一种岩样纵横波四分量测量探头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油工程岩石声学性质实验和各种材料声波速度测试领域，特别涉及一种岩样纵横波速度测量探头。
【背景技术】
[0002]目前，随着油气勘探开发的不断深入，所面临的地层各向异性等问题日益突出。研究地层的各向异性，可以更好地了解地下裂缝的发育情况，分析地应力，为裂缝型储层评价、井眼稳定性研究及指导压裂酸化等提供帮助。油田勘探中通常采用声波测井仪器研究地层的各向异性，其外界干扰因素较多，对测试结果影响较大，不能较为准确的得到地层的各向异性。为了尽量多的排除外界因素的干扰，越来越多的研究者在油气井钻井过程中进行取芯，制作岩样后在实验室内对其进行研究。随着石油工程岩石声学性质研究的不断发展，为了满足日益复杂的油气勘探开发的需要，国内外研究者相继研发出能模拟地层条件下的声波探头，得到岩样的纵波、横波波速，并通过分析得到岩体的杨氏模量、体积模量、泊松比等力学物理参数。岩石的各向异性可以用简化的横波各向异性来研究。国内外较传统的声波探头只能测量岩样的纵波或者单向横波，要想得到岩样的横波各向异性，必须在测得一向横波后，将待测岩样旋转并对其施以相同实验条件，才能获得不同方向上的横波，这样的多次试验破坏了实验条件的严格一致性，其分析结果并不能很好的代表岩样各方向的力学参数。因此，研发出能够一次性测得岩样的纵波和各向横波的声波探头成为石油工程岩石声学性质研究的必然趋势。
[0003]专利200720081615.7公布的“一种岩芯纵横波速度测量探头”，提供了能够一次加载实验实现岩样的纵波和一个环形横波的测量探头，其环形横波有效地压制了纵波的干扰，解决了横波首波波形弱、首波位置读取困难的问题，但是仅靠一个横向环形波和一个纵波尚不能完全满足岩样全波力学参数的分析要求。专利201020101527.0公布的“一种智能超声波横波纵波综合测试仪”，提供了能够一次性产生一个岩心的纵波和两个不同方向的横波的声波探头，其中两个不同向量的横波由两个按剪切振动模式振动的振子实现，其灵敏度方向相差90度，在一个面上产生两个不同方向的剪切横波，其安装的振子集中在一起，虽然该专利申请人在每个振子的背面设有吸附堆，并在每个振子的周边设有圆形分隔槽。但是实践表明这样的声波探头的振子安装方式，其横波波形幅度较弱，在测量时，纵波对其干扰就显得更加明显，且横波首波位置难以确定。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型为解决在高温高压条件下直接一次性获取岩样的一个纵波、一个环形横波和两个正交的偏振横波波形，声波探头横波信号弱，波形幅度小，首波位置不明显，现有专利技术中声波探头单分量横波的局限的问题而提供一种岩样纵横波四分量测量探头。
[0005]采用的技术方案为:一种岩样纵横波四分量测量探头，包括纵波晶片、横波晶片、纵横波引线、流体管线、探头基体和探头筒体;所述探头基体设置为呈“凸”字形的不锈钢圆柱体，探头基体中心开有圆形通孔，流体管线通过固定件固定在探头基体圆形通孔上，探头基体底面开有导流槽，导流槽为沿基体底部径向和周向两种方式分布，探头基体上端第一平面和探头筒体连接，探头基体上端第二平面粘贴纵横波晶片，用于固定流体管线的固定件周围呈“十”字形正交线性粘贴横波晶片，被“十”字形排列的横波晶片分割开的四个扇形区域中分别粘贴一个扇形纵波晶片，所述横波晶片包括X方向横波晶片、y方向横波晶片和最外圆呈环形线性粘贴的环形横波晶片，
[0006]扇形纵波晶片之间、环形横波晶片之间、X方向横波晶片之间、y方向横波晶片之间均通过焊接信号线连接在一起，纵波引线与纵波晶片连接，环形横波引线与环形横波晶片连接，X方向横波引线与X方向横波晶片连接，y方向横波引线与y方向横波晶片连接。
[0007]进一步，所述纵横波晶片采用定制专用压电陶瓷晶片并严格的按照线性排列方式排列。
[0008]本实用新型还可以采用如下技术措施:一种岩样纵横波四分量测量探头和接收探头的结构相同，其特征在于，岩样纵横波四分量测量探头和接收探头上均有X方向横波和y方向横波的标识，以便在测量中实现X方向横波发射与X方向横波接收方向一致性，y方向横波发射与y方向横波接收方向一致性，该标识不会影响探头在测试中的密封性。
[0009]本实用新型具有的优点和积极效果是:本实用新型提供的一种岩样纵横波四分量测量探头可实现在高温高压条件下直接一次性获取岩样的一个纵波、一个环形横波和两个正交的偏振横波波形，得到四分量波形，即X方向横波、y方向横波、z方向纵波和环形横波。本实用新型提供的一种岩样纵横波四分量测量探头上粘贴的环形线性横波晶片，与现有声波探头中的技术相比，环形线性横波晶片能得到环形横波，这种横波信号为岩样的横波信号平均值，其信号强、首波位置明显;呈十字正交的x、y方向线性粘贴的横波晶片可获得X方向和y方向的剪切横波。三种方式粘贴的横波晶片均使用大量的压电陶瓷片严格的按照线性排列方式粘贴，每种方式的横波晶片振动方向一致，这种粘贴方式加强了横波信号强度。此外，本实用新型的结构简单，实用性强，具有推广价值。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型实施例提供的岩样纵横波四分量测量探头结构示意图；
