专利名称：高温高压多参数超声工程测井仪声系的制作方法
技术领域：
涉及领域本实用新型涉及的是一种用于多参数超声工程测井仪的高温高压多参数超声工程测井仪声系。
背景技术：
多参数超声工程测井仪是可同时检测套管的内径大小，检查套管变形、腐蚀、破裂、射孔等情况以及观察套管接箍、评价水泥胶结质量的仪器。其测井原理是将背向封装在一起的高、低频两个换能器，安装在井下仪的旋转头中，直接与井液接触，以5圈/秒的速率旋转，扫描井壁。利用高频换能器向井壁发射超声脉冲并接收从井壁反射回来的回波信号，回波的大小及回波到达时间与井壁(套管)的声阻抗及几何形状有关，在井液的声衰减知道的情况下(可测出)，回波幅度和回波时间就是套管腐蚀、变形等的函数。利用幅度、时间成像，就可反映套管的腐蚀和变形等。利用低频换能器发射超声脉冲，并接收从井壁返回的携带有水泥胶结信息的回波全能列信号，通过从时域、频域分析回波信号，评价水泥的胶结状况。采用参考换能器检测井液声速。
经检索，与本发明相关的文献有专利[1]申请号为90105485.2，发明名称变源距声波测井方法及换能器，专利[2]申请号为95109596.X，发明名称补偿法高分辨声波测井方法及声系，专利[3]申请号为96215439.3，发明名称斜入射式超声脉冲反射法测井仪，专利[4]申请号为96225539.4，发明名称超声换能器，这些发明中的声系和换能器的结构、方法与本发明不同。从检索情况看，还未发现与本发明类似或相同的文献。
技术内容本实用新型的目的在于为多参数超声工程测井仪提供一可保证仪器在高温高压状态下，电机旋转正常，动密封不渗漏，换能器幅频特性稳定，电机、换能器引线与声系外壳电绝缘大于200MΩ的高温高压多参数超声工程测井仪声系。
本实用新型采用如下技术方案包括接插件1、参考换能器2，活塞式压力平衡机构3、磁滞同步电动机4、密封盘5、四芯双向承压插件6、高频换能器7、低频换能器8、探头和胶囊式压力平衡机构9，高频换能器7和低频换能器8封装在探头和胶囊式压力平衡机构9中，该装置的端部设有接插件1，在接插件1与活塞式压力平衡机构3之间有参考换能器2，在该装置的中部依次设有磁滞同步电动机4、密封盘5、四芯双向承压插件6。
本实用新型还采用如下技术方案活塞式压力平衡机构3由缸筒10，中心杆11，限位小孔12，活塞13，弹簧14组成，活塞13在中心杆11与缸筒10内滑动，活塞13在与泥浆接触的一端装有弹簧14，在缸筒10上开有限位小孔12。
活塞13内孔与外园均装有“O”型密封圈和挡泥板环。
探头和胶囊式压力平衡机构9由胶囊15，胶囊护套16，探头体17组成，四芯双向承压插件6，由传动轴18，探头体19，四芯插座20，四芯插头21组成。
密封盘5由传动轴22，动盘23，静盘24，堵头25组成。
本实用新型的优点在于1.超声换能器在大温差大压差的环境下，性能稳定。
2.既满足密封要求，又要保证传动的灵活性的动密封结构。
3.四芯双向承压插件既要满足两种压力平衡装置的隔离作用，又要具有良好的电气连接性能。
4.传动部分采用磁滞同步电机以及星型减速器保证探头平稳地以5圈/秒的速度旋转。
5.高温高压宽带换能器和高温高压聚焦换能器。
6.利用三个超声换能器保证了高灵敏度和高分辨率的检测目的。
7.采用双向承压插件和两个相对独立的压力平衡装置，使仪器的适应性和操作的方便性大为提高。
8.采用金属盘平面密封结构，有效地解决了密封和传动的矛盾。
本声系内安装有3个不同用途的换能器、传动电机以及压力平衡装置，可以在井下温度155℃、压力80Mpa的高温高压条件下正常工作。
附图1是本实用新型的结构图；附图2是活塞式压力平衡机构图；附图3是探头和胶囊式压力平衡机构图；附图4是轴端四芯接插件图；附图5是动密封结构图。
具体实施如图1所示，1为31芯接插件，2为参考换能器，3为活塞式压力平衡机构，4为磁滞同步电动机，5为密封盘，6为四芯双向承压插件，7为高频换能器，8为低频换能器，9为探头和胶囊式压力平衡机构。
高频换能器7和低频换能器8封装在探头中。高频换能器7采用聚焦换能器，因其高灵敏度，用于检测套管腐蚀；低频换能器8采用薄圆片平面换能器，利用其高分辨率的特性检测固井质量。参考换能器2安装在上接头中，上接头中有一个弧型缺口，使参考换能器2可以直接浸在泥浆中。参考换能器2发射的声波信号通过泥浆传到弧型缺口的另一端面上发生反射，反射波经泥浆原路返回到参考换能器。记录从发射到接收的时同，就可以算出泥浆的声速。
附图2是活塞式压力平衡机构图。10为缸筒，11为中心杆，12为限位小孔，13为活塞，14为弹簧。
