CN203054238U - 贴壁式干孔声波探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种贴壁式干孔声波探头，包括探管（3），在所述探管（3）上设有发射弹臂（1）和接收弹臂（2），在发射弹臂（1）和接收弹臂（2）上设有传感器橡胶滑动板（10），传感器橡胶滑动板（10）上设有声波换能器，声波换能器与设在所述探管（3）端头的电缆连接头相连；在探管（3）上还设有弹臂控制装置和触发装置。本探头采用将两个声波换能器有效全部贴壁的设计方案，不需要另外注水就能直接测得孔壁岩石的声波波速，由于该探头采用的是直接贴壁，声波能量比一般的有水声波探头和其它形式的干孔声波探头的参量信号均强，解决了一般干孔声波探头附件多、现场操作复杂、工作效率低、声波干扰大等的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种贴壁式干孔声波探头，属于地球物理勘探设备技术领域。
背景技术
声波测井是地球物理勘探行业常用的测试方法。由于声波在不同介质中传播时，速度、幅度及频率的变化等声学特性也不相同。声波测井就是利用岩石的这些声学性质来研究钻井的地质剖面，判断固井质量的一种测井方法。由于该方法测量的岩体声学参数可直接用于评价岩体质量，在工程勘察、工程检测行业广泛使用。在实际应用中，由于很多钻井内无液体介质，因此当声波探测探头伸入钻井中，声波探头上的声波换能器无法贴在孔壁上，而造成声波信号无法收发。为实现声波换能器与孔壁的耦合，当前市场使用的干孔声波测试探头采用了一种间接的“干”孔测试，其解决的技术方案是探头采用有孔液的一发双收常规声波探头，在测试孔段内，在探头下（上）端设计一个止水塞，然后再通过水泵注水至探头浸没其中，满足有液耦合状态进行测试，然后再移动止塞，重复下一段的测试工作。该方案由于采用的是补救设计方案，装置结构附件多、现场工作费时费力、测试深度受限、波形信号质量不高、工作效率低，其测试效果还是不够理想。
发明内容
本实用新型的目的是为克服现有技术的不足，提供一种贴壁式干孔声波探头，该探头不需孔液耦合即能实现探头与孔壁的紧贴，减小现场工作量，并且测试深度更广，波形信号质量也更高。
为实现本实用新型的目的，本实用新型的一种贴壁式干孔声波探头， 包括探管，其中，在所述探管上设有发射弹臂和接收弹臂，在发射弹臂和接收弹臂上设有传感器橡胶滑动板，传感器橡胶滑动板上设有声波换能器，声波换能器与设在所述探管端头的电缆连接头相连；在探管上还设有弹臂控制装置和触发装置。这样，通过发射弹臂和接收弹臂的设计，使本实用新型的干孔声波探头在伸入干孔中后使弹臂弹开，弹臂上的声波换能器便能够适应不同孔径的需要紧贴在孔壁上，解决了传统的探头需要液体介质耦合的弊端。
进一步的，所述探管是中空杆体结构。这样既可以减小整体装置的重量，使操作更加便利，同时在中空杆体内部也可以根据需要设置其他结构部件。
更进一步的，所述弹臂控制装置由设在所述探管上的弹臂锁、弹臂弹簧和控制环组成；所述触发装置由设在所述探管尾端的触发锤和触发锤弹簧组成。弹臂控制装置和触发装置，是能根据不同的实际情况适应不同的干孔条件，以便根据不同的需求进行人为操作，达到不同的测试目的，使工作更加便利，应用更为广泛。
更进一步的，所述发射弹臂和接收弹臂在所述探管上环环相套对称布置。所述发射弹臂和接收弹臂的一端固定在探管上，另一端可通过滑动连接控制管在探管上滑动。这样发射弹臂和接收弹臂可以方便的弹开或收拢，并且互不干扰。
更进一步的，所述发射弹臂和接收弹臂是高弹力弹臂结构。这种高弹力弹臂结构实质上是钢质材料制成的弧形薄片结构，厚度为2mm。另外，作为本实用新型更进一步的限制，所述探管为不锈钢材质制成的结构，其管壁厚度为1.5mm。
