MX2014007818A - Transductor ultrasonico agujero abajo y metodo para fabricarlo. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un transductor ultrasónico (101) para utilizarlo en una herramienta de medición agujero abajo (58). El transductor ultrasónico tiene un elemento piezoeléctrico (100) acoplado a un respaldo (102) y envuelto dentro de una carcasa de material dúctil (112). La carcasa de material dúctil puede ser flexible para soportar temperaturas, presiones y choques mecánicos extremos que pueden estar presentes en los ambientes en el fondo del agujero. También se proporciona un método para fabricar el sensor ultrasónico.

Description

TRANSDUCTOR ULTRASÓNICO AGUJERO ABAJO Y MÉTODO FABRICARLO ANTECEDENTE En la industria de gas y petróleo, las formaciones subterráneas se pueden sondear mediante los instrumentos de registro del pozo para determinar diversas características de la formación. Entre estos instrumentos, las herramientas ultrasónicas se han utilizado para proporcionar información en relación con las propiedades ultrasónicas subterráneas, que se pueden utilizar para producir imágenes o derivar las características relacionadas con las formaciones, así como evaluar la tubería de revestimiento u otros aspectos de las completaciones .

Las ondas ultrasónicas son perturbaciones vibracionales periódicas que resultan de la energía ultrasónica que se propaga en un medio. Las ondas ultrasónicas se pueden caracterizar en términos de su frecuencia, amplitud, y velocidad de propagación. Las propiedades ultrasónicas de interés pueden incluir velocidad de ondas de compresión, velocidad de ondas de cizallamiento, modos del agujero, y lentitud de la formación. Adicionalmente, las imágenes ultrasónicas se pueden utilizar para representar las condiciones de las paredes del agujero, evaluación de la cementación, y más. Estas mediciones ultrasónicas tienen aplicaciones en correlación sísmica, petrofísica, mecánica de rocas y otras áreas.

Las herramientas ultrasónicas pueden incluir una o más fuentes ultrasónicas (es decir, un transmisor) para emitir la energía ultrasónica hacia las formaciones subterráneas y uno o más sensores o receptores ultrasónicos para recibir la energía ultrasónica, o un transductor que puede funcionar como ambos, un transmisor y un receptor. La herramienta puede ser accionada periódicamente para emitir pulsos de la energía ultrasónica hacia el agujero, que viajan a través del agujero y hacia la formación, la tubería de revestimiento o cemento. Al menos algo de la energía ultrasónica viaja hacia la herramienta, donde es detectada. Diversos atributos de la energía ultrasónica detectada se pueden relacionar de forma subsiguiente con la formación, la tubería de revestimiento, las completaciones del agujero, o las propiedades de interés de la herramienta.

BREVE DESCRIPCIÓN Esta breve descripción se proporciona para introducir una selección de conceptos que se describen más adelante en la descripción detallada. NO se intenta que esta breve descripción identifique características claves o esenciales del tema que se reclama, ni se intenta que sea utilizada para ayudar a limitar el alcance del tema que se reclama.

En una modalidad, se describe un montaje del transductor ultrasónico. El montaje del transductor ultrasónico puede incluir un elemento piezoeléctrico que convierte la corriente eléctrica en las ondas ultrasónicas, y detecta las ondas ultrasónicas y convierte las ondas ultrasónicas detectadas en corriente eléctrica. El montaje del transductor ultrasónico puede incluir un respaldo acoplado al elemento piezoeléctrico que atenúa las ondas ultrasónicas. El montaje del transductor ultrasónico puede incluir una carcasa de material dúctil que encapsula el respaldo. La carcasa dúctil está adaptada para deformarse bajo temperatura y presión.

