本發(fā)明主要屬于隨鉆測井測量裝置領(lǐng)域，具體涉及一種隨鉆方位聲波信號接收換能器封裝裝置。

背景技術(shù)：

隨著油氣田鉆井規(guī)模的不斷擴(kuò)大及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。特別是隨鉆測井技術(shù)的飛速發(fā)展，迫切需要當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在油氣田開采中發(fā)揮其重要作用。隨鉆方位聲波測井技術(shù)是隨鉆測井技術(shù)的方法之一，隨鉆方位聲波換能器是隨鉆方位聲波儀器的最重要原件，儀器工作時，由儀器內(nèi)置的發(fā)射換能器產(chǎn)生聲波，隨后被同一儀器中的接收換能器接收，通過接收到的各種模式波的波速和衰減等聲學(xué)信息來評價將比介質(zhì)性質(zhì)。由于隨鉆儀器中間有過泥漿的水眼，聲波換能器安裝在鉆鋌本體外壁，很難如電纜聲波測井儀那樣浸在油中密封，所以隨鉆方位聲波換能器一般采用單獨封裝。而隨鉆方位聲波接收換能器目前較為成熟的兩種分別是紐扣式接收換能器和環(huán)形封裝接收的接收換能器，紐扣式接收換能器直接安裝于隨鉆聲波儀器接收端電子倉，同時該種換能器具有較高的井下接收靈敏度。環(huán)狀封裝接收換能器將多片接收換能器封裝于環(huán)形帶狀結(jié)構(gòu)中，接收芯片內(nèi)部并聯(lián)構(gòu)成一個接收換能器，該種接收換能器主要用于單極子隨鉆方位聲波儀器。

目前隨鉆方位聲波信號接收換能器封裝結(jié)構(gòu)主要采用兩種結(jié)構(gòu)方案: 紐扣式接收換能器封裝裝置和環(huán)形灌封接收換能器封裝裝置。

紐扣式接收換能器封裝裝置。該種結(jié)構(gòu)的換能器其陶瓷結(jié)構(gòu)晶體封裝于一種紐扣式金屬結(jié)構(gòu)中，依靠紐扣式金屬結(jié)構(gòu)中的液壓平衡裝置實現(xiàn)陶瓷片晶體外部泥漿與內(nèi)部液壓油的平衡，該陶瓷片晶體在紐扣式結(jié)構(gòu)中需要實現(xiàn)動密封，即平衡陶瓷片晶體外部泥漿與內(nèi)部液壓油的壓力。該種紐扣式接收換能器直接安裝于接收電子倉骨架，靠紐扣式結(jié)構(gòu)外側(cè)的密封圈實現(xiàn)外部泥漿與電子倉的密封，同時換能器底部的雙芯電連接插針可實現(xiàn)與接收電路的短距離連接，從而進(jìn)行聲波微弱信號的接收。

環(huán)形灌封接收換能器封裝裝置。該種結(jié)構(gòu)的換能器采用片狀陶瓷晶體片結(jié)構(gòu)，接收芯片封裝于一個環(huán)形帶中，同時接收芯片內(nèi)部并聯(lián)構(gòu)成一個接收換能器。該環(huán)形帶狀結(jié)構(gòu)通過密封結(jié)構(gòu)將芯片接收信號線引出，并通過特殊設(shè)計的密封電連接插件將兩路信號接收線與內(nèi)部電子倉實現(xiàn)電連接。該種采用環(huán)氧樹脂灌封膠的換能器可浸泡于泥漿中，通過特殊設(shè)計的密封電連接插件實現(xiàn)外部泥漿與內(nèi)部電子倉的密封，從而實現(xiàn)聲波微弱信號的接收。

現(xiàn)有的兩種裝置均各自存在缺陷：

紐扣式接收換能器封裝裝置由于對陶瓷晶體片液壓動平衡設(shè)計的要求增加了換能器設(shè)計的復(fù)雜性，同時該結(jié)構(gòu)在使用中容易失效；該種紐扣式換能器陶瓷晶體片通過外表面粘結(jié)一層PEEK材料暴露于泥漿當(dāng)中，在井下復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境中容易產(chǎn)生破壞；由于換能器在安裝于內(nèi)部電子倉骨架的同時實現(xiàn)與鉆鋌本體的高壓密封，該種結(jié)構(gòu)增加了內(nèi)部電子倉骨架與外部鉆鋌本體的加工及裝配要求。

