CN105745557B - 用于井下工具的声隔离器 - Google Patents

Abstract

一种用于对地下地层声成像的井下工具，具有发射器和接收器，且该井下工具包括发射器与接收器之间的声隔离器。声隔离器包括具有圆形端的衰减元件，且由压缩配件串联连接。压缩配件包括套筒，其螺纹地接合锁紧螺母且压缩地接合圆形端。压缩配件之间的接触界面沿弯曲通路延伸，由此限制沿一系列衰减元件限制声传输。

Description

用于井下工具的声隔离器

技术领域

本公开内容大体上涉及用于对地下钻孔成像的系统。更具体而言，本公开内容涉及具有用于衰减系统中的声信号的声隔离器(acoustic isolator)的井下成像系统。

背景技术

关于地下地层(subterranean formation)的地质数据通常利用成像技术来收集。获得的数据通常涉及地层电阻率、地层孔隙度和/或渗透性、地层的识别等。夹带烃的区域和储藏开采能力可使用该数据来确定。通常，图像利用井下测井工具获得，该工具配置到延伸入地下地层中的井中。用于成像的示例性井下工具包括电阻率工具、核磁共振(NMR)装置和声传感器。电阻率工具通常包括工具的一部分上的电极，其通电来将电流发射到地层中，电流利用工具的另一个部分上的传感器来测量。NMR装置释放从地层散射的辐射，这针对评估地层细节来分析。类似于辐射装置，声装置分析从地层反射的声数据。然而，当声信号从发射器沿工具壳体传播且直接传播到工具中的接收器时，声成像工具易出现错误读数。

发明内容

本文公开了用于地层钻孔中成像的声工具的实例。在一个实例中，该工具包括发射器、接收器，以及设置在发射器与接收器之间的声隔离器。在该实施例中，声隔离器包括具有圆形端的衰减元件，以及与圆形端联接且沿限定弯曲通路的接触界面的压缩元件联接。压缩元件可包括锁环，其具有对于声隔离器的轴线倾斜的异型表面，以及其中接触界面在异型表面上。在该实例中，压缩元件还包括具有唇部的环形锁紧螺母，其沿径向向内突出且将锁环固持就位，以保持锁环与衰减元件之间的接触。压缩元件可选为还可具有环形套筒，其具有与锁紧螺母联接的一端，以及外接相邻衰减元件的相对端。在备选方案中，衰减元件的圆形端由第一端组成，衰减元件具有远离第一端的第二端，且其中第二端为圆形。在该实例中，声隔离器还可具有由多个套筒串接地联接在一起的多个衰减元件，以及具有轴向侧的锁环，轴向侧异型成对于工具的轴线倾斜，以限定异型侧。接触界面可在锁环与衰减元件的圆形端之间。在实施例中，相邻的衰减元件的相对端插入套筒的一个中，且其中锁环楔入各个套筒的相对端与相邻衰减元件的相对端之间。可包括锁紧螺母，其拧到套筒的端部上，以用于相对于衰减元件的端部楔入锁环。工具还可包括抗旋转销，其经由套筒的侧壁插入且附接到圆形端，使得衰减元件与套筒旋转地联接。

本文还公开了一种用于在地下井孔中成像的声工具，其包括声发射器、与发射器沿轴向远离间隔开的声接收器，以及在发射器与接收器之间的长形衰减元件。衰减元件包括为球形且插入套筒的开口端中的一端。通信通路由发射器与接收器之间的声信号传输限定，且锁环接触衰减元件的一端。此外，遵循弯曲路线的锁环与衰减元件之间的接触界面在通信通路中，且限定通信通路的截面面积的减小。在实例中，衰减元件的端部具有第一端，以及为圆形且插入套筒的开口端中的第二端。工具的该实例还包括多个衰减元件、多个套筒，以及用于串接联接衰减元件的锁环，且由此形成多个接触界面，其各自衰减沿通信通路传播的声信号。工具还可包括插入沿轴向延伸穿过各个衰减元件的开孔中的油填充管，以及使发射器与接收器有选择地联接的管中的线。可选地，锁环使套筒与衰减元件沿径向远离间隔开。

