专利名称：稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源。属于地球物理测井技术领域。
背景技术：
自从地球物理测井技术问世以来，震源问题一直是困扰人们的技术难题。长期以来，工程地球物理勘探工作者一直在试图研制一种操作简便、性能优良的大功率测井震源，但并未获得满意的结果。目前，国内外用于测井震源的设备有如下几类1、对有水井来说，一般采用电火花、电雷管和压电超声换能器等作为测井震源，但这三种震源都存在大的缺陷，首先电火花、电雷管作为测井震源，尽管发射频率较低、能量大可作为大距离井间和井间CT层析成像测井，但有计时不准、不可控、检测速度慢、重复性不好，发射功率不稳等缺陷，不能完全满足工程检测的要求；电火花震源设备笨重、操作复杂、效率低、高压不安全、在无220V外电的情况下不能使用也是它的致命缺点；此外，电雷管震源在有些国家和地区已不允许使用，因为它对检测人员的生命安全存在潜在的危险，而且电雷管会炸坏井壁，造成塌孔或堵孔现象，是一种破坏性检测方法，这对需要永久保留的钻孔显然不适合。其次压电陶瓷声波换能器作为测井震源，尽管频率高，测计时准、可控、检测速度快、重复性好等优点，但它有着能量小、易损坏(绝缘破坏、应力破坏、热破坏、疲劳破坏)、余震大等缺陷，它只能作为单孔小源距和小井间距测井。
2、对无水井来说，一般是采用压电超声换能器外包伸缩皮囊，再在皮囊内高压水使皮囊与井壁藕合来传递声波，由于压电超声换能器的能量小，加上声波在水、皮囊和井壁间的能量衰减很大，致使声波的穿透距离短，只能作小距离声波检测，另外设备操作复杂，效率很低。
3、另外，长江水利委员会长江工程地球物理勘测研究院(武汉)研制了一种超磁致伸缩双向推压井中声波发射换能器设备。此设备在设计中把两超磁致伸缩棒上下布置，发射声波中纵波的能量很小，导致首波的幅度很小；两超磁致伸缩棒两端衬有垫片，这将大大地减小了振动幅度，也就是说减小了发射能量，导致穿透距离更小；四根拉杆很难保证两超磁致伸缩棒上下四端面的平行，同时也难保证两超磁致伸编棒预压力的平衡，导致两超磁致伸缩棒容易断裂，降低了设备的工作寿命；而且，此设备只能在有水井中工作。

发明内容
本发明的目的在于针对以上震源的优点和存在的问题，结合稀土超磁致伸缩材料特点，研制一种不仅可作为大源距、小源距单孔测井，大距离井间声波和井间CT成像声波测井，同时可在有水和无水井中使用的稀土超磁致伸缩多功能声波测井震源。
本发明的目的是由如下技术方案实现的。
一种稀土超磁致伸缩多功能声波测井震源，具有发射板、稀土超磁致伸缩棒、线圈、电缆，其特征在于发射板为左右两块，由上、下两调节杆将其固定成为鼓形振动体；在左、右发射板的中部内腔中设有线圈架；线圈设置在线圈架上；在两发射板顶部设有电缆和电缆护套；线圈引出线经由两发射板顶部的电缆护套与电缆连接；稀土超磁致伸缩棒横向设置在线圈架中，其两侧分别与左右发射板相接触。本发明由调节杆固定两发射板的位置，同时调节稀土超磁致伸缩棒与两发射板之间的预压力，当在线圈中通过大的瞬变电流时，稀土超磁致伸缩棒伸长，对发射板产生近200kg力的冲击，导致发射板振动而产生很大能量的声波。
本发明匹配有靠壁棒，靠壁棒上设有拉绳。靠壁棒的提升可以保证震源头与孔壁的紧密结合，保证声波在干孔中的有效传递并减少能量的损耗，同时保证横波的有效传递。
本发明在两发射板顶部的电缆护套的外围设有套管连接头，是为水平孔和天顶孔检测而设计的装置。
本发明在两发射板的上部设有拉绳穿孔，穿上拉绳保证设备的安全升降。
本发明在两发射板的下端设有配重块，由配重连接杆固定，使其在自然靠壁时增加发射板与孔壁的压力。
本发明将外表面形状为弯弧形的两块发射板组合成为两头小、中间大的腰鼓形，可有效保证测定位置的准确性，保证发射的声波为球形波，减少震源与孔壁的接触面积，减少卡孔的概率，同靠壁棒联合能有效地靠壁，而且，由于两头小，在卡孔时可以用拉绳或钻机带出。
按照本发明的技术方案结合稀土超磁致伸缩材料的特点而研制的稀土超磁致伸缩多功能声波测井震源具有如下优点1、结合靠壁棒可同时在有水和无水井中使用；2、可作为大距离井间声波和井间CT成像声波测井；3、可作为大源距(2500mm)全波例单孔测井，小源距(200mm)单孔测井；4、具有发射频率适中、频带宽、发射功率大而稳定、重复性好、计时准确、余振短、穿透距离远、体积小、操作方便且可控等优点；5、设备轻便，工作效率高；6、设备设计合理，使用寿命长；7、可生产不同功率、不同尺寸的系列产品；8、在无水孔检测时靠壁简单可靠。
四

图1为本发明结构示意图；图2为靠壁棒示意图。
图中1—右发射板；2—拉绳穿孔；3—套管连接头；4—电缆护套；5—电缆；6—螺孔；7—上调节杆；8—左发射板；9—线圈；10—线圈架；11—稀土超磁致伸缩棒；12—下调节杆；13—配重连接杆；14—配重块；15—靠壁棒；16—靠壁棒拉绳。
