CN109690021A - 用于离岸钻井立管的换能器组件 - Google Patents

Abstract

一种用于离岸钻井立管(15)的换能器组件包括用于连接到立管(15)中的管筒(11)。具有上倾斜表面和下倾斜表面的突起(31)围绕管筒的侧壁延伸。凹口在上倾斜表面与下倾斜表面之间围绕突起延伸。上换能器开孔(47)围绕突起间隔开，并从上倾斜表面向下且向内延伸到管筒开孔(19)中。下换能器开孔(119)围绕突起(31)间隔开，并从下倾斜表面向上且向内延伸到管筒开孔(19)中。刚性非金属材料的基座(51)位于每个换能器开孔(47)中。密封环(65)围绕每个基座(51)的圆柱形外部部分(53a)和换能器开孔(47)其中之一而延伸。声换能器元件(71)安装在每个基座(51)的外端。换能器组件可容易地检测流过管筒开孔(19)的钻井流体的参数，并且形成紧密密封。

Description

用于离岸钻井立管的换能器组件

技术领域

本公开总体上涉及离岸钻井立管，并且具体地涉及具有连接到立管中的管筒(spool)和用于检测诸如钻井流体流和钻柱螺纹连接器接头内的移动的换能器的设备。

背景技术

在离岸钻井期间，操作员将在海底井口与钻井平台之间使用钻井立管。防喷器(BOP)连接在钻井立管和海底井口之间，以控制井中遇到的压力。在钻井期间，钻柱穿过钻井立管、BOP和海底井口延伸到井中。操作员在旋转钻头的同时将钻井流体向下沿钻柱泵送。钻井流体与地层岩屑一起沿环空(annulus)向上返回。通常，钻井流体围绕钻柱沿立管向上流动。

有时，井内可能发生意外压力，从而引起压力冲击。如果不加以控制，则压力冲击可能导致井喷。提出了各种技术用于压力冲击的早期检测。所提出的一种技术将采用靠近海底井壳体的流量计来检测沿着环空绕钻柱向上流动的钻井流体的流速。流量计必须能够承受距离钻井平台可能数千英尺的海底位置的高压和高温。用于监测海底井口附近的钻井立管中的流量的流量计布置目前尚未普遍使用。

大体上存在许多类型的流量计。一种类型是超声换能器，其可用于基于超声波回波描记术和多普勒理论获得流体的速度信息。换能器将脉冲超声波发射到流体中。流体中的杂质和污染物反射波，并且换能器接收回波。多普勒理论允许通过已知公式进行速度计算。

发明内容

一种用于离岸钻井立管的设备包括管筒，该管筒在上端和下端具有连接器，用于连接到立管中。管筒具有带管筒开孔的侧壁和纵向管筒轴线。第一带围绕侧壁的外部延伸，与轴线同心并形成为侧壁的一部分。第一带具有第一带上侧，其相对于管筒轴线面向上且向外。第一带具有第一带下侧，其相对于管筒轴线面向下且向外。上侧和下侧可为圆锥形的。多个第一带换能器开孔从上侧和下侧之一延伸穿过第一带并到达管筒开孔。每个第一带换能器开孔具有换能器开孔轴线，该换能器开孔轴线相对于管筒开孔轴线倾斜。安装在每个换能器开孔中的第一带换能器用于检测流过管筒开孔的钻井流体的参数。

从每个第一带换能器开孔沿轴向延伸的线缆通路在管筒的外部部分上具有出口。从每个第一带换能器延伸到一个线缆通路中的换能器线缆向每个第一带换能器提供电能，并且与每个第一带换能器来回发送信号。在所示的实施例中，所有第一换能器开孔从第一带上倾斜侧向下且向内延伸。

第二带在第一带下方围绕侧壁的外部延伸，与轴线同心并且整体地形成为侧壁的一部分。第二带具有第二带上侧，其相对于管筒轴线面向上且向外。第二带具有第二带下侧，其相对于管筒轴线面向下且向外。多个第二带换能器开孔从第二带下侧穿过第二带向上且向内延伸并延伸到管筒开孔。每个第二带换能器开孔具有换能器开孔轴线，该换能器开孔轴线相对于管筒开孔轴线倾斜。第二带换能器安装在每个第二带换能器开孔中，用于检测流过管筒开孔的钻井流体的流速。第一带的下侧在凹沟中连结第二带的上侧，该凹沟可在第一带和第二带之间限定环形凹槽。