En una modalidad, se describe un método para fabricar un transductor ultrasónico. El método puede incluir ensamblar los componentes del transductor de un transductor ultrasónico. Los componentes del transductor ensamblado pueden incluir un soporte mecánico, contactos eléctricos y un conector eléctrico adaptado para acoplar los contactos eléctricos con un procesador. El método puede incluir colocar los componentes ensamblados en un molde de la carcasa. El método puede incluir colocar un material de la carcasa dúctil alrededor de los componentes del transductor en el molde de la carcasa. El material de la carcasa dúctil puede deformarse bajo temperatura y presión. El método también puede incluir colocar un respaldo que atenúa las ondas hacia el material de la carcasa dúctil. El método también puede incluir fijar al respaldo un elemento piezoeléctrico que detecta las ondas ultrasónicas y convierte las ondas ultrasónicas detectadas en una corriente eléctrica y al menos un contacto eléctrico acoplado al respaldo y al conector eléctrico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las modalidades de los métodos y aparatos para una carcasa dúctil del transductor se describen con referencia a las siguientes figuras. Números similares se utilizan a través de todas las figuras para hacer referencia a características y componentes similares.

La FIG. 1-1 es un diagrama esquemático que muestra una vista de un sitio de pozo ejemplar en el cual un transductor de acuerdo con una modalidad de la presente invención se puede utilizar transportado en un cable.

La FTG. 1-2 muestra un esquema de una herramienta de registro como se utiliza en el sitio de pozo de la FIG. 1-1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención .

La FIG. 1-3 es un diagrama esquemático que muestra una vista de otro sitio de pozo ejemplar en el cual un transductor de acuerdo con una modalidad de la presente invención se puede utilizar transportado en una sarta de perforación en una operación durante la perforación.

La FIG. 1-4 es un diagrama esquemático que muestra una vista de un sitio de pozo ejemplar en el cual un transductor de acuerdo con una modalidad de la presente invención se puede utilizar transportado en una tubería o la tubería de revestimiento en un pozo completado.

La FIG. 2-1, 2-2, y 2-3 muestra diversas vistas de un transductor ultrasónico de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La FIG. 3 muestra una vista transversal de un transductor ultrasónico fabricado de acuerdo con una modalidad del método .

La FIG. 4 muestra una vista transversal de un transductor ultrasónico fabricado de acuerdo con una modalidad del método .

La FIG. 5 muestra una vista transversal un transductor ultrasónico fabricado de acuerdo con a otra modalidad del método.

La FIG. 6 muestra un diagrama de flujo de un método para la fabricación de acuerdo con la modalidad de la FIG. 3.

La FIG. 7 muestra un diagrama de flujo de un método para la fabricación de acuerdo con la modalidad de la FIG. 4.

La FIG. 8 muestra un diagrama de flujo de un método para la fabricación de acuerdo con la modalidad de la FIG. 5.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En la siguiente descripción, se exponen numerosos detalles para proporcionar un entendimiento de la presente invención. Sin embargo, los expertos en la técnica entenderán que la presente invención se puede practicar sin estos detalles y que son posibles numerosas variaciones o modificaciones de las modalidades descritas .

La invención se refiere a un transductor ultrasónico que tiene una carcasa dúctil hecha de un material flexible (por ejem., un material plástico o de caucho), de modo que los efectos del agujero (por ejem., presión, temperatura, choque y otras condiciones del agujero) se pueden compensar mediante la deformación de la carcasa. La carcasa dúctil de la presente invención puede estar configurada para sobrecargar el elemento piezoeléctrico . En al menos una modalidad, un transductor calculado para aproximadamente 20 kpsi (1379.3 Bar) y aproximadamente 175°C se puede obtener. Los métodos para fabricar los transductores ultrasónicos también se describen.

Como se menciona en la presente, "PEEK" se refiere a un material plástico deformable, de corrosión baja que consiste en polieteretercetona que retiene sus propiedades mecánicas a temperaturas elevadas (por ejem., superiores a aproximadamente 200°C) .

