CN201110844Y - 一种岩心纵横波速度测量探头 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及用于石油工程岩心声学性质实验和各种材料声波测试领域的一种岩心纵横波速度测量探头。它可在高温高压下获取岩心的纵横波波形，读出纵横波时差，进而算出所测岩心的纵横波速度。其技术方案是：探头中保护体为圆柱体，一侧开有引流槽，另一侧用高温胶与压电陶瓷粘贴连接；纵横波晶片为压电陶瓷晶片，带孔的纵波晶片居中，周围为按环形偏振方向排列的横波晶片；纵波晶片中间有一不锈钢引流管线，纵横波引线分别与纵横波晶片连接。整个探头为圆柱形，发射探头与接收探头结构相同。该探头纵横波一体，横波振动为绕岩心轴旋转的挠曲波模式，能有效压制纵波干扰，并无横波接收方向的要求，可用于石油工业的地质、钻探岩心、材质测试领域。

Description

一种岩心纵横波速度测量探头
技术领域
本实用新型涉及用于石油工程岩石声学性质实验和各种材料声波速度测试领域，测量岩石纵横波时差以及各种材质测试件时差的一种岩习纵横波速度测量探头。
背景技术
在石油工程岩石声学性质实验及声波测试领域内，需要准确测量岩心和其它试件的纵横波时差或声波传播速度，纵波时差很容易测试，但是测试横波时差却非常困难。专利200410033788.2“岩石力学试验纵横波测量换能器”通过先获得纵波，再将纵波入射到斜楔块来转换成横波方法来获得，此方法在横波接收中会有大量的纵波信号，几乎分辨不出横波的首播位置。用直接获得横波的单片偏振晶片，测试得到的横波信号中也有较强的纵波信号，横波首波也很难分辨出。
发明内容
本实用新型的目的是：为了在高温高压条件下直接获取岩心的纵横波波形，读出纵横波时差，进而算出所测岩心的纵横波速度，特提出一种岩心纵横波速度测量探头。
为了达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种岩心纵横波速度测量探头，是由横波晶片，纵波晶片，纵横波引线，引流管线及保护体组成，其技术特征是：探头中的保护体6为不锈钢材料的圆柱体，一侧开有引流槽，另一侧用高温胶与压电陶瓷粘贴连接；纵横波晶片为压电陶瓷晶片，其排列方式中心为带孔的纵波晶片2，周围为10-20块按环形偏振方向排列的扇形横波晶片1，压电陶瓷晶片的居里温度为300℃；纵波晶片2中心有一不锈钢引流管线5，引流管线5可承受90Mpa压力；纵波引线3与纵波晶片2连接，横波引线4与横波晶片1连接，纵横波引线采用抗150℃高温的屏蔽线；整个探头为圆柱形，材料为不锈钢，发射探头与接收探头的结构相同。
本实用新型的工作过程是：高压脉冲发生器产生的高压电来极化探头内部压电陶瓷晶片，当高压脉冲施加在纵波晶片上时，纵波晶片产生压缩振动，即可产生纵波；当高压电脉冲施加在横波晶片上时，由于横波晶片为环形的结构，每个晶片均产生剪切振动，振动方向与传播方向相互垂直，即为沿岩心轴旋转的挠曲横波。从而实现纵波发射纵波接收，横波发射时纵横波接收。通过和接收探头连接的数字示波器来获取波形，读取纵横波时差。
探头保护体为不锈钢，并且较厚，目的是能抗高压力，将发射与接收探头固定在夹持器内，加上围压和轴压，以及孔隙压力，可实现高温高压声波时差测试。探头保护体有较多延时，在岩心测试中要分别扣除纵波和横波的延时。
本实用新型与现有的技术相比，具有以下有益效果：(1)该探头特有的结构，纵横波探头一体，可直接产生纵波和横波。与间接产生的横波相比具有精确度高的优点，与传统使用具有剪切特性的换能器获取横波的波形相比，本挠曲波模式则有效的压制纵波振动，并无横波接收方向的要求；(2)该探头可以在高温150℃、高压90Mpa条件下使用；(3)在该探头的纵波晶片中心的引流管，可以在声速测试过程中改变岩心的孔隙压力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型岩心纵横波速度测量探头的结构示意图。图中：1横波晶片，2纵波晶片，3纵波引线，4横波引线，5引流管线，6保护体。
图2是本实用新型岩心纵横波速度测量探头应用时的安装示意图。图中：7发射探头，8接收探头，9岩心，10胶皮套，11高压釜体，12进液口，13出液口。
具体实施方式
按图1所示，发射探头7由周围10～20块横波晶片1与中心的纵波晶片2在高温条件下用高温胶粘贴在圆柱形不锈钢保护体6上，中间有一不锈钢引流管线5；安装时只需要将发射探头7的纵波引线3、横波引线4连接到高压发射器端。接收探头8的纵波引线3、横波引线4连接到示波器终端。接收探头8的结构与发射探头7的结构相同，均如图1所示。
按照图2所示，将发射探头7、接收探头8安装在岩心9的两端，再装入胶皮套10内；再放入高压釜体11中，加上轴压、围压后，即可测试。进液口12通过引流管线5对岩心9施加孔隙压力，由于胶皮套10对岩心9的保护作用，可实现高压下测试岩心9的纵横波速度。加压液由出液口13排出。通过改变纵波和横波发射模式，接收端可接收到纵横波。

Claims (3)

1.一种岩心纵横波速度测量探头，由横波晶片、纵波晶片、纵横波引线、引流管线及保护体组成，其特征是：探头中的保护体(6)为一圆柱体，一侧开有引流槽，另一侧用高温胶与压电陶瓷粘贴连接；纵横波晶片为压电陶瓷晶片，其排列方式中心为带孔的纵波晶片(2)，周围为10-20块按环形偏振方向排列的横波晶片(1)；纵波晶片(2)中有一不锈钢引流管线(5)，纵波引线(3)与纵波晶片(2)连接，横波引线(4)与横波晶片(1)连接；整个探头为圆柱形，材料为不锈钢。
2.根据权利要求1所述的岩心纵横波速度测量探头，其特征是：压电陶瓷晶片的居里温度为300℃；引流管线能承受90Mpa压力；纵横波引线采用抗150℃高温的屏蔽线作材料。
3.根据权利要求1所述的岩心纵横波速度测量探头，其特征是：该岩心纵横波速度测量探头的应用是：接收探头(8)的结构与发射探头(7)的结构相同；将发射探头(7)、接收探头(8)安装在岩心(9)的两端，再装入胶皮套(10)内；再放入高压釜体(11)中，加上轴压、围压后，进行测试；进液口(12)通过引流管线(5)对岩心(9)施加孔隙压力，加压液由出液口(13)排出。
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