高温地震检波器的制作方法

本实用新型涉及一种速度型高温高灵敏度地震波采集设备。

背景技术：

在油气勘探新区寻找资源和对老油田进行深入解剖，离不开一项重要技术，那就是VSP技术。VSP测井技术(vetical seismic profile)就是垂直地震剖面，即把震源放在井中，检波器放地面，或者把震源放地面，接收器放井中进行的地球物理勘探技术。在垂直地震剖面中，因为检波器置于地层内部，所以不仅能接收到自下而上传播的上行纵波和上行转换波，也能接收到自上而下传播的下行纵波及下行转换波，甚至能接收到横波。这是垂直地震剖面与地面地震剖面相比最重要的一个特点，因此需要检波器在空间360度任意角度都能可靠工作。

VSP测井技术是近几年发展比较迅速的一门学科，在提取地层地质参数、地层速度、地震子波等地震参数方面很有作用，与常规地震相比具有精度高的优点。目前国内大部分油气田已进入开发的中晚期，以地面勘探为主来发现油气田的市场越来越小，而井中地震在油藏精细刻画和剩余油开发中有独特优势。就国内而言，油气勘探开发面临的地质问题越来越复杂，勘探发现难度也越来越大，新增储量品质在不断降低，储量动用率也在降低。油气藏地质成果的精度已成为制约油气生产的最主要因素。油田目前广泛采用计算机数字化三维地质模型技术，利用岩芯、测井、生产数据、物探等各种资料进行油气综合预测和评价，这些资料中只有井中地震资料可以在深度方向上获得上下行体波，对地质目标贴近观测。油藏地球物理技术是实现老油田综合治理、深度挖潜和提高油气产量、支持油气勘探与生产获得最佳经济效益的有效途径，这就为油藏地球物理技术创造了无限的市场空间。在过去50年中，人们发现很多盐丘构造，其中有的盐丘中含有丰富的石油和天然气。然而，人们对含油盐丘构造的细节(如翼部的形态等)了解得不是很清楚，通过VSP特别是三分量VSP的工作，研究人员可以查清含油盐丘翼部的形态，将藏在这里的油气开采出来。

目前的地震波采集设备不具备在低频技术参数，如15Hz，205℃高温环境下的，提取地层地质参数、地层速度、地震子波等地震参数的功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种高温地震检波器，以解决在频率15Hz，205℃高温环境下能够长期稳定可靠工作，提供与地震检波器阵列的输出相当的灵敏度，能够满足VSP仪器单点接收的要求等技术问题。

为了实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种高温地震检波器，包括顶盖组件1、外壳2、线圈组件3、磁钢4、磁靴5、卡簧6、底盖7、下接触片8、弹簧片9、绝缘垫片10和密封圈11；两个磁靴5位于磁钢4上下两端，磁钢4位于线圈中心位置，磁钢4充磁后，通过磁靴5及磁靴5和磁钢4的外部设有的外壳2形成磁回路，即为检波器提供能量的磁系统；外壳2上下分别设有顶盖组件1、底盖7；在外壳2与磁钢4、磁靴5之间设有线圈组件3，线圈组件3由两组绕向相反的线圈绕组及线圈骨架组合而成，并由分别卡在线圈组件3上的两只弹簧片9支撑，悬浮于磁靴5与外壳2之间的磁场中，上下弹簧片9分别通过卡簧6固定在线圈组件两端，以上构成弹簧-质量阻尼振动系统；线圈绕组两端的引出漆包线分别焊接在上下弹簧片9上，上端引线通过上弹簧片9经由顶盖组件1的外接触片12，引到PCB板14正极一端；下端引线通过下弹簧片5，在下接触片8的挤压下，与下磁靴5相连，再经由磁钢4，上磁靴5，顶盖组件1的内接触片11，引到PCB板负极一端；所述弹簧片9包括与线圈组件3连接的外环、与顶盖组件1或底盖7固定连接的内环和连接在外环与内环之间的三支撑臂；三支撑臂均匀分布在同心圆上，三支撑臂形状尺寸完全一样，支撑臂与外环、内环连接的两端粗，中间细，且两者比例为3，单一支撑臂的长度与支撑臂最外端到圆心的半径比为1.5-2。