在另一个实例中，公开了一种用于对地下井孔成像的声工具，其包括工具本体、与本体联接的声发射器、与本体联接的声接收器、沿本体且在发射器与接收器之间的声通路，以及一系列声衰减部件，其在声通路中，且组成具有弯曲界面的相邻部件之间的联接，且限定声通路的截面面积的显著减小。衰减部件包括套筒、衰减元件，其各自具有圆形的相对端，且其中相邻衰减元件的相对端插入套筒的开口端，以及固持套筒中的衰减元件的端部的锁环。锁紧螺母还可包括在内，其相对于衰减元件的圆形端楔入锁环。在备选实施例中，弯曲界面限定外接工具的轴线的环路。

附图说明

已经叙述了本发明的一些特征和利益，其它将在参照附图进行描述时变得清楚，在附图中：

图1为井孔中且具有声隔离器且按照本发明的测井工具的实例的侧部局部截面视图。

图2为图1和按照本发明的声隔离器的实例的侧部截面视图。

图3为结合图2的且按照本发明的声隔离器使用的衰减元件的实例的透视图。

图4为结合图2的且按照本发明的声隔离器使用的套筒的实例的透视图。

图5为结合图2的且按照本发明的声隔离器使用的锁环的实例的透视图。

图6为图2的且按照本发明的声隔离器的实例的透视图。

尽管将结合优选实施例描述本发明，但将理解的是，其不旨在将本发明限于此实施例。相反，其旨在覆盖可能包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有备选方案、改型和等同方案。

具体实施方式

现在将参照其中示出实施例的附图来在下文中更完整描述本公开内容的方法和系统。本公开内容的方法和系统可为许多不同的形式，且不应当看作是限于本文提出的所示实施例；相反，这些实施例提供成使得本公开内容将是彻底和完全的，且将其范围完全传达给本领域的技术人员。相似的数字表示各处相似的元件。

将进一步理解的是，本公开内容的范围不限于构造、操作、准确材料或所示和所述的实施例的准确细节，因为改型和等同方案将对本领域的技术人员显而易见。在附图和说明书中，公开了示范性实施例，且尽管使用了特定用语，但它们仅以普通和描述性意义使用，且不用于限制的目的。

图1在侧部局部截面视图中示出了配置在钻孔12中的井下工具10的实施例。在图1的实例中，钻孔12贯穿地下地层14，其中井下工具10用于从钻孔12内声学地询问地层14。示为生成声波18的发射器16包括在井下工具10的本体上，声波18从工具10传播穿过钻孔12，且传播到地层14中。一些声波18从地层14内反射，且传播回声接收器20，声接收器20示为设在工具10的一部分上，不同于发射器16所处的位置。声传感器20感测和记录波18。如已知那样，分析波18可产生关于地层14的信息；诸如地层14中的烃的存在和/或量。

声衰减器22的实例示为包括在工具10内且设置在发射器16与接收器20之间。进一步在图1的实例中，井下工具10配置在钻孔中的线缆24上，其中可选地，线缆24可为盘管或用于降低和升高钻孔12内的工具的任何其它传送器件。还示出了在井孔12的开口处且在表面28上的井口组件26。如图所示，线缆24经由井口组件26从地面拧入且进入井孔12中。

图2提供了声衰减器22的实例的侧部截面视图，衰减器22示为具有开孔30，开孔30延伸穿过衰减器22，且与衰减器22的轴线AX基本对准。图2中也提供了衰减元件32，其如图3中的透视图中所示，大体上为长形元件。衰减元件32具有相对端34，其中各个部分接近球形。图2和3的衰减元件32的中部36具有外径，外径与各端34从轴线AX的半径大致相同。衰减元件32的半径在中部36与各个球形端34之间减小，以限定衰减元件32的这些部分之间的轮廓37。在图2的实例中，各个轮廓37均具有从其低点到各端34的最大半径部分的大体上弯曲形状。而轮廓37从其低点大体上线性增大，且至中部36的最大半径区域。键孔38示为沿径向向内形成到衰减元件32中且从端部34的外表面形成。