[0011 ]图2是本实用新型实施例提供的岩样纵横波四分量测量探头侧视结构示意图。
[0012]图中:1、探头基体;2、环形横波晶片;3、纵波晶片;4、x方向横波晶片;5、纵波引线；
6、y方向横波晶片;7、y方向横波标识;8、环形横波引线;9、x方向横波标识;10、x方向横波弓丨线；11、y方向横波引线、12、探头筒体。
【具体实施方式】
[0013]为能进一步了解本实用新型的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
[0014]如图1和图2:—种岩样纵横波四分量测量探头，包括纵波晶片3、横波晶片、纵横波引线、流体管线、探头基体1和探头筒体12;所述探头基体1设置为呈“凸”字形的不锈钢圆柱体，探头基体1中心开有圆形通孔，流体管线通过固定件固定在探头基体圆形通孔上，探头基体底面开有导流槽，导流槽为沿基体底部径向和周向两种方式分布，探头基体上端第一平面和探头筒体的连接，探头基体上端第二平面粘贴纵横波晶片，用于固定流体管线的固定件周围呈“十”字形正交线性粘贴横波晶片，被“十”字形排列的横波晶片分割开的四个扇形区域中分别粘贴一个扇形纵波晶片，所述横波晶片包括X方向横波晶片4、y方向横波晶片5和最外圆呈环形线性粘贴的环形横波晶片2，
[0015]扇形纵波晶片之间、环形横波晶片之间、X方向横波晶片之间、y方向横波晶片之间均通过焊接信号线连接在一起，纵波引线5与纵波晶片连接，环形横波引线8与环形横波晶片连接，X方向横波引线10与X方向横波晶片4连接，y方向横波引线11与y方向横波晶片6连接。基体中心安装不锈钢流体管线。
[0016]所述探头基体上端第一平面设置凹槽和对称分布的螺栓固定孔，凹槽用于安装0型密封圈密封探头基体与探头筒体，对称分布的螺栓和螺栓固定孔固定探头基体和探头筒体。
[0017]所述纵横波晶片采用定制专用压电陶瓷晶片并严格的按照线性排列方式排列。
[0018]本实用新型的岩样纵横波四分量测量探头和接收探头的结构相同，岩样纵横波四分量测量探头和接收探头上均有X方向横波标示9和y方向横波的标识7，以便在测量中实现X方向横波发射与X方向横波接收方向一致性，y方向横波发射与y方向横波接收方向一致性，该标识不会影响探头在测试中的密封性。
[0019]工作原理:
[0020]本实用新型将声波发射探头和声波接收探头固定在夹持器内，探头端面与被测岩样两端端面接触，安装探头时按照探头上的X方向横波标识和y方向横波标识准确安装，以实现X方向横波发射与X方向横波接收方向一致性、y方向横波发射与y方向横波接收方向一致性，按照实验条件要求对夹持器加轴压、围压和温度，将发射探头的纵波引线、环形横波引线、X方向和y方向横波引线连接到声波发射器端，接收探头的纵波引线、环形横波引线、X方向和y方向横波引线连接到四通道示波器终端，待轴压、围压和温度稳定后，即可对岩样进行测试。
[0021]以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种岩样纵横波四分量测量探头，其特征在于，该岩样纵横波四分量测量探头包括纵波晶片、横波晶片、纵横波引线、流体管线、探头基体和探头筒体； 所述探头基体设置为呈“凸”字形的不锈钢圆柱体，探头基体中心开有圆形通孔，流体管线通过固定件固定在探头基体圆形通孔上，探头基体底面开有导流槽，导流槽为沿基体底部径向和周向两种方式分布； 所述探头基体上端第一平面和探头筒体连接，探头基体上端第二平面粘贴纵横波晶片，用于固定流体管线的固定件周围呈“十”字形正交线性粘贴横波晶片，被“十”字形排列的横波晶片分割开的四个扇形区域中分别粘贴一个扇形纵波晶片，所述横波晶片包括X方向横波晶片、y方向横波晶片和最外圆呈环形线性粘贴的环形横波晶片； 扇形纵波晶片之间、环形横波晶片之间、X方向横波晶片之间、y方向横波晶片之间均通过焊接信号线连接在一起，纵波引线与纵波晶片连接，环形横波引线与环形横波晶片连接，X方向横波引线与X方向横波晶片连接，y方向横波引线与y方向横波晶片连接。2.如权利要求1所述岩样纵横波四分量测量探头，其特征在于，所述纵横波晶片采用定制专用压电陶瓷晶片并按照线性排列方式排列。
【专利摘要】本实用新型涉及一种岩样纵横波四分量测量探头，包括纵波晶片、横波晶片、纵横波引线、流体管线、探头基体和探头筒体；实现在高温高压条件下直接一次性获取岩样的一个纵波、一个环形横波和两个正交的偏振横波波形，得到四分量波形，即x方向横波、y方向横波、z方向纵波和环形横波。本实用新型上粘贴的环形线性横波晶片，能得到环形横波，这种横波信号为岩样的横波信号平均值，其信号强、首波位置明显；呈十字正交的x、y方向线性粘贴的横波晶片获得x方向和y方向的剪切横波。三种方式粘贴的横波晶片加强了横波信号强度。
【IPC分类】G01N29/07
【公开号】CN205139090
【申请号】CN201520832625
【发明人】陈一健, 张伦平, 杜祥勇, 许秀彬, 陈星宇
【申请人】成都皓瀚完井岩电科技有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年10月26日