磁靴4，磁钢5，下接触片8及弹簧片9采用表面镀金，所述磁钢4采用趋向铝镍钴材料；磁钢的长径比应满足0.5-0.8，磁钢4的长度与磁靴5导磁面长度H1比为17，磁靴导磁面长度H1与磁靴下沿长度H2比为1，磁靴5上凸台H4与磁靴导磁面上沿距绕线槽上沿的距离H5之比为1.2-1.5，磁靴5导磁面H1和下沿H2之和与绕线槽宽度H3之比为0.15-0.3。

所述顶盖及底盖采用耐高温聚酰亚胺加工，顶盖与高温PCB板粘接，顶盖线路板PCB基材也采用的聚酰亚胺表面覆铜。

本实用新型的优点：

1.本实用新型是一种主频15Hz，灵敏度高达52V/m/s，失真<0.7全向工作的高温检波器，能在高温205℃恶劣条件下稳定可靠工作的产品。

2.本实用灵敏度高达52V/m/s，因此，本实用磁钢4采用趋向铝镍钴材料，表面镀金，趋向铝镍钴材料具有更高的磁能积11.25兆高奥，低温度系数-0.02％，高居里温度达800度，且机械强度和刚度较大，当检波器在井中205度工作时，磁性能仅衰减3.6％，因此为本实用的高输出提供能量保证。

3.为确保高温安全稳定工作，磁靴，磁钢，接触片及弹簧片采用镀金工艺，顶盖及底盖采用耐高温聚酰亚胺加工。

4.顶盖与高温PCB板粘接，顶盖材料是聚酰亚胺，顶盖线路板PCB基材也采用的聚酰亚胺表面覆铜，

顶盖与顶盖线路板之间通过亚克力胶膜在高温下粘接而成，确保两者的可靠连接。

附图说明

图1是本实用新型的结构剖视图。

图2是本实用新型的电极结构示意图。

图3是本实用新型的弹簧片的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的结构参见图1所示。

本实用新型的结构包括顶盖组件1、外壳2、线圈组件3、磁钢4、磁靴5、卡簧6、底盖7、下接触片8、弹簧片9、绝缘垫片10和密封圈11。磁靴5位于磁钢4上下两端，磁钢4位于线圈中心位置，磁钢4外部设有外壳2，磁钢4充磁后，通过磁靴5及外壳2形成磁回路，即为检波器提供能量的磁系统；外壳2上下分别设有顶盖组件1、底盖7，在外壳2与磁钢4、磁靴5之间设有线圈组件3，线圈组件3由两组绕向相反的线圈绕组及线圈骨架组合而成，并由分别卡在线圈组件3上的两只弹簧片9支撑，悬浮于磁靴5与外壳2之间的磁场中。上下弹簧片9分别通过卡簧6固定在线圈组件两端。以上构成弹簧-质量阻尼振动系统。

电路上：线圈绕组两端的引出漆包线分别焊接在上下弹簧片9上。上端引线通过上弹簧片9经由顶盖组件1的外接触片12，引到PCB板14正极一端；下端引线通过下弹簧片5，在下接触片8的挤压下，与下磁靴5相连，再经由磁钢4，上磁靴5，顶盖组件1的内接触片11，引到PCB板负极一端。如图2所示。

弹簧片通过卡簧固定在线圈两端，线圈引线上端焊接上弹簧片上，经由顶盖组件上的外接触片，引到顶盖上的PCB板的一端，线圈引线下端通过下弹簧片，经由磁靴、磁钢、顶盖组件上的内接触片，引到顶盖上的PCB板的另一端，这样完成电路的输出。当检波器接收到振动信号时，线圈相对外壳作上下运动，切割磁力线，通过顶盖的PCB板正负极引线输出电压信号。本实用新型是一种提供了堪比检波器阵列灵敏度输出，能在205℃高温下长期稳定可靠工作，主频15Hz的新型全向高温检波器。为VSP测井的采集提供了硬件支持。