Como se menciona en la presente, "VITON™" se refiere a un fluoroelastómero registrado de DUPONT™ que consiste en un copolimero de fluoruro de vinilideno-hexafluoroisopreno, también deformable y que retiene las propiedades mecánicas a temperaturas elevadas (por ejem., superiores a aproximadamente 200°C) . Como se menciona en la presente, "CHEMRAZ™" se refiere a un perfluoroelastómero registrado GREENE-TWEED™, también deformable y que retiene las propiedades mecánicas a temperaturas elevadas (por ejem., superiores a aproximadamente 200°C) .

LA FIG. 1-1 muestra esquemáticamente un sitio de pozo 50 con equipo en la superficie 52 arriba de una formación subterránea 54 después de que se ha realizado una operación de perforación, y una sarta de tubería de revestimiento 56 ha sido corrida y cementada en el lugar. Una herramienta de registro 58 se despliega en un agujero 60. La herramienta de registro incluye al menos un sensor (por ejem. una sonda de resistividad, sonda mecánica, sonda de neutrones y de radiación gama, acelerómetro, sensor de presión, sensor de temperatura, medidor de flujo, y similares) para medir al menos un parámetro en el fondo del agujero. La herramienta de registro 58 puede incluir sensores múltiples de los mismos o diferentes para medir los parámetros.

La herramienta de registro se mueve hacia arriba y hacia abajo en el agujero para compilar datos acerca de los diversos parámetros por medio de un cable 62. El cable 62 puede ser un enlace para establecer comunicación entre la herramienta de registro 58 y el equipo en la superficie 52. Los datos relacionados con la formación 54 o con el pozo 60 se pueden compilar mediante la herramienta de registro 58. El equipo en la superficie 52 se puede proporcionar con una computadora o procesador de recolección y análisis de datos 53 apropiado. Un procesador 55 también puede estar colocado en la herramienta de registro 58 como se muestra en la Figura La FIG. 1-2 es una vista amplificada esquemáticamente que muestra la herramienta de registro 58 colocada en una parte del agujero revestido 60. La herramienta de registro 58 incluye un transductor ultrasónico 64. La herramienta de registro 58 también puede contener otros sensores 66.

La FIG. 1-3 muestra esquemáticamente un sitio de pozo análogo al de la FIG. 1-1, pero en un contexto durante la perforación. En lugar de un cable, como puede ser el 62 en la FIG. 1-1, la herramienta de registro 58 puede estar colocada en una sarta de perforación 12 suspendida dentro del agujero 11. La sarta de perforación 12 puede tener el montaje en el fondo del agujero 100 que incluye una broca de perforación 105 en su extremo inferior y los transductores ultrasónicos 64 en él. Un sistema en la superficie del sistema en el sitio de pozo de la FIG. 1-3 puede incluir una plataforma y montaje de grúa 10 colocados sobre el agujero 11, la plataforma y montaje de grúa 10 incluyen componentes como pueden ser una mesa giratoria 16, barra cuadrada giratoria 17, gancho 18 y balancín giratorio 19, cada uno de los cuales es entendido fácilmente por una persona con experiencia en la técnica.

En el sistema en el sitio de pozo de la FIG. 1-3, el sistema en la superficie también puede incluir fluido o lodo de perforación 26 almacenado en un foso 27 en el sitio de pozo. Una bomba 29 puede entregar el fluido de perforación 26 a un interior de la sarta de perforación 12 a través de un puerto en el balancín 19, ocasionando que el fluido de perforación fluya hacia abajo a través de la sarta de perforación 12 como se indica mediante la flecha de dirección 8. El fluido de perforación 26 puede salir de la sarta de perforación 12 a través de los puertos en la broca 105, y circular hacia arriba a través de la región anular entre la parte externa de la sarta de perforación 12 y la pared del agujero 11, como se indica mediante la flecha de dirección 9. De esta manera, el fluido de perforación 26 lubrica la broca de perforación 105 y transporta los cortes de la formación hacia la superficie, a medida que el fluido de perforación 26 regresa al foso 27 para recirculación.