環(huán)形灌封接收換能器封裝裝置在實現(xiàn)與內(nèi)部電子倉電連接時需要特殊設(shè)計的密封電連接插件，滿足插件再實現(xiàn)高圧密封的同時，實現(xiàn)與電子倉上電連接插件的對接，同時由于井下強(qiáng)振動沖擊的使用環(huán)境要求該插件能夠固定于鉆鋌本體上。該種封裝結(jié)構(gòu)一方面需要特殊設(shè)計的密封插件，另一方面同樣增加了內(nèi)部電子倉骨架與外部鉆鋌本體的加工及裝配要求，此外，相對于紐扣式換能器封裝結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)增加了換能器到電子倉的電連接線長度，影響信號的提取。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種隨鉆方位聲波信號接收換能器封裝裝置，將放大電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路前置安裝在鉆挺上，縮短信號接收與處理的線路長度，減小噪聲干擾；將接收換能器封裝及電連接封裝分開降低對電連接插件形狀的要求，采用普通高壓密封電連接插件實現(xiàn)換能器泥漿與前置信號處理電路的密封，無需專門設(shè)計高壓電連接插件。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種隨鉆方位聲波信號接收換能器封裝裝置，所述裝置包括鉆鋌本體2、主控電子倉1和隨鉆方位聲波信號接收處理系統(tǒng)；

所述隨鉆方位聲波信號接收處理系統(tǒng)包括接收換能器3、密封電連接插件、前置信號處理電路10和總信號處理電路；

所述總信號處理電路安裝在所述主控電子倉1上；

所述密封電連接插件封裝在所述鉆鋌本體2上；

所述接收換能器3和所述前置信號處理電路10分別通過封裝結(jié)構(gòu)高壓密封在鉆鋌本體2上，所述接收換能器3和所述信號處理電路10通過密封電連接插件實現(xiàn)電連接，所述信號處理電路10和所述總信號處理電路電連接；

所述前置信號處理電路10包括信號放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

裝置采用一種新的獨立封裝換能器和高壓密封電連接插件實現(xiàn)換能器泥漿與前置信號處理電路的密封，避免了陶瓷晶體片的動密封設(shè)計和專門設(shè)計的高壓密封電連接插件；同時在信號處理上將信號處理電路前置，并封裝在鉆鋌上，縮短信號接收與處理的線路長度，減小噪聲干擾，降低了對主控電子倉電連接插件與鉆鋌的設(shè)計、加工和裝配要求，提高了系統(tǒng)可靠性。

進(jìn)一步地，前置信號處理電路10通過封裝結(jié)構(gòu)封裝在鉆鋌本體2上，前置信號處理電路10的封裝結(jié)構(gòu)和所述密封電連接插件的外部各套有至少一道密封圈，實現(xiàn)高壓密封。

進(jìn)一步地， 所述前置信號處理電路10通過信號線二和安裝在主控電子倉1的電連接插件連接，實現(xiàn)所述信號處理電路10和所述主控電子倉1的電連接。

進(jìn)一步地，接收換能器3包括傳感器和傳感器外部的封裝結(jié)構(gòu)，接收換能器3的封裝結(jié)構(gòu)通過環(huán)氧樹脂灌封膠灌封形成，接收換能器3的封裝結(jié)構(gòu)將傳感器高壓密封，接收換能器3由固定裝置固定在鉆鋌本體2上，接收換能器3的信號通過信號線一引出封裝結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述封裝結(jié)構(gòu)為單面為弧面的長方體結(jié)構(gòu)，所述固定裝置二與封裝結(jié)構(gòu)接觸的面為弧面，所述弧面是指接觸面有一定的弧度。