本实用新型的主频15Hz，并且能够360°全向使用，因此要求弹簧片要在轴向与径向同时都能提供与悬体重量匹配的支持力，本实用新型弹簧片设计参见图3，采用外环中有三支撑臂，均匀分布在同心圆上，三支撑臂形状尺寸完全一样，支撑臂与实体连接的两端粗，中间细，且两者比例为3，单一支撑臂的长度与支撑臂最外端到圆心的半径比为1.5-2，这种设计不但增大了弹簧片轴向和径向的支撑力，同时降低了弹簧片悬臂降弹性系数，降低了弹簧片的非线性度，进而保证了本实用新型的谐波失真。

本实用新型的磁钢4采用趋向铝镍钴材料，表面镀金，趋向铝镍钴材料具有更高的磁能积11.25兆高奥，低温度系数-0.02％，高居里温度达800度，且机械强度和刚度较大，当检波器在井中205℃工作时，磁性能仅衰减3.6％，因此为本实用新型的高输出提供能量保证。本实用新型设计了合理的磁靴5，来降低检波器两端的漏磁，进而最大限度的利用磁钢的能量，保证小体积高输出。磁靴5的形状合理的改变磁力线的走向，提高线圈绕阻两端磁场的对称性，最大限度的降低磁场所产生的谐波失真。为提高磁钢性能的利用率，磁钢的长径比应满足0.5-0.8，磁钢4的长度与磁靴5导磁面长度H1比为17，磁靴导磁面长度H1与磁靴下沿长度H2比为1，磁靴5上凸台H4与磁靴导磁面上沿距绕线槽上沿的距离H5之比为1.2-1.5，磁靴5导磁面H1和下沿H2之和与绕线槽宽度H3之比为0.15-0.3。通过有限元分析，本设计的磁场分布较以往设计有了明显的改善。相应的谐波失真得到合理控制，保证检波器全向工作的失真度。

为确保205℃高温长时间安全稳定工作，本实用新型的磁靴，磁钢，接触片及弹簧片采用镀金工艺，顶盖及底盖采用耐高温聚酰亚胺加工。顶盖与高温PCB板粘接，顶盖材料是聚酰亚胺，顶盖线路板PCB基材也采用的聚酰亚胺表面覆铜，独特的PCB板设计更提供了方便和可靠的电气连接。此种设计为产品的高绝缘性、密闭性提供保证，进而提高抗氧化能力，提高产品的可靠性。

本实用新型的主频15Hz，并且能够360°全向使用，因此要求弹簧片要在轴向与径向同时都能提供与悬体重量匹配的支持力，本实用新型生物弹簧片设计采用外环中有三支撑臂，均匀分布在同心圆上，三支撑臂形状尺寸完全一样，支撑臂与实体连接的两端粗，中间细，且两者比例为3，单一支撑臂的长度与支撑臂最外端到圆心的半径比为1.5-2，这种设计不但增大了弹簧片轴向和径向的支撑力，同时降低了弹簧片悬臂降弹性系数，降低了弹簧片的非线性度，进而保证了本实用新型的谐波失真。

本实用新型的磁钢4采用趋向铝镍钴材料，表面镀金，趋向铝镍钴材料具有更高的磁能积11.25兆高奥，低温度系数-0.02％，高居里温度达800度，且机械强度和刚度较大，当检波器在井中205℃工作时，磁性能仅衰减3.6％，因此为本实用新型的高输出提供能量保证。本实用新型设计了合理的磁靴5，来降低检波器两端的漏磁，进而最大限度的利用磁钢的能量，保证小体积高输出。磁靴5的形状合理的改变磁力线的走向，提高线圈绕阻两端磁场的对称性，最大限度的降低磁场所产生的谐波失真。为提高磁钢性能的利用率，磁钢的长径比应满足0.5-0.8，磁钢4的长度与磁靴5导磁面长度H1比为17，磁靴导磁面长度H1与磁靴下沿长度H2比为1，磁靴5上凸台H4与磁靴导磁面上沿距绕线槽上沿的距离H5之比为1.2-1.5，磁靴5导磁面H1和下沿H2之和与绕线槽宽度H3之比为0.15-0.3。通过有限元分析，本设计的磁场分布较以往设计有了明显的改善。相应的谐波失真得到合理控制，保证检波器全向工作的失真度。