El montaje en el fondo del agujero 100 del sistema en el sitio de pozo de la FIG. 1-3 puede incluir la herramienta de registro 58 que tiene un transductor ultrasónico 64 y/o un módulo de medición durante la perforación (MWD) 130, un módulo de registro durante la perforación 130A, un sistema y motor roto-dirigible 150, y la broca de perforación 105. También se entenderá que se puede emplear más de una herramienta de registro, como generalmente se representa en el numero 58A. Cada una de las herramientas de registro 58 y el módulo MWD 130 se puede alojar en un tipo particular de collar de perforación, como se sabe en la técnica.

La FIG. 1-4 muestra esquemáticamente un sitio de pozo en una operación de completacion análoga al sitio de pozo de la FIG. 1-1. Una o más unidades de los transductores ultrasónicos 64, como se describe en la presente se pueden desplegar a lo largo de la tubería 80 o/y la tubería de revestimiento 85 en contacto con el fluido del pozo 90. La tubería 80 se acopla con el equipo en la superficie 92 para los propósitos de producción del pozo. El equipo en la superficie adicionalmente está acoplado al suministro de energía y comunicación 95. Los transductores ultrasónicos 64 de acuerdo con la presente invención se pueden utilizar para, por ejemplo pero no limitado a, las operaciones de completacion como pueden ser evaluación de la cementación, así como las transmisiones de comunicación acústica a lo largo de la tubería 80, la tubería de revestimiento 85, y/o el fluido del pozo 90. Esas aplicaciones son reconocidas fácilmente por las personas con experiencia en la técnica.

Refiriéndonos ahora a la FIG. 2-1, se muestra una vista transversal de un transductor ultrasónico 101, que se puede utilizar como el transductor ultrasónico 64 de la Figura 1-2, y de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El transductor ultrasónico 101 incluye un elemento piezoeléctrico 100, un respaldo 102 y una carcasa dúctil 112. El elemento piezoeléctrico 100 puede estar acoplado al respaldo 102, con una membrana 104 asegurada en el lugar contiguo a éste mediante una brida 105. El elemento piezoeléctrico 100 puede ser un material de cerámica formado en, por ejemplo, un disco. Las propiedades de la composición, forma, y frecuencia del elemento piezoeléctrico 100 pueden variar dependiendo de la aplicación particular. Diversos materiales piezoeléctricos que se pueden utilizar para el elemento piezoeléctrico 100 pueden incluir, por ejemplo, Metaniobiato de plomo, zirconato titanato de plomo (PZT), cerámica y piezocompuestos de columnas de material activo como puede ser PZT en una matriz inerte de epoxi .

El respaldo 102 se puede utilizar, por ejemplo, para reducir las reflexiones desde una interfaz entre el elemento piezoeléctrico 100 y el respaldo 102, y/o amortiguar las vibraciones del elemento piezoeléctrico 100. El respaldo 102 se puede formar de una manera que coincida con el elemento piezoeléctrico 100, por ejemplo, como una forma cilindrica cuando el elemento piezoeléctrico 100 es un disco. El respaldo 102 se puede formar de cualquier material adecuado como pueden ser compuestos de caucho, resinas sintéticas o mezclas, dependiendo del tipo de transductor. El respaldo 102 de forma optativa se puede formar de un material conductor. El respaldo 102 se puede formar de un compuesto de caucho con partículas metálicas, como pueden ser partículas de tungsteno, suspendidas en él.

El elemento piezoeléctrico 100 se puede someter a tensión por compresión del fluido en el agujero y el entorno del agujero por un lado y el respaldo 102 por el otro. La expansión y contracción del respaldo 102 debido a los efectos de la presión y temperatura pueden ser compensadas por la deformación de la carcasa dúctil 112 para reducir el doblado por tensión en el elemento piezoeléct ico 100.