進(jìn)一步地，所述接收換能器3采用三出線方式進(jìn)行信號傳輸，所述三出線包括正極、負(fù)極和地。

進(jìn)一步地，所述電連接插件包括多芯連接插針11和多芯連接插座12，多芯連接插針11和多芯連接插座12相互插接。

進(jìn)一步地，前置信號處理電路10的封裝結(jié)構(gòu)為密封蓋9，所述前置信號處理電路10置于所述密封蓋9內(nèi)，所述密封蓋9固定在所述鉆鋌本體2上。

進(jìn)一步地，所述密封電連接插件為三芯密封插針8和三芯密封膠套5，所述三芯密封膠套5和所述三芯密封插針8對插安裝，所述接收換能器3與所述三芯密封膠套5連接。

進(jìn)一步地，前置信號處理電路10的封裝結(jié)構(gòu)和所述密封電連接插件分別通過擋圈固定在鉆鋌本體2上 ，保證在井下強(qiáng)振動環(huán)境下不會從鉆鋌本體上脫落。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

（1）本發(fā)明封裝裝置將接收器密封與電連接密封實現(xiàn)分離，降低了對零件加工及裝配的要求及對電連接插件的設(shè)計要求，采用普通高壓密封電連接插件實現(xiàn)換能器泥漿與前置信號處理電路的密封，無需專門設(shè)計高壓電連接插件；同時保證了井下工作的可靠性。

（2）本發(fā)明隨鉆方位聲波信號接收換能器封裝裝置采用環(huán)氧樹脂灌封膠將換能器封裝成一面為弧形的長方體結(jié)構(gòu)，避免了陶瓷晶體片的動密封設(shè)計。

（3）本發(fā)明采用將放大電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路前置的模塊化設(shè)計，縮短信號接收與處理的線路長度，減小噪聲干擾。

（4）本發(fā)明信號處理電路模塊與內(nèi)部電子倉采用軟線連接避免了電子倉電連接插件與鉆鋌本體的對中設(shè)計要求。

（5）本發(fā)明可應(yīng)用于偶極子及多極子隨鉆方位聲波儀器聲波接收系統(tǒng)。

附圖說明

圖1、隨鉆方位聲波信號接收換能器封裝裝置示意圖；

圖2、接收換能器示意圖；

圖3、接收換能器固定裝置示意圖；

圖4、隨鉆方位聲波信號接收換能器封裝裝置爆炸視圖；

圖中：1.主控電子倉、2. 鉆鋌本體、3. 接收換能器、4. 封裝蓋板、5. 三芯密封膠套、6. 第一擋圈、7-1. 第一密封圈、7-2. 第二密封圈、8. 三芯密封插針、9. 密封蓋、10. 前置信號處理電路、11. 多芯連接插針、12. 多芯連接插座、 13. 第二擋圈、14.雙陶瓷片傳感器、15.聚氨酯灌封膠體。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

實施例1

如圖1所示，一種隨鉆方位聲波信號接收換能器封裝裝置，所述裝置包括鉆鋌本體2、主控電子倉1和隨鉆方位聲波信號接收處理系統(tǒng)；

所述隨鉆方位聲波信號接收處理系統(tǒng)包括接收換能器3、前置信號處理電路10和總信號處理電路；

所述總信號處理電路安裝在所述主控電子倉1上；

所述密封電連接插件、所述接收換能器3和所述前置信號處理電路10分別高壓密封在鉆鋌本體2上，所述接收換能器3和所述信號處理電路10通過密封電連接插件實現(xiàn)電連接，所述信號處理電路10和所述總信號處理電路電連接；

前置信號處理電路10包括信號放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

前置信號處理電路10在采集從接收換能器3傳遞過來的微弱聲波信號后，將信號經(jīng)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為有效信號。然后經(jīng)信號線傳輸?shù)街骺仉娮觽}1的主控電路中進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理。該種結(jié)構(gòu)將接收換能器封裝裝置密封與電連接實現(xiàn)分離，降低了對零件加工及裝配的要求及對電連接插件的設(shè)計要求，同時保證了井下工作的可靠性。