回头参看图2，抗旋转销40示为具有沿径向向内突出的一端，其突入到键孔38中。远离键孔38的抗旋转销40的一端示为与套筒42联接；其中套筒42外接两个相邻衰减元件32的相应端34。在图2的实例中，经由套筒42且进入衰减元件32插入抗旋转销40限制了衰减元件32的相对旋转。开口44设在套筒42中以允许抗旋转销40的插入。现在参看图4，示出了套筒42的透视图，其具有穿过其侧壁形成的开口44，以及沿轴向延伸穿过套筒42的主开孔46。凸脊48示为在开孔46内，且从开口46的外表面沿径向向内突出，且邻近套筒42的轴向中部。此外，在图4的实施例中为形成在开孔46中且在套筒42的外轴向部分处的螺纹49。

锁环50示为插入套筒42与端部34的外周之间的空间中。如下文更详细所述，与套筒42组合的锁环50用于将相邻衰减元件32联接在一起。回头参看图2，锁环50的侧向侧抵靠套筒42中的肩部51，其限定在开孔46的半径减小且沿径向向内突出的位置。如图5的透视图中所示，各个锁环50由C形半部分52,54组成，其在如图所示连结时，形成穿过锁环50的轴向开孔56。开孔56从侧向侧57沿径向向内成锥形，且限定倾斜表面。如图2中所示，倾斜表面的一部分与衰减元件32的一端34的外径向表面接触。策略上压型的端部34和开孔56的外表面限定锁环50与衰减元件32之间的接触界面58。在一个实例中，接触界面沿弯曲通路延伸，且可选可外接轴线AX，由此形成连续环路。回头参看图1，将元件32与锁环50之间的接触限于薄接触界面58的优点在于，直接在发射器16与接收器20之间延伸的通信通路具有显著地减小的截面面积。减小发射器16与接收器20之间的声通信通路的截面面积显著地衰减发射器16与接收器20之间的声信号。

回头参看图2，环形锁紧螺母60示为经由螺纹连接62连接到各个套筒42的开口上。各个锁紧螺母60的轴向端与同其侧向侧57相对的锁环50的一侧接触，由此将锁环50沿轴向固持在如图所示的位置处，且与端部34和衰减元件32接触。此外，在图2的实例中，轴向间隙64示为在相邻衰减元件之间，其中在一个示例井孔中，流体填充间隙64，由此加强声衰减器22的衰减能力。可选地，管60可插入间隙30中，且填充有油，其在一个实例中为介电的。因此，线68可插入管66中，且减小介电流体的存在引起的短路风险。

图6在透视图中示出了声衰减器22的组装实例，其中衰减元件的端部34从锁紧螺母60沿径向向外突出，螺母60示为与声衰减器22上的相反定位的套筒42螺纹地接合。在一个非限制性操作实例中，一系列声元件32存在于声衰减器22内严重地衰减任何波18，其试图沿工具10的本体传播，使得由接收器20感测到的声事件可与那些波18隔离，那些波从地层14反射，而非沿纵向传播穿过工具10的本体。

因此，本文描述的本发明良好适于执行目的和达到提到的目标和优点，以及本文中固有的其它。尽管本发明的当前优选实施例为了公开的目的给出，但多种变化存在于程序细节中来实现期望的结果。这些及其它类似的改型将容易对于本领域的技术人员显现，且旨在包含在本文公开的本发明的精神和所附权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种用于在地下井孔成像的声工具，包括：

