[实用新型]一种过钻头偶极子声波测井发射器及测井装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿产资源勘探及开发技术领域，特别是在矿场地球物理(测井)技术、钻井测量技术和随钻测量技术等领域，尤其涉及一种过钻头偶极子声波测井发射器及测井装置。

背景技术

大水平井段(如1000米以上)水力压裂前后的地层评价是我国页岩气开发的热点、难点与技术关键。过钻头正交偶极子声波测井技术是目前解决该问题的首选测量方式。

过钻头测井时近几年发展起来的一种新技术。过钻头测井是指测井仪器穿过钻头而进入测量井段进行测井数据采集的一种方式。过钻头测井技术有其独特的优点，主要包括以下几点：①减少作业风险，大部分时间测井仪器在钻杆内受到保护；②节约作业时间。过钻头测井无须将钻具取出地面就能够进行测井作业，较电缆测井而言，大大节约了完井作业时间。③获得连续可靠的测井数据。过钻头测井是在钻头及钻杆停止振动时，测井仪器组合穿过钻头对目的层进行测量。因此，获得的数据质量稳定可靠。④进行勘察测井。过钻头测井能够在不取出钻头的情况下进入裸眼段测量，获取储层的各种重要信息，用于指导继续钻井，为科学钻井提供帮助。

过钻头测井要求测井仪外径小，目前仪器外径为54mm,主要包括自然伽马、井温、感应电阻率、自然电位、地层密度、井径、中子孔隙度和单极子声波时差等。过钻头测井技术适用于水平井、大斜度井和井眼坍塌和页岩膨胀等恶劣井眼条件，已经在北海探井和评价井中进行了测量，克服了常规电缆测井遇阻的难题，取得了高质量的测井数据。

过钻头单极子声波时差仪器主要是进行横波和纵波速度测量，仪器直径54mm，多接收器的单极子声波测井仪记录的纵波速度和横波速度，结合密度测井资料可以计算岩石属性，包括泊松比、静态杨氏模量和最小水平应力梯度。应力数据以及能够反映储层质量参数(如粘土含量和孔隙度)，对选择最佳水力压裂措施层段很有用。但是，单极子声波测井仪器在软地层和超软地层不能测量得到地层的横波速度，因此也就无法得到岩石的属性，其主要原因是单极子声源所致。解决这一问题的主要办法是采用偶极子和正交偶极子换能器作为发射换能器，进行地层的横波声速测量。但是，目前还很少见到过钻头正交偶极子声波测井仪器商业使用的公开报道。

目前常规电缆式偶极子声波测井仪器外径为90mm，换能器(又称之为发射器)主要有两种，一种是电磁式偶极子声波换能器，另一种是叠片型弯曲振动压电换能器。一般叠片型弯曲振动压电换能器由厚度方向极化的压电陶瓷片和金属铝基片黏接而成。由于过钻头仪器外径很小(54mm)，叠片结构的弯曲振子的晶体和基片的几何尺寸都相应的减少，这使得正交偶极子换能器装配后，与常规正交偶极子声波仪器相比弯曲阵子辐射面变窄，造成换能器激发能量减弱、信噪比降低。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提供一种过钻头偶极子声波测井装置的发射器及其测井装置，主要是声波发射器的结构设计及其测井装置，在满足过钻头测井仪器机械要求的条件下，也能满足小直径正交偶极子声波测井发射器的声学性能要求。

为解决上述问题，第一方面，本实用新型提供了一种过钻头偶极子声波测井装置的发射器，所述发射器包括基板和2n个压电陶瓷板；其中，

所述压电陶瓷板由2n块的压电陶瓷单元组成；

所述基板两端设置有通孔，利用固定件通过所述通孔将所述基板固定在所述过钻头偶极声波测井装置上；

工作时，所述基板一侧的压电陶瓷板伸长，另一侧的压电陶瓷板缩短，推动所述基板形成弯曲振动，向介质辐射推力，产生声波。

优选地，所述压电陶瓷板由2n块的压电陶瓷单元组成。

进一步优选地，所述压电陶瓷板由2n块的压电陶瓷单元采用胶黏剂黏合而成。

进一步优选地，所述胶黏剂为环氧树脂。

进一步优选地，所述相邻压电陶瓷单元的极化方向相反。

优选地，所述压电陶瓷板和所述基板之间采用胶黏剂粘合而成。

进一步优选地，所述胶黏剂为环氧树脂。

优选地，所述基板是钛、铜、铝或低膨胀合金。

优选地，所述压电陶瓷板的材质为PZT4或PZT8。

第二方面，本实用新型还提供了一种包含第一方面所述发射器的过钻头偶极声波测井装置。

与常规叠片型偶极子发射器相比，本实用新型的分段式偶极子发射器设计可以增加发射器的弯曲变形量，增大发射器表面向外侧的推力，从而提高发射器的发射能量；本实用新型在有限的空间内可以实现较低频声波的发射，更加适合软地层甚至超软地层的横波测量等。

附图说明