在所示的实例中，肋或第三带与第一和第二带沿轴向间隔开。肋围绕侧壁的外部延伸并且形成为侧壁的一部分。肋具有分别面向上和面向下并且通过外圆柱表面连结的上侧和下侧。多个肋换能器开孔从圆柱形表面通过肋沿径向向内延伸到管筒开孔。每个肋换能器开孔具有换能器开孔轴线，该换能器开孔轴线位于管筒开孔轴线的径向线上。肋换能器安装在每个肋换能器开孔中，用于检测管筒开孔内钻杆连接器的存在。

线缆通路从每个第一带换能器开孔轴向地延伸穿过管筒的侧壁，并且在肋的一个平坦侧上具有出口。出口沿周向位于相邻的一些肋换能器开孔之间。换能器线缆从每个第一带换能器延伸通过线缆通路之一，用于向每个第一带换能器供电，以及从每个第一带换能器发送信号。

刚性非金属材料的圆柱形基座具有位于管筒开孔处的内端和位于第一带换能器开孔之一内的外端。换能器元件安装在基座的外端上。

密封环围绕基座的圆柱形外部部分和第一带换能器开孔中的一个延伸并在它们之间密封。换能器保持器固定到基座的外端并包围第一带换能器的换能器元件。盖固定到每个第一带换能器开孔的外端，该盖具有从换能器保持器向外间隔开的封闭端。

附图说明

鉴于获得且可更详细理解本公开的特征、优点和目的以及其它将变得清楚的内容的方式，上文简要概括的本公开的更具体的描述可通过参照其实施例进行，实施例在附图中示出，附图形成了本说明书的一部分。然而，要注意的是，附图仅示出了本公开的一个实例，且因此不应视为限制其范围，因为本公开可允许其它同等有效的实施例。

图1是连接到离岸钻井立管中的换能器设备的剖视图。

图2是示出图2的换能器设备的上换能器或测量装置的放大剖视图。

图3是示出图1的换能器设备的中换能器和下换能器的放大剖视图。

图4是图1的换能器设备的侧视图。

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地描述本公开的方法和系统。本公开的方法和系统可为许多不同的形式，且不应当看作限于本文阐述的所示的实施例；相反，提供这些实施例，以便本公开将是彻底和完整的，且这些实施例会将其范围完全传达给本领域的技术人员。相同的数字在各处表示相同的元件。

将理解的是，本公开的范围不限于构造、操作、确切材料或所示和所述的实施例的准确细节，因为本领域的技术人员将清楚改型和等同方案。在附图和说明书中，已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，而不用于限制目的。

参照图1，管状壳体或管筒11在上端和下端处具有连接器13，用于连接成一排立管15。连接器13可为各种类型的并且示出为外部凸缘，其螺栓连接到立管15的区段上的凸缘。立管15固定到防喷器17(示意性地示出)的上端，防喷器17是具有柱塞和用于封闭通过立管的流动的其它元件的大型复杂单元。立管15向上延伸到表面处的钻井平台(未示出)。管筒11将在海底附近以及BOP 17上方相对短的距离处连接到立管15中。

管筒11具有管筒开孔19，从表面钻井平台下降的钻井设备穿过该管筒开孔19。钻井设备包括钻柱(未示出)，该钻柱包括钻杆的区段，钻杆具有固定在一起的螺纹端部，称为工具接头。沿钻柱向下泵送的钻井流体沿着围绕钻柱的环空向上并通过管筒开孔19和上立管15而流回。在该实例中，管筒开孔19是圆柱形的，具有恒定的内径，并且在管筒11连接到立管15中之后具有竖直的轴线21。

在该实例中，管筒11具有上圆柱形外部部分22a、中间圆柱形外部部分22b和下圆柱形外部部分22c。如图所示，中间圆柱形外部部分22b可具有比部分22a和22c更大的外径。在该实例中，中间圆柱形外部部分22b处的管筒11的壁厚大于外部部分22a和22c处的壁厚。环形上突起23，其可称为带或肋，在上圆柱形外部部分22a与中间圆柱形外部部分22b之间从管筒11的外部向外延伸。上肋23与管筒11的侧壁一体地形成。上肋23具有平坦的上表面25和平坦的下表面27，它们两者都在垂直于管筒开孔轴线21的平面中。上肋23具有圆柱形外部29，其将上表面25和下表面27彼此连接，并且具有比管筒圆柱形外部部分22a,22b和22c更大的外径。在该实例中，上肋圆柱形外部29的外径略大于连接器13的外径。

