[发明专利]供井下使用的可调声学发射器

说明书

技术领域

本发明涉及声学发射器，并且更具体来说，涉及用于井下应用的可调变频声学发射器。

背景技术

井通常用于进入地面以下的区域并从这些区域获取材料。例如，井通常用于定位和从地下位置提取烃类。井构造通常包括钻出井筒和在井筒内构造钻杆结构(通常称为“套管”)。完成后，钻杆结构进入地下位置并且允许将材料运输到表面。

在井构造之前、期间和之后，通常使用各种工具以监视井下环境的各种性质。例如，地下测井系统可用于检查钻杆套管、周围的水泥支撑结构和/或周围的地下岩层。可将这些系统独立地定位在井筒内、或可放置在钻柱上并且连同其它井下设备一起定位在井筒内。

为了向表面上的控制系统和操作者提供反馈，这些工具可将遥测数据传输到表面进行分析。例如，可通过声传输装置来传输遥测数据。这样，需要改进型声学发射器以优化遥测数据的传递。

发明内容

本发明的各方面可总结如下。

一般来说，一方面，用于生成声学信号的声学发射器包括致动器模块和耦接到该致动器模块的调整模块。该调整模块包括电磁线圈、可变电源和磁性流变流体，其中可变电源与电磁线圈电通信并且电磁线圈至少部分设置在磁流变流体中。布置声学发射器，使得在操作期间，致动器模块将电信号转变成振动以生成声学信号，并且可变电源向电磁线圈施加电流，使得致动器模块的谐振频率根据施加的电流而变化。

该方面的实现方式可包括以下特征中的一个或多个：

可以布置声学发射器，使得在操作期间，可变电源在可变尺寸的电磁线圈的一部分上施加电流。

声学信号的频率可以根据电磁线圈的一部分的尺寸和/或由施加的电流感应的磁场的强度而变化。

可以布置声学发射器，使得在操作期间，电磁线圈的一部分可从两个或更多个部分中选择。该两个或更多个部分可以至少部分重叠。

可以布置声学发射器，使得在操作期间，调整模块通过改变施加到电磁线圈的电流来改变磁流变流体的粘度。

可以布置声学发射器，使得在操作期间，发射器通过改变施加到电磁线圈的电流来改变调整模块的有效质量。

致动器模块的谐振频率可相对于施加到电磁线圈的电流相反地变化。

电流施加到其的电磁线圈的一部分的尺寸可以是可变的并且声学信号的频率可以相对于所述一部分的尺寸相反地变化。

致动器模块包括压电叠堆。压电叠堆可被封装在套筒中。

致动器模块可包括磁致伸缩材料。

井下测井工具可包括用于包括在钻柱中的测井模块。测井模块可包括如上所述的声学发射器、声学接收器和控制模块。测井模块可被布置成使得在使用期间，控制模块通过调整施加的电流来控制致动器模块的谐振频率，并且声学接收器检测声学信号。

谐振频率可选自与钻柱的通带重叠的频率范围。

一般来说，另一方面，调节声学发射器的谐振频率的方法包括向声学发射器的致动器施加电信号以生成声学信号；以及通过在声学发射器的电磁线圈上施加电流来选择声学发射器的谐振频率，该电磁线圈至少部分设置在磁流变流体内。

该方面的实现方式可包括以下特征中的一个或多个：

该方法可包括通过调节施加的电流来调节声学发射器的谐振频率。

可在电磁线圈的一部分上施加电流，并且该方法可包括通过调节电磁线圈的一部分的尺寸来调节声学发射器的谐振频率。

该方法可以包括通过从电磁线圈的两个或更多个部分中选择所述一部分来调节声学发射器的谐振频率。

声学发射器的谐振频率可相对于电磁线圈的一部分的尺寸相反地变化。声学发射器的谐振频率可相对于施加的电流相反地变化。

一般来说，另一方面，在井的两个组件之间通信的方法可以包括：向声学发射器的致动器施加电信号以生成声学信号；以及通过在声学发射器的电磁线圈上施加电流来控制声学发射器的谐振频率，该电磁线圈至少部分设置在磁流变流体内；将声学信号引导到井结构中；以及通过检测沿该结构传播的声学信号来获得通信信号。

该方法可以包括调节声学信号的谐振频率以使其与钻柱通带相对应。

附图说明

图1A是示例井系统的图。

图1B是在缆线测井环境中包括NMR测井工具的示例井系统的图。

图1C是在随钻测井(LWD)环境中包括NMR测井工具的示例井系统的图。

图2是示例压电换能器的图。

图3是换能器的示例物理模型的图。