La membrana 104 está en contacto con una cara delantera del elemento piezoeléctrico 100, y tapa un extremo de los transductores ultrasónicos que están expuestos al entorno del agujero. Cuando actúa en el modo transmisor, la membrana 104 transmite ondas al fluido en el entorno circundante del agujero. Cuando actúa en el modo receptor, la membrana 104 transmite ondas desde el fluido al elemento piezoeléctrico 100. En algunas modalidades, la membrana 104 puede ser una membrana de un material, como puede ser PEEK, metal, caucho, plástico o epoxi .

La membrana 104 se puede formar en una configuración cóncava en un lado externo de modo que los pulsos ultrasónicos generados por los transductores ultrasónicos 101 pueden ser enfocados en una posición particular de investigación, y los pulsos ultrasónicos detectados por los transductores ultrasónicos pueden ser enfocados hacia el elemento piezoeléctrico 100. Cuando se utiliza una membrana de caucho, la membrana 104 puede ser sujetada con abrazaderas entre un soporte mecánico 106 y la brida 105 con el propósito de sellar por presión. Cuando se utiliza una membrana metálica, la membrana 104 se puede soldar al soporte mecánico 106.

Un soporte mecánico 106 soporta la carcasa dúctil 112. El soporte mecánico 106 permite al transductor estar unido al cuerpo de la herramienta de registro 58 y permite a la brida 105 estar unida para asegurar la membrana 104 en el lugar. El soporte mecánico. 106 se puede formar de un material metálico, o un material como puede ser el PEEK.

Un contacto eléctrico 108 está acoplado a o alrededor del respaldo 102. En una modalidad con un elemento piezoeléctrico en forma de disco 100 y un respaldo cilindrico 102, el contacto eléctrico 108 se puede formar como un anillo que rodea el respaldo 102. Un conector eléctrico 110 puede ser moldeado para conectar de forma rígida el contacto eléctrico 108 a un procesador (por ejem., 53, 55 de las Figuras 1-1 y 1-2). En algunos casos, una conexión eléctrica se puede proporcionar en la ausencia de conexiones soldadas.

También puede haber contactos eléctricos adicionales acoplados a cualquier lado del elemento piezoeléctrico 100. Los contactos eléctricos adicionales pueden ser hojas de metal o una película metálica depositada en el elemento piezoeléctrico 100. Un contacto en la cara posterior del contacto eléctrico adicional 114 se hace mediante el contacto con el respaldo conductor 102. Una conexión en la cara delantera se hace mediante una lengüeta metálica 116 que hace contacto con el soporte delantero (el cual sirve como una segunda conexión eléctrica para el resto de la herramienta TL) .

La carcasa dúctil 112 está colocada alrededor de los componentes de los transductores ultrasónicos 101, que encapsulan y sellan los componentes de los fluidos en el fondo del agujero, como pueden ser los fluidos de perforación y el entorno del agujero, de modo que el transductor ultrasónico 101 se puede exponer a los fluidos en el fondo del agujero. En una modalidad, la carcasa dúctil 112 está formada de PEEK, el cual se inyecta a temperatura elevada y se enfria. En otra modalidad, la carcasa dúctil 112 está formada de VITON™. En otra modalidad, la carcasa dúctil 112 está formada de CHEMRAZ™. En las modalidades en las cuales la carcasa dúctil 112 está formada de un material de caucho como pueden ser VITON™ o CHEMRAZ™, el caucho se vulcaniza para fraguar. En una modalidad, la carcasa dúctil 112 se puede moldear con el contacto eléctrico 108 y el soporte mecánico 106 en el lugar. En algunos casos, una o más hendiduras en el material de la carcasa puede proporcionar el sellado en la ausencia de las juntas tóricas. La carcasa dúctil 112 puede tener una punta cónica en un extremo de ésta contraria al elemento piezoeléctrico 100.