环形中间突起、带或肋31位于上肋23下方、在管筒圆柱形外部部分22b的下端处，并从该下端向外突出。中间肋31具有上倾斜侧33和下倾斜侧35，上倾斜侧33和下倾斜侧35中的各个可为圆锥形的。在该实例中，圆锥形上侧33相对于管筒轴线21以45度的角度面向上且向外。在该实例中，圆锥形下侧35相对于管筒轴线21以45度的角度面向下且向外。圆锥形上侧33的上缘连结管筒圆柱形外部部分22b。圆锥形上侧33和圆锥形下侧35具有外缘，外缘在顶点处彼此连结，顶点可为尖锐的并且在垂直于管筒轴线21的平面中。外缘接头处的圆锥形上侧33和圆锥形下侧35的外径可与上肋圆柱形部分29的外径大致相同。在该实施例中，圆锥形上侧33和圆锥形下侧之间的角度是90度。

环形下突起、带或肋39位于中间肋31下方和管筒外部部分22c的上端处。下肋39具有上倾斜侧41和下倾斜侧43，上倾斜侧41和下倾斜侧43中的各个可为圆锥形的。在该实例中，圆锥形上侧41相对于该实例中的管筒轴线21以45度角面向上且向外。在该实例中，圆锥形下侧43相对于管筒轴线21以45度角面向下且向外。以这些角度，圆锥形上侧41和下侧43相对于彼此成90度并且在具有与中间肋31相同的外径的顶点处相交。90度以外的顶点角是可行的。下肋圆锥形上侧41连结上肋圆锥形下侧35，形成具有半径的V形凹沟或环形凹口45。在该实例中，上侧41和下侧35之间的夹角46是90度，但是其它角度是可行的。在该实例中，凹口45的基座处的外径大于管筒外部部分22a,22c的外径，但略小于部分22b。中间肋和下肋31,39可被认为包括信号(signal)环形突起，其中形成有环形V形凹口45。

参看图2，多个(仅示出一个)上换能器开孔47形成在上肋23中，围绕上肋23的圆周彼此间隔开。由于图1和图2中的剖面不同，上换能器开孔47未在图1中示出。在该实施例中，每个上肋换能器开孔47具有多个埋头孔，包括埋头孔47a,47b,47c,47d和47e。埋头孔47a,47b,47c,47d和47e的内径从管筒开孔19沿向外方向增加。每个换能器开孔47具有换能器开孔轴线49，其位于管筒开孔轴线21(图1)的径向线上。

热障层或塞(也称为基座51)安装在上肋换能器开孔47中。基座51由具有耐高温性—如200℃—的刚性非金属聚合物材料形成。另外，所选择的材料适于将声信号传输到管筒开孔19内的钻井流体中并接收反射的声信号。例如，该材料可选自聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)及它们的组合构成的集合。

基座51是实心圆柱形部件，具有内端外圆柱形部分53a和外端外圆柱形部分53b。内端圆柱形部分53a定位于换能器开孔部分47a,47b内，并且外端圆柱形部分53b紧密配合在换能器开孔部分47c内。在内端圆柱形部分53a和外端圆柱形部分53b之间的基座51上的面向内的肩部55抵接换能器开孔部分47b和47c之间的配合的面向外的肩部。防旋转销54从外端圆柱形部分53b沿径向突出并插入槽口56中以防止基座51在上换能器开孔47中旋转。槽口56从开孔部分47c和47c之间的肩部向内延伸。基座51的内端可大体上与上换能器开孔47和管筒开孔19的接合处齐平，并且正交于上换能器开孔轴线49。基座51的内端圆柱形部分53a紧密配合在换能器开孔部分47a内。基座51具有面向外的外端57，其具有向外突出的圆柱形凸缘59，该凸缘59限定凸缘59内的圆柱形凹口。凸缘59与上换能器开孔轴线49同心。如图所示，凸缘59的外径可小于基座外端圆柱形部分53b的外径。