本实用新型的贴壁式干孔声波测试探头是一种用于工程勘察或检测领域的声波测试所需的集声波发射和接收为一体的探头，采用了独特的机械设计技术和工艺，使探头能有效自动收敛和扩张，实现不需孔液耦合，直接进行声波直达波测试的目的。探头采用单发单收设计，电缆连接头安装固定在探头的最前(上)端，可方便与电缆接插并设计有防水功能；探头的中部设计了环环相套的两对对称弹臂，弹臂的外观、尺寸、材料均进行了特别的设计，保证了弹臂扩张、收敛的需要，同时也保证了一发双收声波换能器间距、尺寸、贴壁的需要，两对弹臂的上端固定在探管的中心杆体上，下端采用滑动设计，保持弹臂的扩张与收敛；探头的末(下)端设计了一组控制弹臂扩张和收敛的机关，使探头触底时能自动扩张；探头的杆体采用变径中空设计，将电缆连接线、扩张触发装置巧妙地隐藏在杆体内部，杆体最下部设计一重锤即触发锤，能保护探头和有效触发开关的功能。
本探头采用将两个声波换能器有效全部贴壁的设计方案，不需要另外注水就能直接测得孔壁岩石的声波波速，由于该探头采用的是直接贴壁，声波能量比一般的有水声波探头和其它形式的干孔声波探头的参量信号均强，解决了一般干孔声波探头附件多（需要水泵、水管、气囊、水箱等）、现场操作复杂（打塞—注水—测试—泄水）、工作效率低、声波干扰大(气囊和水体流动产生干扰)等的问题。工程试验表明，本实用新型的贴壁式干孔声波探头应用效果较好，可用于下垂、上斜孔的测试，也可用于有水孔的测试，值得推广。
附图说明
图1是本实用新型的探头弹臂打开示意图；
图2是本实用新型的探头弹臂合闭示意图。
附图中的标记为：1-发射弹臂，2-接收弹臂，3-探管，4-滑动连接控制管，5-触发锤，6-弹臂锁，7-弹臂弹簧，8-控制环，9-触发锤弹簧，10-传感器橡胶滑动板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
看图1和图2，其中图1是本实用新型的探头的发射弹臂1和接收弹臂2处于弹开时的状态的示意图，而图2则是发射弹臂1和接收弹臂2处于合闭时的状态的示意图。在图1的状态下，传感器橡胶滑动板10因受到弹性扩张力而向外扩张，直至紧贴住钻孔的孔壁。这样位于传感器橡胶滑动板10上的声波换能器与孔壁直接接触，这样钻孔岩体直接作为声波传播的介质，而不需要在二者之间增加液体介质，使声波信号的质量更好，而且也因此使该贴壁式干孔声波探头的结构相比传统的采用气囊充水的结构更加简单，附件更少，工作也更加便利。
当然，为实现使发射弹臂1和接收弹臂2能够按照实际需求进行控制，本实用新型的贴壁式干孔声波探头在探管3上还设计了弹臂控制装置和触发装置。为了便于设置弹臂控制装置和触发装置，本实用新型的探管3设计成为中空杆体结构，这样可以在杆体内部进行更进一步的结构设计，同时也减轻了装置的重量。其中一种较好的实施方式是将探管3采用不锈钢材质制成，其管壁厚度为1.5mm。当然，根据各种情况也可采用其他材质如竹木材料、合金材料、高分子复合材料等制成，管壁厚度也可根据各种材质的特性进行调整，只要能达到本实用新型的目的，都属于本实用新型可取的实施方式。
作为对上述弹臂控制装置和触发装置的进一步细化设计，本实用新型的弹臂控制装置由设在探管3上的弹臂锁6、弹臂弹簧7和控制环8组成，看图1和图2，弹臂锁6主要起到一个卡子的作用，限制弹臂伸缩范围，弹臂弹簧7提供了弹臂伸缩的动力，实现弹臂的扩张和合闭，而控制环8则对弹臂弹簧7进行限位控制。本实用新型的触发装置由设在探管3尾端的触发锤5和触发锤弹簧9组成。由于触发锤5位于本实用新型的贴壁式干孔声波探头的底端，当该探头被放入钻孔中到达孔底时，触发锤5受到孔底阻挡而触发，引起触发锤弹簧9的压缩，而触发锤弹簧9将受到的力传递给探管3中部的弹臂锁6，弹臂锁6打开，使弹臂弹簧7失去约束而弹开，从而使发射弹臂1和接收弹臂2向外扩张贴住钻孔孔壁。