Los efectos de la presión y temperatura en el entorno del agujero pueden ser compensados por la deformación de la carcasa dúctil 112. La carcasa dúctil 112 puede deformarse con la presión y o temperatura para proporcionar un diseño completo del transductor que no requiere de fluidos que compensen la presión que rodea el respaldo 102 y/o el elemento piezoeléctrico 100. Adicionalmente, la carcasa dúctil 112 permite un diseño que puede no requerir otros medios para compensar la presión/temperatura, como pueden ser pistones o fuelles.

La FIG. 2-2 muestra una vista externa de los transductores ultrasónicos 101 de la FIG. 2-1. La carcasa dúctil 112 se muestra moldeada a los componentes internos descritos anteriormente (es decir, el elemento piezoeléctrico 100, el respaldo 102, el contacto eléctrico 108) y acoplada al soporte mecánico 106. La membrana 104 se muestra en el contorno como el extremo que no está de frente al transductor, y el conector moldeado 110 se muestra emergiendo de la carcasa dúctil 112, dentro de la cual el conector moldeado 110 está acoplado al contacto eléctrico 108.

La FIG. 2-3 muestra una vista transversal despiezada de una parte del transductor que se muestra en la FIG. 2-1, que muestra el detalle de las hendiduras 200 en el soporte mecánico 106. El soporte mecánico 106 de forma optativa puede incluir una pluralidad de hendiduras. Cuando la carcasa dúctil 112, descrita en más detalle más adelante, se moldea al soporte mecánico 106, las hendiduras 200 actúan para suministrar un sello del fluido. Esto es, durante el uso, la expansión de la temperatura diferencial del material (de la carcasa dúctil 112) combinada con la forma de la hendidura proporciona un sello a presión, incluyendo un sello contra fluidos y gas. Las hendiduras 200 se pueden formar en una forma cuadrada, en forma de L, o en forma trapezoidal. Las hendiduras 200 pueden ser fabricadas en el soporte mecánico 106 para permitir el sellado de los transductores ultrasónicos para proporcionar un sello a presión en este lugar (con o sin juntas tóricas). En la FIG. 2-1 y 2-3, las hendiduras 200 son cuatro hendiduras en forma de L, pero la presente invención se extenderla a cualquier número de hendiduras de diversas formas en las cuales el material de la carcasa dúctil 112 puede expandirse con presión y/o temperatura.

La FIG. 3 muestra una vista transversal de un transductor ultrasónico 301 y componentes análogos relacionados con los de la FIG. 2-1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención aunque bajo la fabricación de acuerdo con un método de una modalidad de la presente invención. Como se muestra en la FIG. 3, un respaldo 302 que se ha fabricado anteriormente se coloca en un soporte mecánico 306 que ya ha sido fabricado. Una combinación del respaldo 302 y el soporte mecánico 306 se coloca en un molde 315.

El material de la carcasa dúctil 312, en esta modalidad el PEEK, se inyecta hacia un molde 315 a través de un punto de inyección del PEEK 317. En esa modalidad, el material de la carcasa dúctil 312 entra en las hendiduras 200 del soporte mecánico 306, formando un sello con los cambios de presión y/o temperatura una vez que el transductor ultrasónico está en un entorno del agujero. El molde completo 315 con los componentes dentro se puede fraguar, por ejemplo curar en un horno, o enfriar para solidificarse, en el caso del PEEK (lo cual puede, en una modalidad, tomar aproximadamente 30 segundos para solidificar) .

La FIG. 4 muestra una vista transversal de un transductor ultrasónico 401 y los componentes análogos relacionados con los de la FIG. 2-1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención aunque bajo la fabricación de acuerdo con un método de otra modalidad de la presente invención. La modalidad que se muestra en la FIG. 4 se puede describir como moldeando una carcasa dúctil 412, y después vulcanizando el respaldo a base de caucho 402 bajo presión y temperatura dentro de la carcasa dúctil moldeada 412. Como se muestra en la Figura 4, un molde 415 se puede utilizar para soportar la carcasa dúctil 412.