密封件载体61环绕基座内端圆柱形部分53a并且具有内端，该内端抵接换能器开孔部分47a和47b之间的面向外的肩部。密封件载体61在其外径上具有两个弹性体密封环63，弹性体密封环63在密封件载体61和上换能器开孔部分47b之间密封。密封件载体61在其内径上具有两个弹性体密封环65，弹性体密封环65在密封件载体61和基座圆柱形部分53a之间密封。测试端口67从密封环63与密封环65之间的空间向外通向上肋上表面25处的测试配件69。流体可通过配件69注入测试端口67中，以测试密封环63,65是否恰当地密封。在钻井期间，管筒开孔19中的钻井流体的压力通常会远高于基座53的外端57处的压力—其可为大气压。

声换能器晶片或元件71配合在由基座凸缘59形成的凹口内。在该实施例中，换能器元件71是压电装置，它通过基座51既发射又接收声信号。声学柔顺层(未示出)可位于换能器元件71和基座外端57之间。

在该实例中，声信号用于检测钻柱的螺纹工具接头连接器(未示出)在管筒开孔19中的存在。常规工具接头具有比上方和下方的钻柱部分更大的外径。声信号撞击钻柱并反射回到换能器元件71，测量经过的时间以确定到钻柱的径向距离。该径向距离指示是否存在工具接头。

基座51用于阻止从钻井流体到换能器元件71的热传递。基座51比管筒11的钢本体具有更大的传热阻力。基座51沿轴线49的轴向长度可变化。在该实例中，从基座51的内端到外端57的距离与管筒外部部分22b处的管筒11的壁厚大致相同。

换能器保持器或壳体73围绕换能器元件71包围但不密封。换能器壳体73具有圆柱形内部，基座凸缘59滑动到该内部中。换能器壳体73的内端或边沿抵接环绕凸缘59的基座51上的面向外的边沿。螺钉(未示出)穿过换能器壳体73延伸到围绕凸缘59的基座51的部分中，以将换能器壳体73固定到基座51。换能器壳体73具有外端75，其从换能器元件71的外端向外定位。在该实例中，软的柔顺垫圈77在壳体外端75和换能器元件71的外端之间的空间中配合并被压缩。螺钉(图2中未示出)延伸穿过壳体外端75并将换能器元件71紧紧地推靠在基座外端57上，以确保良好的声学性能。换能器壳体外端75具有两个螺纹孔79，用于接收工具(未示出)，该工具可用于将基座51、换能器元件71和换能器壳体73作为一个单元从换能器开孔47中拉出。

换能器电力和信号线缆81从换能器元件71的外端延伸穿过壳体外端75中的孔。线缆通路83从换能器开孔部分47c向上延伸到上肋23的上表面25。在该实例中，线缆通路83平行于管筒开孔轴线21(图1)。常规海底线缆连接器85可固定并密封到线缆通路83的出口。温度传感器86可嵌入基座51中。用于温度传感器86的线也延伸到线缆通路83中。线缆81和温度传感器86的线连接线缆连接器85并与位于管筒11外侧的一个或多个外部线缆84连接。连接器85还密封以防止海水泄漏到线缆通路83和壳体73周围的空间中。

盖87通过螺纹紧固件在换能器壳体外端75外侧固定到上换能器开孔47的外端。盖87可具有圆柱形的面向内的肩部88，其抵接换能器壳体73上的面向外的肩部。盖87防止基座51和换能器壳体73响应于管筒开孔19内的高压而向外移动。盖87的外周配合在换能器开孔部分47e内。盖87上的密封件89通过与开孔部分47d的密封接合将上换能器开孔47的在密封环63,65外侧的部分相对于海水密封。

从图3中可看出，中间肋31和下肋39中的换能器组件具有与上肋23(图2)中的换能器组件共同的许多特征，这些特征将不再提及。多个中间换能器开孔91(图3中仅示出一个)从中间肋上倾斜侧33向下且向内延伸。中间换能器开孔91具有轴线93，轴线93以45度角与管筒开孔轴线21(图1)相交。类似于基座51(图2)的基座95配合在中间换能器开孔91内。基座95具有与管筒开孔19齐平的内端97。在该实例中，由于45度倾斜，内端97倾斜于换能器开孔轴线93，而不是正交于它。