接收換能器3與密封電連接插件通過信號線一連接；接收換能器3與密封電連接插件間有空隙，空隙用于存放過長的信號線一。

前置信號處理電路10與密封電連接插件通過信號線三連接；

前置信號處理電路10通過信號線二和安裝在主控電子倉1的電連接插件二連接，實現(xiàn)信號處理電路10和主控電子倉1的電連接。信號處理電路模塊與主控電子倉采用軟線連接避免了主控電子倉電連接插件與鉆鋌本體的對中設(shè)計要求。

接收換能器3采用三出線方式進(jìn)行信號傳輸，所述三出線包括正極、負(fù)極和地。

密封電連接插件為三芯密封插針8和三芯密封膠套5，三芯密封膠套5和三芯密封插針8對插安裝，接收換能器3通過信號線一與三芯密封膠套5連接。

電連接插件為多芯連接插針11和多芯連接插座12，多芯連接插針11和多芯連接插座12相互插接，多芯連接插座12安裝在主控電子倉1；信號線二的兩端分別與信號處理電路10和多芯連接插針11相連。

密封電連接插件、接收換能器3的封裝結(jié)構(gòu)和前置信號處理電路10的封裝結(jié)構(gòu)均高壓密封；

接收換能器3由封裝蓋板4固定在鉆鋌本體2上，如圖2所示，接收換能器3采用電纜聲波雙晶體傳感器，封裝結(jié)構(gòu)為由環(huán)氧樹脂灌封膠灌封形成的一面為弧形的長方體結(jié)構(gòu)，接收換能器3灌封在封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，實現(xiàn)接收換能器3與泥漿的隔離同時信號通過信號線一引出封裝結(jié)構(gòu)。封裝蓋板4將接收換能器3固定在鉆鋌本體2上，如圖3所示，封裝蓋板4與接收換能器3相接觸的面為弧面，弧面是指接觸面有一定的弧度。采用單面為弧面的封裝結(jié)構(gòu)以適用鉆鋌本體結(jié)構(gòu)要求，避免了陶瓷晶體片的動密封設(shè)計。接收換能器封裝蓋板4為增強(qiáng)透聲效果同樣采用弧形結(jié)構(gòu)，保證與換能器弧面接觸部分厚度均勻。

前置信號處理電路10的封裝結(jié)構(gòu)為密封蓋9，前置信號處理電路10置于密封蓋9內(nèi)，密封蓋9固定在鉆鋌本體2上。

密封蓋9和三芯密封插針8的外部各套有至少一道密封圈，實現(xiàn)高壓密封，實現(xiàn)泥漿與信號處理電路的高圧下的有效隔離。

密封蓋9和三芯密封插針8分別通過擋圈固定在鉆鋌本體2上。進(jìn)一步，擋圈為彈性可保證密封蓋9和三芯密封插針8在井下強(qiáng)振動環(huán)境下不會從鉆鋌本體本體脫落。

實際應(yīng)用中，如圖4所示，接收換能器3三根信號線分別與三芯密封膠套5連接成一體，三芯密封插針8與前置信號處理電路10連接端焊接信號線。安裝時首先將三芯密封插針8通過第一擋圈6固定于鉆鋌本體本體2，并將三芯密封插針8末端的信號線經(jīng)小孔穿入前置信號處理電路10所在艙室并與前置信號處理電路10通過錫焊連接；然后將三芯密封膠套5與三芯密封插針8對插，再將接收換能器3用換能器封裝蓋板4固定。接收換能器3與三芯密封膠套5之前空隙用于存放過長的信號線；前置信號處理電路10另一端通過信號線與多芯連接插針11相連，在使用時首先將多芯連接插針11與多芯連接插座12連接，其中多芯連接插座12作為信號接口已經(jīng)安裝于主控電子倉1，然后將前置信號處理電路10安裝于鉆鋌本體本體2；最后，將前置電路密封蓋9通過彈性擋圈13固定于鉆鋌本體本體2，完成隨鉆方位聲波信號接收換能器及處理電路的密封、安裝及電連接。