Un soporte mecánico 406 puede ser acoplado al respaldo 402 con las conexión eléctricas en su lugar, puede ser colocado en la carcasa dúctil 412 en el molde 415. Un aplicador de vulcanización 417 puede ser aplicado para vulcanizar el respaldo 402 mientras el respaldo 402 está en el lugar dentro de la carcasa dúctil 412 moldeado anteriormente. Como con la modalidad de la Figura 3, las hendiduras 200 en el soporte mecánico 406 pueden ser llenadas con el elastómero cuando el elastómero está colocado en el molde 415 (como pueden ser mediante inyección o siendo vertido) , formando un sello en la ausencia de una junta tórica separada en ese lugar particular. Un aplicador de presión similar en forma al aplicador de vulcanización 417 puede ser aplicado para el tratamiento de presión de un respaldo vulcanizado anteriormente, como se describirá en la presente más adelante .

La FIG. 5 muestra una vista transversal de un transductor ultrasónico 501 y los componentes análogos relacionados con los de la FIG. 2-1 aunque bajo la fabricación de acuerdo con un método de otra modalidad de la presente invención. En esta versión, los transductores ultrasónicos están en una posición invertida. En la modalidad que se muestra en la FIG. 5, un respaldo 502 puede ser preparado anteriormente, y ensamblado con el soporte mecánico y las conexiones eléctricas. Los componentes ensamblados se pueden colocar en un molde 515, y un material elastomérico de la carcasa 512 inyectado en un punto de inyección del elastómero 517. En una modalidad, el elastómero puede ser seleccionado como VITON™, el cual puede tener, cuando se compara con el PEEK, una permeabilidad al gas más alta. Como con la modalidad de la Figura 3, las hendiduras 200 en el soporte mecánico pueden ser llenadas con el elastómero para formar un sello.

La Figura 6 muestra un diagrama de flujo de un método 600 para la fabricación de un transductor ultrasónico de acuerdo con aún otra modalidad de la presente invención (véase, por ejem., la FIG. 3) . En el 602, el método puede incluir ensamblar un respaldo preparado con conexiones eléctricas y soporte mecánico. En el 604, el método puede incluir colocar los componentes ensamblados en un molde de la carcasa. En el 606, el método puede incluir inyectar el material de la carcasa dúctil, como puede ser un elastómero, en el molde de la carcasa, llenando con esto las hendiduras en el soporte mecánico. En el 608, el método puede incluir curar el elastómero. En el 610, el método puede incluir unir el elemento piezoeléctrico al respaldo, los contactos eléctricos a las conexiones eléctricas y el respaldo o elemento piezoeléctrico, y la membrana (y de forma optativa la brida) al elemento piezoeléctrico.

La Figura 7 muestra un diagrama de flujo de un método 700 para la fabricación de un transductor ultrasónico de acuerdo con otra modalidad de la presente invención (véase, por ejem., la FTG. 4) . En el 702, el método puede incluir ensamblar el soporte mecánico y las conexiones eléctricas en un molde de la carcasa. En el 704, el método puede incluir inyectar el material de la carcasa dúctil en el molde de la carcasa. En el 706, el método puede incluir colocar un material crudo del respaldo en el material de la carcasa dúctil en el molde de la carcasa. En el 708, el método puede incluir aplicar presión para vulcanizar el material crudo del respaldo en el lugar dentro la carcasa dúctil dentro del molde de la carcasa. En el 710, el método puede incluir unir el elemento piezoeléctrico al respaldo, los contactos eléctricos a las conexiones eléctricas y el respaldo o elemento piezoeléctrico, y la membrana (y de forma optativa la brida) al elemento piezoeléctrico.