具有与图2中相同的构件的密封环组件99将基座95相对于管筒开孔19内的钻井流体压力密封。测试端口101从密封环组件99延伸到中间肋下倾斜侧35。防旋转销103可与轴线93平行地从基座95的一部分延伸到换能器开孔91中的配合孔中。下肋39中的换能器基座可具有类似的防旋转销。声换能器晶片或元件104与基座95的外端接触。声换能器元件104将声信号通过基座95发送到管筒开孔19中的钻井流体中。诸如钻屑的颗粒将信号反射回换能器元件104。可进行计算以基于这些信号确定钻井流体的流速。

换能器壳体105以与图2中相同的方式围绕换能器元件104包围但不密封。可通过换能器壳体105的外端采用螺钉107，以将换能器元件104紧紧地推靠在基座95的外端上。

换能器线缆109从换能器元件104的外端延伸穿过换能器壳体105中的开口进入线缆通路111。温度传感器线113从基座95中的温度传感器延伸到线缆通路111。线缆通路111从上换能器开孔91向上延伸穿过管筒外部部分22b处的管筒侧壁的一部分。如图1所示，线缆通路111延伸穿过上肋23并且具有在上肋上表面25上具有常规海底连接器115的出口。线缆通路111相对于上肋换能器开孔47(图2)沿周向交错，使得它在两个上肋换能器开孔47之间通过。线缆连接器115周向地位于相邻的上肋线缆连接器85之间。线缆通路111延伸通过的管筒11的侧壁的部分比上肋23和下肋39上方的部分更厚，以容纳线缆通路111。

换能器线缆109和温度传感器线缆111在连接器115处连接到一个或多个常规的海底外部线缆。在该示例中，线缆通路111与管筒开孔轴线21平行。将线缆109,111定位在管筒11的侧壁中的沿轴向延伸的内部通路内避免与管筒11上的外部结构(未示出)—如输送液压流体并用作BOP 17的阻流管和压井管线的辅助管(图1)—冲突。

再次参看图3，槽口或凹槽116形成在壳体105和基座95的圆柱形外部的一部分上。槽口116与中间换能器开孔轴线93平行。当换能器104、壳体105和基座95从换能器开孔91取回以进行维护时，槽口116容纳线缆109和113的部分。上换能器基座51和壳体73(图2)以及下肋39中的换能器组件可具有类似的槽口。盖117以与图2的盖87相同的方式固定到中间换能器开孔91。

多个沿周向间隔开的下换能器开孔119(图3中示出了一个)从下肋下倾斜侧43向上并向内延伸到管筒开孔19。下换能器开孔119具有下换能器开孔轴线121，其可以90度角与中间换能器开孔轴线93相交。相交点在管筒开孔轴线21外侧(图1)。如图3中所示，下换能器组件与中间换能器组件具有许多共同的特征，这些特征将不再提及。 与基座95和51(图2)相同材料的基座123配合在下换能器开孔119内。密封组件125以与密封组件99相同的方式密封基座123。用于密封组件125的测试端口126延伸到上倾斜侧41。换能器元件127安装到基座123的外端。换能器元件127也提供并接收用于确定管筒开孔19中的钻井流体的流速的声信号。壳体129安装在换能器元件127之上和周围，并通过螺钉(未示出)固定到基座123。盖131密封下换能器开孔119的外端，并阻止基座123响应于管筒开孔19中的内部压力的向外移动。

在该实例中，换能器和温度传感器线缆传送进入线缆通路133。线缆通路133从下换能器开孔119向上延伸到形成在下肋上倾斜侧41中的平坦缺口或出口表面135。线缆连接器137固定到出口表面135，用于将换能器和温度传感器线缆连接到外部海底线缆。在该实例中，线缆通路133与管筒开孔轴线21(图1)不完全平行，但其可平行。

图4示出了管筒11的外部。盖87,117和131示出了换能器组件的各种位置。与两个肋之间的圆柱形空间将提供的相比，V形凹口45在中间肋31与下肋39之间提供了更大的管筒11的表面积。当其浸入海水中时，更大的表面积增强了肋31,39处的管筒11部分的冷却。

将理解的是，本公开的范围不限于构造、操作、确切材料或所示和所述的实施例的准确细节，因为本领域的技术人员将清楚改型和等同方案。在附图和说明书中，已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，而不用于限制目的。

Claims (20)