五具体实施例方式如图1、图2所示，本发明由左发射板8、右发射板1、上调节杆7、下调节杆12、线圈9、线圈架10、稀土超磁致伸缩棒11、电缆5、电缆护套4、套管连接头3、配重块14、配重连接杆13、靠壁棒15及靠壁棒拉绳16组成，左右两发射板由上下两调节杆固定连接。同时调节发射板与稀土超磁致伸缩棒之间的预压力。线圈架安装在左右发射板中部的内腔中，线圈架上绕有线圈，线圈连接电缆，在两发射板顶部的电缆护套的外围设有套管连接头，套管连接头上设有螺孔6，通过螺钉固定，在两发射板的下端通过连接杆固定配重块，在两发射板上钻有拉绳穿孔2，稀土超磁致伸缩棒安装在线圈架中，其两侧分别与左右发射板相接触。当在线圈中通过大的瞬变电流时，稀土超磁致伸缩棒伸长，对发射板产生近200kg的冲击，导致发射板振动而产生很大能量的声波。靠壁棒是为了使本发明在无水中使用的附件。靠壁棒上设有拉绳。使用时，通过拉绳提升靠壁棒，使震源头与孔壁紧密结合。
本发明的发射板和靠壁棒由不锈钢材料加工制造；稀土超磁致伸缩棒由稀土超磁致伸缩材料制成，稀土超磁致伸缩材料是一种TB1-xDyxFey稀土-铁系金属间化合物，它在较低磁场下具有很高的磁致伸缩应变λ；线圈架由耐高温胶木材料制成；线圈由特种铜线制成，电缆为普通电力电缆。
权利要求
1.一种稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，具有发射板、稀土超磁致伸缩棒、线圈、电缆，其特征在于发射板为左右两块，由上、下两调节杆将其固定成为鼓形振动体；在左、右发射板的中部内腔中设有线圈架；线圈设置在线圈架上；在两发射板顶部设有电缆和电缆护套；线圈引出线经由两发射板顶部的电缆护套与电缆连接；稀土超磁致伸缩棒横向设置在线圈架中，其两侧分别与左右发射板相接触。
2.根据权利要求1所述的稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，其特征在于匹配有靠壁棒，靠壁棒上设有拉绳。
3.根据权利要求1所述的稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，其特征在于在两发射板顶部的电缆护套的外围设有套管连接头。
4.根据权利要求1或3所述的稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，其特征在于在两发射板的上部设有拉绳穿孔。
5.根据权利要求1或3所述的稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，其特征在于配重块设置在两发射板的下端，由配重固定杆连接。
6.根据权利要求1或3所述的稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，其特征在于两发射板外表面形状设计为弯弧形，两块组合成为两头小、中间大的腰鼓形。
7.根据权利要求1或2所述的稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，其特征在于发射板和靠壁棒由不锈钢材料制造。
8.根据权利要求1所述的稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，其特征在于稀土超磁致伸缩棒由稀主超磁致伸缩材料制成。
9.根据权利要求1所述的稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，其特征在于线圈架由耐高温胶木材料制成。
10.根据权利要求1所述的稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源，其特征在于线圈由特种铜线制成。
全文摘要
本发明涉及一种稀土超磁致伸缩多功能测井声波发射震源。属于地球物理测井技术领域。主要特征在于采用稀土超磁致伸缩棒横向插入两弯弧形发射板中部内腔的线圈中，其线圈外接电缆，其稀土超磁致伸缩棒的两端与两发射板相接触。由上下两调节杆固定两发射板的位置，同时调节稀土超磁致伸缩棒与两发射板之间的预压力。在两发射板的顶部设有套管连接头，下端设有配重块。它还配有靠壁棒。本发明结合靠壁棒可同时在有水和无水井中使用。既可作为大距离井间声波和井间CT成像声波测井，又可作为大源距全波例单孔测井，小源距单孔测井。具有发射频率适中、频带宽、发射功率大而稳定、重复性好、计时准确、余振短、穿透距离远、体积小、操作方便且可控等优点。
文档编号G01V1/02GK1441261SQ0311825
公开日2003年9月10日 申请日期2003年4月9日 优先权日2003年4月9日
发明者王槐仁 申请人:王槐仁