为了使发射弹臂1和接收弹臂2的布置更加优化，避免二者工作时互相干扰，将发射弹臂1和接收弹臂2在探管3上环环相套对称布置。并且，发射弹臂1和接收弹臂2的一端固定在探管3上，另一端可通过滑动连接控制管4在探管3上滑动。这样可以很方便的实现两个弹臂的扩张或收拢。而为了使两个弹臂的扩张或收拢效果更好，该发射弹臂1和接收弹臂2采用了高弹力弹臂结构，更确切的说，这种高弹力弹臂结构是以钢质材料制成的弧形薄片结构，厚度为2mm。当然，如果采用其他弹性材料或者其他方式也能达到使两个弹臂可以很好的弹开或者收拢，也可以采用其他实施方式。
本实用新型实施时，将设置在本实用新型的贴壁式干孔声波探头的探管3前端的电缆连接头用电缆与声波测试仪器连接，并通过小滑轮或者其他装置将已连接好的探头放入需要进行声波测试的干孔中，当探头到达所需深度时，触发锤5触发，弹臂锁6打开，发射弹臂1和接收弹臂2弹开，传感器橡胶滑动板10贴住孔壁，使声波换能器与孔壁直接接触，这时打开声波测试仪器开始进行声波测试。声波测试完毕后，向上提起该探头，两个弹臂由于是弧形薄片结构，受到岩壁从侧边的压缩作用便会向内收拢，并由于电缆的提升作用使滑动连接控制管4拉动两弹臂的活动端向尾端滑动并且被弹臂锁卡住，然后可将本实用新型的探头从干孔中取出，完成了一次干孔声波测试。
以上只是本实用新型的一个具体应用范例，本实用新型还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本本实用新型所要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种贴壁式干孔声波探头， 包括探管（3），其特征在于：在所述探管（3）上设有发射弹臂（1）和接收弹臂（2），在发射弹臂（1）和接收弹臂（2）上设有传感器橡胶滑动板（10），传感器橡胶滑动板（10）上设有声波换能器，声波换能器与设在所述探管（3）端头的电缆连接头相连；在探管（3）上还设有弹臂控制装置和触发装置。
2.根据权利要求1所述的贴壁式干孔声波探头，其特征在于：所述探管（3）是中空杆体结构。
3.根据权利要求2所述的贴壁式干孔声波探头，其特征在于：所述弹臂控制装置由设在所述探管（3）上的弹臂锁（6）、弹臂弹簧（7）和控制环（8）组成；所述触发装置由设在所述探管（3）尾端的触发锤（5）和触发锤弹簧（9）组成。
4.根据权利要求2所述的贴壁式干孔声波探头，其特征在于：所述发射弹臂（1）和接收弹臂（2）在所述探管（3）上环环相套对称布置。
5.根据权利要求4所述的贴壁式干孔声波探头，其特征在于：所述发射弹臂（1）和接收弹臂（2）的一端固定在探管（3）上，另一端可通过滑动连接控制管（4）在探管（3）上滑动。
6.根据权利要求5所述的贴壁式干孔声波探头，其特征在于：所述发射弹臂（1）和接收弹臂（2）是高弹力弹臂结构。
7.根据权利要求6所述的贴壁式干孔声波探头，其特征在于：所述发射弹臂（1）和接收弹臂（2）为钢质材料制成的弧形薄片结构，厚度为2mm。
8.根据权利要求2所述的贴壁式干孔声波探头，其特征在于：所述探管（3）为不锈钢材质制成的结构，其管壁厚度为1.5mm。
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Cited By (1)
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