1.一种用于离岸钻井立管的设备，包括：

用于连接到所述立管中的管筒，所述管筒具有带管筒开孔的侧壁和纵向管筒轴线；

第一带，其围绕所述侧壁的外部延伸，与所述轴线同心并形成为所述侧壁的一部分；

所述第一带具有第一带上倾斜侧，所述第一带上倾斜侧相对于所述管筒轴线面向上且向外，所述第一带具有第一带下倾斜侧，所述第一带下倾斜侧相对于所述管筒轴线面向下且向外；

多个第一带换能器开孔，其从所述上倾斜侧和所述下倾斜侧之一延伸穿过所述第一带并到达所述管筒开孔，每个所述第一带换能器开孔具有相对于所述管筒开孔轴线倾斜的换能器开孔轴线；以及

第一带换能器，其安装在每个所述换能器开孔中，用于检测流过所述管筒开孔的钻井流体的参数。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

线缆通路，其从每个所述第一带换能器开孔沿轴向延伸，并在所述管筒的外部部分上具有出口；以及

换能器线缆，其从每个所述第一带换能器延伸通过所述线缆通路中的一个，用于向每个所述第一带换能器供电，以及从每个所述第一带换能器发送信号。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

温度传感器线缆，其从每个所述第一带换能器延伸穿过所述线缆通路中的一个。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：

每个所述第一换能器开孔从所述第一带上倾斜侧向下且向内延伸；并且其中所述设备还包括：

第二带，其在所述第一带下方围绕所述侧壁的外部延伸，与所述轴线同心并形成为所述侧壁的一部分；

所述第二带具有第二带上倾斜侧，所述第二带上倾斜侧相对于所述管筒轴线面向上且向外，所述第二带具有第二带下倾斜侧，所述第二带下倾斜侧相对于所述管筒轴线面向下且向外；

多个第二带换能器开孔，其从所述第二带下倾斜侧向上且向内延伸穿过所述第二带并到达所述管筒开孔，每个所述第二带换能器开孔具有相对于所述管筒轴线倾斜的第二带换能器开孔轴线；以及

第二带换能器，其安装在每个所述第二带换能器开孔中，用于检测流过所述管筒开孔的钻井流体的参数。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一带的下倾斜侧在所述第一带和所述第二带之间的凹槽中连结所述第二带的上倾斜侧。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

与所述第一带和所述第二带沿轴向间隔开的肋，所述肋围绕所述侧壁的外部延伸并形成为所述侧壁的一部分；

所述肋具有上侧和下侧，所述上侧和下侧分别面向上和面向下，并由外圆柱形表面连结；

多个肋换能器开孔，其从所述圆柱形表面通过所述肋沿径向向内延伸到所述管筒开孔，每个所述肋换能器开孔具有位于管筒轴线的径向线上的肋换能器开孔轴线；以及

肋换能器，其安装在每个所述肋换能器开孔中，用于检测所述管筒开孔内钻杆的存在。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

线缆通路，其从每个所述第一带换能器开孔沿轴向延伸并且在所述肋的一个侧部上具有出口，所述出口沿周向位于相邻的一些所述肋换能器开孔之间；以及

从每个所述第一带换能器延伸穿过所述线缆通路中的一个的线缆。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，每个所述第一带换能器包括：

刚性非金属材料的基座，其具有所述管筒开孔处的内端，以及所述第一带换能器开孔中的一个内的外端；

安装在所述基座的外端上的声换能器元件；并且其中

声信号路径在所述第一带换能器元件与所述管筒开孔之间延伸穿过所述基座。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

密封环，其围绕所述基座的圆柱形外部部分和所述第一带换能器开孔之一延伸并在它们之间密封；

换能器保持器，其固定到所述基座的外端并包围每个所述第一带换能器的换能器元件；以及

固定到每个所述第一带换能器开孔的外端的盖，所述盖具有从所述换能器保持器向外间隔开的封闭端。

10.一种用于离岸钻井立管的设备，包括：

用于连接到所述立管中的管筒，所述管筒具有带有管筒开孔的侧壁和纵向管筒轴线；

换能器开孔，其从所述侧壁的外部部分延伸到所述管筒开孔；

刚性非金属材料的基座，其具有所述管筒开孔处的内端，以及所述换能器开孔内的外端；

密封环，其围绕所述基座的圆柱形外部部分与所述管筒开孔延伸并在它们之间密封；

安装在所述基座的外端上的换能器元件；

包围所述换能器元件的换能器保持器，所述换能器保持器具有固定到所述基座的外端的内端；以及

固定并密封到所述换能器开孔的外端的盖，所述盖具有从所述换能器保持器向外间隔开的封闭端。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于：

