本實(shí)用新型主要屬于隨鉆測(cè)井測(cè)量裝置領(lǐng)域，具體涉及一種隨鉆方位聲波信號(hào)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(cè)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(cè)井技術(shù)是隨鉆測(cè)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(shí)，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(guò)接收到的各種模式波的波速和衰減等聲學(xué)信息來(lái)評(píng)價(jià)將比介質(zhì)性質(zhì)。由于隨鉆儀器中間有過(guò)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(cè)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(dú)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(cāng)，同時(shí)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(gè)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(hào)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(shí)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(shí)現(xiàn)動(dòng)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(cāng)骨架，靠紐扣式結(jié)構(gòu)外側(cè)的密封圈實(shí)現(xiàn)外部泥漿與電子倉(cāng)的密封，同時(shí)換能器底部的雙芯電連接插針可實(shí)現(xiàn)與接收電路的短距離連接，從而進(jìn)行聲波微弱信號(hào)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(gè)環(huán)形帶中，同時(shí)接收芯片內(nèi)部并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)接收換能器。該環(huán)形帶狀結(jié)構(gòu)通過(guò)密封結(jié)構(gòu)將芯片接收信號(hào)線引出，并通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的密封電連接插件將兩路信號(hào)接收線與內(nèi)部電子倉(cāng)實(shí)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(guò)特殊設(shè)計(jì)的密封電連接插件實(shí)現(xiàn)外部泥漿與內(nèi)部電子倉(cāng)的密封，從而實(shí)現(xiàn)聲波微弱信號(hào)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(duì)陶瓷晶體片液壓動(dòng)平衡設(shè)計(jì)的要求增加了換能器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，同時(shí)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(guò)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(cāng)骨架的同時(shí)實(shí)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(cāng)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(shí)現(xiàn)與內(nèi)部電子倉(cāng)電連接時(shí)需要特殊設(shè)計(jì)的密封電連接插件，滿足插件再實(shí)現(xiàn)高圧密封的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)與電子倉(cāng)上電連接插件的對(duì)接，同時(shí)由于井下強(qiáng)振動(dòng)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(jì)的密封插件，另一方面同樣增加了內(nèi)部電子倉(cāng)骨架與外部鉆鋌本體的加工及裝配要求，此外，相對(duì)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(cāng)的電連接線長(zhǎng)度，影響信號(hào)的提取。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供了一種隨鉆方位聲波信號(hào)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(hào)接收與處理的線路長(zhǎng)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(duì)電連接插件形狀的要求，采用普通高壓密封電連接插件實(shí)現(xiàn)換能器泥漿與前置信號(hào)處理電路的密封，無(wú)需專門設(shè)計(jì)高壓電連接插件。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種隨鉆方位聲波信號(hào)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(cāng)1和隨鉆方位聲波信號(hào)接收處理系統(tǒng)；

所述隨鉆方位聲波信號(hào)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(hào)處理電路10和總信號(hào)處理電路；

所述總信號(hào)處理電路安裝在所述主控電子倉(cāng)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(hào)處理電路10分別通過(guò)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(hào)處理電路10通過(guò)密封電連接插件實(shí)現(xiàn)電連接，所述信號(hào)處理電路10和所述總信號(hào)處理電路電連接；

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

裝置采用一種新的獨(dú)立封裝換能器和高壓密封電連接插件實(shí)現(xiàn)換能器泥漿與前置信號(hào)處理電路的密封，避免了陶瓷晶體片的動(dòng)密封設(shè)計(jì)和專門設(shè)計(jì)的高壓密封電連接插件；同時(shí)在信號(hào)處理上將信號(hào)處理電路前置，并封裝在鉆鋌上，縮短信號(hào)接收與處理的線路長(zhǎng)度，減小噪聲干擾，降低了對(duì)主控電子倉(cāng)電連接插件與鉆鋌的設(shè)計(jì)、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(hào)處理電路10通過(guò)封裝結(jié)構(gòu)封裝在鉆鋌本體2上，前置信號(hào)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(shí)現(xiàn)高壓密封。

進(jìn)一步地， 所述前置信號(hào)處理電路10通過(guò)信號(hào)線二和安裝在主控電子倉(cāng)1的電連接插件連接，實(shí)現(xiàn)所述信號(hào)處理電路10和所述主控電子倉(cāng)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(guò)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(hào)通過(guò)信號(hào)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(zhǎng)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(hào)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(hào)處理電路10的封裝結(jié)構(gòu)為密封蓋9，所述前置信號(hào)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(duì)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(hào)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(guò)擋圈固定在鉆鋌本體2上 ，保證在井下強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下不會(huì)從鉆鋌本體上脫落。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果：

