體底部徑向和周向兩種方式分布，探頭基體上端第一平面和探頭筒體的連接，探頭基體上端第二平面粘貼縱橫波晶片，用于固定流體管線的固定件周圍呈“十”字形正交線性粘貼橫波晶片，被“十”字形排列的橫波晶片分割開的四個(gè)扇形區(qū)域中分別粘貼一個(gè)扇形縱波晶片，所述橫波晶片包括X方向橫波晶片4、y方向橫波晶片5和最外圓呈環(huán)形線性粘貼的環(huán)形橫波晶片2，
[0015]扇形縱波晶片之間、環(huán)形橫波晶片之間、X方向橫波晶片之間、y方向橫波晶片之間均通過焊接信號線連接在一起，縱波引線5與縱波晶片連接，環(huán)形橫波引線8與環(huán)形橫波晶片連接，X方向橫波引線10與X方向橫波晶片4連接，y方向橫波引線11與y方向橫波晶片6連接。基體中心安裝不銹鋼流體管線。
[0016]所述探頭基體上端第一平面設(shè)置凹槽和對稱分布的螺栓固定孔，凹槽用于安裝0型密封圈密封探頭基體與探頭筒體，對稱分布的螺栓和螺栓固定孔固定探頭基體和探頭筒體。
[0017]所述縱橫波晶片采用定制專用壓電陶瓷晶片并嚴(yán)格的按照線性排列方式排列。
[0018]本實(shí)用新型的巖樣縱橫波四分量測量探頭和接收探頭的結(jié)構(gòu)相同，巖樣縱橫波四分量測量探頭和接收探頭上均有X方向橫波標(biāo)示9和y方向橫波的標(biāo)識7，以便在測量中實(shí)現(xiàn)X方向橫波發(fā)射與X方向橫波接收方向一致性，y方向橫波發(fā)射與y方向橫波接收方向一致性，該標(biāo)識不會(huì)影響探頭在測試中的密封性。
[0019]工作原理:
[0020]本實(shí)用新型將聲波發(fā)射探頭和聲波接收探頭固定在夾持器內(nèi)，探頭端面與被測巖樣兩端端面接觸，安裝探頭時(shí)按照探頭上的X方向橫波標(biāo)識和y方向橫波標(biāo)識準(zhǔn)確安裝，以實(shí)現(xiàn)X方向橫波發(fā)射與X方向橫波接收方向一致性、y方向橫波發(fā)射與y方向橫波接收方向一致性，按照實(shí)驗(yàn)條件要求對夾持器加軸壓、圍壓和溫度，將發(fā)射探頭的縱波引線、環(huán)形橫波引線、X方向和y方向橫波引線連接到聲波發(fā)射器端，接收探頭的縱波引線、環(huán)形橫波引線、X方向和y方向橫波引線連接到四通道示波器終端，待軸壓、圍壓和溫度穩(wěn)定后，即可對巖樣進(jìn)行測試。
[0021]以上所述僅是對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種巖樣縱橫波四分量測量探頭，其特征在于，該巖樣縱橫波四分量測量探頭包括縱波晶片、橫波晶片、縱橫波引線、流體管線、探頭基體和探頭筒體； 所述探頭基體設(shè)置為呈“凸”字形的不銹鋼圓柱體，探頭基體中心開有圓形通孔，流體管線通過固定件固定在探頭基體圓形通孔上，探頭基體底面開有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽為沿基體底部徑向和周向兩種方式分布； 所述探頭基體上端第一平面和探頭筒體連接，探頭基體上端第二平面粘貼縱橫波晶片，用于固定流體管線的固定件周圍呈“十”字形正交線性粘貼橫波晶片，被“十”字形排列的橫波晶片分割開的四個(gè)扇形區(qū)域中分別粘貼一個(gè)扇形縱波晶片，所述橫波晶片包括X方向橫波晶片、y方向橫波晶片和最外圓呈環(huán)形線性粘貼的環(huán)形橫波晶片； 扇形縱波晶片之間、環(huán)形橫波晶片之間、X方向橫波晶片之間、y方向橫波晶片之間均通過焊接信號線連接在一起，縱波引線與縱波晶片連接，環(huán)形橫波引線與環(huán)形橫波晶片連接，X方向橫波引線與X方向橫波晶片連接，y方向橫波引線與y方向橫波晶片連接。2.如權(quán)利要求1所述巖樣縱橫波四分量測量探頭，其特征在于，所述縱橫波晶片采用定制專用壓電陶瓷晶片并按照線性排列方式排列。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種巖樣縱橫波四分量測量探頭，包括縱波晶片、橫波晶片、縱橫波引線、流體管線、探頭基體和探頭筒體；實(shí)現(xiàn)在高溫高壓條件下直接一次性獲取巖樣的一個(gè)縱波、一個(gè)環(huán)形橫波和兩個(gè)正交的偏振橫波波形，得到四分量波形，即x方向橫波、y方向橫波、z方向縱波和環(huán)形橫波。本實(shí)用新型上粘貼的環(huán)形線性橫波晶片，能得到環(huán)形橫波，這種橫波信號為巖樣的橫波信號平均值，其信號強(qiáng)、首波位置明顯；呈十字正交的x、y方向線性粘貼的橫波晶片獲得x方向和y方向的剪切橫波。三種方式粘貼的橫波晶片加強(qiáng)了橫波信號強(qiáng)度。
【IPC分類】G01N29/07
【公開號】CN205139090
【申請?zhí)枴緾N201520832625
【發(fā)明人】陳一健, 張倫平, 杜祥勇, 許秀彬, 陳星宇
【申請人】成都皓瀚完井巖電科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年10月26日