发射器；

接收器；

位于发射器与接收器之间的通信通路；以及

设置在所述发射器与接收器之间的声隔离器，其包括：

具有圆形端的衰减元件，

压缩元件，其与所述圆形端联接，且沿限定弯曲通路的接触界面联接，使得通信通路具有减小的截面面积。

2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述压缩元件包括具有异型表面的锁环，所述异型表面对于所述声隔离器的轴线倾斜，并且其中所述接触界面在所述异型表面上。

3.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，所述压缩元件还包括具有唇部的锁紧螺母，其沿径向向内突出，且将所述锁环固持就位，以保持所述锁环与所述衰减元件之间的接触。

4.根据权利要求3所述的工具，其特征在于，所述压缩元件还包括环形套筒，其具有与锁紧螺母联接的一端，以及外接相邻衰减元件的相对端。

5.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述衰减元件的所述圆形端包括第一端，所述衰减元件具有远离所述第一端的第二端，并且其中所述第二端为圆形。

6.根据权利要求5所述的工具，其特征在于，声隔离器还包括多个衰减元件，其由多个套筒和锁环串接地联接在一起，所述锁环具有轴向侧，所述轴向侧异型成对所述工具的轴线倾斜以限定异型侧。

7.根据权利要求6所述的工具，其特征在于，所述接触界面在所述锁环与所述衰减元件的圆形端之间。

8.根据权利要求6所述的工具，其特征在于，相邻衰减元件的相对端插入所述套筒中的一个中，以及其中锁环楔入所述套筒中的每一个的相对端与相邻衰减元件的相对端之间。

9.根据权利要求8所述的工具，其特征在于，还包括拧入所述套筒的端部上的锁紧螺母，以用于相对于所述衰减元件的所述端部楔入所述锁环。

10.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，还包括抗旋转销，且经由套筒的侧壁插入，且附接到所述圆形端中，使得所述衰减元件是与所述套筒可旋转地联接的。

11.一种用于在地下井孔中成像的声工具，包括：

声发射器；

与发射器沿轴向远离间隔开的声接收器；

衰减元件，其在所述发射器与接收器之间，且包括球形的端部，且插入套筒的开口端中；

由所述发射器与接收器之间的声信号的传输限定的通信通路；

接触所述衰减元件的端部的锁环；以及

所述锁环与所述衰减元件之间的接触界面，其遵循弯曲路线，在所述通信通路中，且限定所述通信通路的截面面积的减小。

12.根据权利要求11所述的工具，其特征在于，所述衰减元件的端部包括第一端，所述衰减元件还包括为圆形且插入套筒的开口端中的第二端，所述工具还包括多个衰减元件、多个套筒，以及用于串接联接所述衰减元件的锁环，且由此形成多个接触界面，其各自衰减沿所述通信通路传播的声信号。

13.根据权利要求11所述的工具，其特征在于，还包括插入沿轴向延伸穿过所述衰减元件中的每一个的开孔中的油填充管，以及与所述发射器和接收器有选择地联接的所述管中的线。

14.根据权利要求12所述的工具，其特征在于，所述锁环使所述套筒与所述衰减元件沿径向远离间隔开。

15.一种用于在地下井孔中成像的声工具，包括：

工具本体；

与本体联接的声发射器；

与所述本体联接的声接收器；

沿所述本体且在所述声发射器与声接收器之间的声通路；以及

声隔离器，其包括：

一系列声衰减部件，其在所述声通路中，以及

一系列压缩元件，将相邻声衰减部件联接，压缩元件与对应的声衰减部件之间具有弯曲界面且限定显著减小的所述声通路的截面面积。

16.根据权利要求15所述的声工具，其特征在于，所述声衰减部件包括套筒、衰减元件，其各自具有圆形的相对端且其中相邻衰减元件的相对端插入套筒的开口端，以及固持所述套筒中的所述衰减元件的端部的锁环。

17.根据权利要求16所述的声工具，其特征在于，还包括锁紧螺母，其相对于所述衰减元件的所述圆形端楔入所述锁环。

18.根据权利要求15所述的声工具，其特征在于，所述弯曲界面包括外接所述工具的轴线的环路。