（1）本實(shí)用新型封裝裝置將接收器密封與電連接密封實(shí)現(xiàn)分離，降低了對(duì)零件加工及裝配的要求及對(duì)電連接插件的設(shè)計(jì)要求，采用普通高壓密封電連接插件實(shí)現(xiàn)換能器泥漿與前置信號(hào)處理電路的密封，無(wú)需專門設(shè)計(jì)高壓電連接插件；同時(shí)保證了井下工作的可靠性。

（2）本實(shí)用新型隨鉆方位聲波信號(hào)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(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，避免了陶瓷晶體片的動(dòng)密封設(shè)計(jì)。

（3）本實(shí)用新型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(jì)，縮短信號(hào)接收與處理的線路長(zhǎng)度，減小噪聲干擾。

（4）本實(shí)用新型信號(hào)處理電路模塊與內(nèi)部電子倉(cāng)采用軟線連接避免了電子倉(cāng)電連接插件與鉆鋌本體的對(duì)中設(shè)計(jì)要求。

（5）本實(shí)用新型可應(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(shuō)明

圖1、隨鉆方位聲波信號(hào)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(hào)接收換能器封裝裝置爆炸視圖；

圖中：1.主控電子倉(cāng)、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(hào)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(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(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(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

相反，本實(shí)用新型涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本實(shí)用新型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(duì)本實(shí)用新型有更好的了解，在下文對(duì)本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本實(shí)用新型。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種隨鉆方位聲波信號(hào)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(cāng)1和隨鉆方位聲波信號(hào)接收處理系統(tǒng)；

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

所述總信號(hào)處理電路安裝在所述主控電子倉(cāng)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(hào)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(hào)處理電路10通過(guò)密封電連接插件實(shí)現(xiàn)電連接，所述信號(hào)處理電路10和所述總信號(hào)處理電路電連接；

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

前置信號(hào)處理電路10在采集從接收換能器3傳遞過(guò)來(lái)的微弱聲波信號(hào)后，將信號(hào)經(jīng)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為有效信號(hào)。然后經(jīng)信號(hào)線傳輸?shù)街骺仉娮觽}(cāng)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(shí)現(xiàn)分離，降低了對(duì)零件加工及裝配的要求及對(duì)電連接插件的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)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(guò)信號(hào)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(guò)長(zhǎng)的信號(hào)線一。

前置信號(hào)處理電路10與密封電連接插件通過(guò)信號(hào)線三連接；

信號(hào)處理電路10通過(guò)信號(hào)線二和安裝在主控電子倉(cāng)1的電連接插件二連接，實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理電路10和主控電子倉(cāng)1的電連接。信號(hào)處理電路模塊與主控電子倉(cāng)采用軟線連接避免了主控電子倉(cāng)電連接插件與鉆鋌本體的對(duì)中設(shè)計(jì)要求。

接收換能器3采用三出線方式進(jìn)行信號(hào)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(duì)插安裝，接收換能器3通過(guò)信號(hào)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(cāng)1；信號(hào)線二的兩端分別與信號(hào)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(hào)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(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，接收換能器3灌封在封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)接收換能器3與泥漿的隔離同時(shí)信號(hào)通過(guò)信號(hào)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(dòng)密封設(shè)計(jì)。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(hào)處理電路10的封裝結(jié)構(gòu)為密封蓋9，前置信號(hào)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(shí)現(xiàn)高壓密封，實(shí)現(xiàn)泥漿與信號(hào)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(guò)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(dòng)環(huán)境下不會(huì)從鉆鋌本體本體脫落。

實(shí)際應(yīng)用中，如圖4所示，接收換能器3三根信號(hào)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(hào)處理電路10連接端焊接信號(hào)線。安裝時(shí)首先將三芯密封插針8通過(guò)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(hào)線經(jīng)小孔穿入前置信號(hào)處理電路10所在艙室并與前置信號(hào)處理電路10通過(guò)錫焊連接；然后將三芯密封膠套5與三芯密封插針8對(duì)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(guò)長(zhǎng)的信號(hào)線；前置信號(hào)處理電路10另一端通過(guò)信號(hào)線與多芯連接插針11相連，在使用時(shí)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(hào)接口已經(jīng)安裝于主控電子倉(cāng)1，然后將前置信號(hào)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(guò)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(hào)接收換能器及處理電路的密封、安裝及電連接。