所述换能器保持器具有围绕所述换能器元件的圆柱形部分和从所述换能器元件的外端向外间隔开的外端；以及

垫圈位于所述换能器元件的外端与所述换能器保持器的外端之间并与它们接触。

12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

从所述换能器开孔沿轴向延伸到所述管筒的外部部分的线缆通路；以及

从所述换能器元件延伸通过所述换能器保持器并进入所述线缆通路的换能器线缆。

13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于：

所述换能器保持器具有围绕所述换能器元件的圆柱形部分和从所述换能器元件的外端向外间隔开的外端；以及

多个螺钉穿过所述换能器保持器的外端中的孔延伸到与所述换能器元件发生接触，所述螺钉在所述换能器元件上对着所述基座施加力。

14.根据权利要求10所述的设备，其特征在于：

所述换能器开孔具有内部部分和外部部分，所述外部部分具有比内部部分更大的直径，以限定面向外的肩部；以及

所述基座具有内圆柱形部分和外圆柱形部分，所述内圆柱形部分具有比所述外圆柱形部分更大的直径，限定了面向内的肩部，所述面向内的肩部抵接所述面向外的肩部。

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，槽口沿所述基座的外圆柱形部分和所述换能器保持器的圆柱形部分延伸。

16.一种用于离岸钻井立管的设备，包括：

用于连接到所述立管中的管筒，所述管筒具有带有管筒开孔的侧壁和纵向管筒开孔轴线；

突起，其围绕所述侧壁延伸，与所述管筒开孔轴线同心，并形成为所述侧壁的一部分；

所述突起上的上倾斜表面和下倾斜表面，所述上倾斜表面面向上且向外，所述下倾斜表面面向下且向外；

在所述上倾斜表面与所述下倾斜表面之间围绕所述突起延伸的凹口；

多个上换能器开孔，其围绕所述突起间隔开，并从所述上倾斜表面向下且向内延伸到所述管筒开孔中；

多个下换能器开孔，其围绕所述突起间隔开，并从所述下倾斜表面向上且向内延伸到所述管筒开孔中；

在所述上换能器开孔和所述下换能器开孔中的每个中的基座，所述基座具有所述管筒开孔处的内端和所述上换能器开孔和下换能器开孔之一内的外端，所述基座由刚性非金属材料形成；

每个所述基座的圆柱形外部部分与所述上换能器开孔和所述下换能器开孔之一之间的密封环；以及

安装到每个所述基座的外端的换能器元件。

17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

从每个所述上换能器开孔沿轴向延伸到所述管筒的外部部分上的出口的线缆通路；以及

从所述上换能器开孔中的每个换能器元件延伸穿过所述线缆通路之一的换能器线缆。

18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

安装到每个所述基座上的温度传感器；以及

从每个所述温度传感器延伸穿过所述线缆通路之一的温度传感器线缆。

19.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

与所述突起沿轴向间隔开的肋，所述肋围绕所述侧壁的外部延伸，与所述管筒开孔轴线同心，并形成为所述侧壁的一部分；

所述肋具有上侧和下侧，所述上侧和下侧分别面向上和面向下，并由所述肋的外圆柱形表面连结；

多个肋换能器开孔，其从所述肋的圆柱形表面沿径向向内延伸到所述管筒开孔，每个所述肋换能器开孔具有垂直于所述管筒开孔轴线并与所述管筒开孔轴线相交的肋换能器开孔轴线；

每个所述肋换能器开孔中的肋换能器基座，每个所述肋换能器基座具有所述管筒开孔处的内端和所述肋换能器管筒开孔之一内的外端，每个所述肋换能器基座由刚性非金属材料形成；

密封环，其围绕每个所述肋换能器基座的圆柱形外部部分和所述肋换能器开孔之一延伸并在它们之间密封；以及

安装到每个所述肋换能器基座的外端的肋换能器元件。

20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

线缆通路，其从每个所述上换能器开孔穿过所述侧壁沿轴向延伸穿过所述肋，到达所述肋的上侧上的出口；以及

换能器线缆，从所述上换能器开孔中的每个所述换能器元件延伸到所述线缆通路之一中。