金属活塞13在中心杆11与缸筒10内滑动，活塞13内孔与外园均装有“O”型密封圈和挡泥板环。活塞13一侧与泥浆接触，另一侧与液压油接触。在与泥浆接触的一端装有弹簧14，在缸筒10上开有限位小孔12。当油泵入密封腔后，推动活塞13移动，活塞13压缩弹簧14，弹簧14给油液预加压力；当活塞13外园上的“O”型密封圈移到限油小孔12外侧时，密封油腔与外界连通，多余的油从限位小孔12中冒出，停止泵油，弹簧14的弹力推动活塞13回移，活塞13上的“O”型密封圈封闭限位小孔12，油腔密封，与外界隔绝。当井液压力大于密封油腔内压力，井液推动活塞13移动，始终使密封油腔内压力与井液压力相平衡。
传动电动机采用磁滞同步电机4，磁滞同步电机4的转速只受电流频率影响，不受供应电电压的影响，在井场供电电压不稳的情况下及旋转探头负载发生波动时，仍能保持探头旋转的恒定转速。减速装置采用少齿差行星减速，总减速比为10∶1。该行星减速的原理是行星齿轮装在有偏心距的输入轴上，当输入轴旋转时，行星轮不仅绕自身的轴线旋转，而且绕内齿轮的轴线作公转，形成行星运动。这是一种平移和回转的复合运动。通过十字滑块式联接盘，将行星轮的回转运动传递给减速器的输出轴，从而起到减速作用。少齿差内啮合齿轮传动的设计须避免轮齿干涉问题，采取短齿和正变位齿轮可以有效地解决这一问题。
附图3是探头和胶囊式压力平衡机构图。15为胶囊，16为胶囊护套，17为探头体。
采用橡胶胶囊15将探头体内的油液与外界隔开，在井下高压液体作用下，橡胶胶囊15发生形变，将外界液体高压传递给探头体17内的油液，可使探头体内的高频换能器7和低频换能器8内外压力平衡，保证高频换能器7和固井换能器不会被井液高压压坏。高、低频换能器7、8背向封装。探头的接插件1采用一幅四芯双向承压插件6，将传动短节与探头分开，使传动短节与探头的压力平衡机构自成独立系统，需要更换探头时，将探头卸下，探头内的油液被四芯双向承压插件6封�。鸵翰换嵝孤�。同时传动短节内的油液也被四芯双向承压插件6封�。换嵝孤�。四芯双向承压插件6具有互换性，更换任何探头，都可使四芯接插件6顺利对接，使高频换能器7与低频换能器8导线与传动短节导线联通。
附图4是轴端四芯接插件图。18为传动轴，19为探头体，20为四芯插座，21为四芯插头。
附图5是动密封结构图。22为传动轴，23为动盘，24为静盘，25为堵头。
旋转轴的密封采用金属盘端面密封，金属密封的动摩擦系数较�。嘉�0.07，功率损耗�。黄浯危鹗裘芊獠灰蚓旱奈露妊沽Ρ浠湫危梢员Ｖご糠值恼９ぷ鳎坏谌鹗裘芊饩哂忻芊饪煽�、使用寿命长的优点。金属密封面的加工精度要求很高。
权利要求1.高温高压多参数超声工程测井仪声系，包括接插件(1)、参考换能器(2)，活塞式压力平衡机构(3)、磁滞同步电动机(4)、密封盘(5)、四芯双向承压插件(6)、高频换能器(7)、低频换能器(8)、探头和胶囊式压力平衡机构(9)，其特征在于高频换能器(7)和低频换能器(8)封装在探头和胶囊式压力平衡机构(9)中，该装置的端部设有接插件(1)，在接插件(1)与活塞式压力平衡机构(3)之间有参考换能器(2)，在该装置的中部依次设有磁滞同步电动机(4)、密封盘(5)、四芯双向承压插件(6)。
2.根据权利要求1所述的高温高压多参数超声工程测井仪声系，其特征在于活塞式压力平衡机构(3)由缸筒(10)，中心杆(11)，限位小孔(12)，活塞(13)，弹簧(14)组成，活塞(13)在中心杆(11)与缸筒(10)内滑动，活塞(13)在与泥浆接触的一端装有弹簧(14)，在缸筒(10)上开有限位小孔(12)。
3.根据权利要求2所述的高温高压多参数超声工程测井仪声系，其特征在于活塞(13)内孔与外园均装有“O”型密封圈和挡泥板环。
4.根据权利要求1所述的高温高压多参数超声工程测井仪声系，其特征在于探头和胶囊式压力平衡机构(9)由胶囊(15)，胶囊护套(16)，探头体(17)组成。
5.根据权利要求1所述的高温高压多参数超声工程测井仪声系，其特征在于四芯双向承压插件(6)由传动轴(18)，探头体(19)，四芯插座(20)，四芯插头(21)组成。
6.根据权利要求1所述的高温高压多参数超声工程测井仪声系，其特征在于密封盘(5)由传动轴(22)，动盘(23)，静盘(24)，堵头(25)组成。
专利摘要一种用于多参数超声工程测井仪的高温高压多参数超声工程测井仪声系，包括活塞式压力平衡机构3、四芯双向承压插件6、高频换能器7、低频换能器8、探头和胶囊式压力平衡机构9等，高频换能器7和低频换能器8封装在探头和胶囊式压力平衡机构9中，该装置的端部设有接插件1，在该装置的中部依次设有磁滞同步电动机4、密封盘5、四芯双向承压插件6，可保证仪器在高温高压状态下，电机旋转正常，动密封不渗漏，换能器幅频特性稳定，电机、换能器引线与声系外壳电绝缘大于200MΩ。
文档编号G01N29/04GK2613758SQ03240330
公开日2004年4月28日 申请日期2003年3月11日 优先权日2003年3月11日
发明者强毓明, 应兆闵, 雷芙蓉, 李长文 申请人:中国石油天然气集团公司
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