La FIG. 8 muestra un diagrama de flujo de un método 800 para la fabricación de un transductor ultrasónico de acuerdo con una modalidad de la presente invención (véase, por ejem., la FIG. 5). En el 802, el método puede incluir ensamblar los componentes del transductor (o componentes ensamblados si se ensambla antes de la inserción en el molde) , como pueden ser el soporte mecánico y el conector eléctrico, en el molde de la carcasa. En el 804, el método puede incluir inyectar el material de la carcasa dúctil en el molde de la carcasa. En el 806, el método puede incluir fraguar (por ejem., curar o enfriar) el material de la carcasa dúctil inyectado. Por ejemplo, algunos materiales fraguados mediante el horneado a cierta temperatura, mientras otros materiales fraguan enfriándose. En una modalidad, el material PEEK puede fraguar enfriándose alrededor de 30 segundos .

La carcasa dúctil puede, en virtud del molde, tener huecos en la forma y dimensión del respaldo de modo que el respaldo puede ser insertado. El método puede incluir colocar 808 un respaldo anteriormente preparado en el material de la carcasa dúctil en el molde. Un respaldo anteriormente preparado es un material de respaldo que ya ha sido vulcanizado, comparado con un material crudo del respaldo que no ha sido vulcanizado. En el 810, el método de forma optativa puede incluir vulcanizar el respaldo mientras el respaldo está en su lugar en el material de la carcasa dúctil. En el 812, el método de forma optativa puede incluir presurizar el respaldo (anteriormente vulcanizado) en el material de la carcasa dúctil bajo presión y temperatura. En el 814, el método puede incluir unir el elemento piezoeléctrico al respaldo, los contactos eléctricos a las conexiones eléctricas y el respaldo o elemento piezoeléctrico, y la membrana (y de forma optativa la brida) al elemento piezoeléctrico.

Aunque la invención se ha descrito con respecto a un número limitado de modalidades, los expertos en la técnica, que tengan el beneficio de esta invención, apreciarán numerosas modificaciones y variaciones de ella. Aunque la invención se ha descrito en el contexto de aplicaciones en herramientas en el fondo del agujero, el aparato de la invención se puede utilizar en muchas aplicaciones.

Aunque unas pocas modalidades ejemplares se han descrito en detalle anteriormente, los expertos en la técnica fácilmente apreciarán que son posibles muchas modificaciones en las modalidades ejemplares sin salir materialmente de esta invención. Por consiguiente, esas modificaciones se intenta que estén incluidas dentro del alcance de esta invención como se define en las siguientes reivindicaciones. En las reivindicaciones, las cláusulas de función más menos se intenta que cubran las estructures descritas en la presente realizando la función mencionada y no simplemente los equivalentes estructurales, sino también las estructuras equivalentes. De este modo, aunque un clavo y tornillo pueden no ser equivalentes estructurales en que un clavo emplea una superficie cilindrica para asegurar las partes de madera juntas, considerando que un tornillo emplea una superficie helicoidal, en el entorno de sujetar partes de madera, un clavo y un tornillo pueden ser estructuras equivalentes. Es la intención expresa del solicitante no invocar el titulo 35 del U.S.C. § 112, párrafo 6 para cualquier limitación de cualquiera de las reivindicaciones en la presente, excepto para aquellas en las cuales la reivindicación expresamente utilice las palabras 'medios para' junto con una función asociada.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un transductor ultrasónico (101) para una herramienta en el fondo del agujero (58) que se puede colocar en un agujero (60) que penetra una formación subterránea (54), que consiste en: un elemento piezoeléctrico (100) que convierte la corriente eléctrica en ondas ultrasónicas, y detecta las ondas ultrasónicas y convierte las ondas ultrasónicas detectadas en corriente eléctrica; un respaldo (102) acoplado al elemento piezoeléctrico que atenúa las ondas ultrasónicas; y a carcasa dúctil (112) colocada alrededor del respaldo, en donde la carcasa dúctil se deforma a una temperatura o presión.

2. El transductor ultrasónico de acuerdo con la reivindicación 1, además consiste en un soporte mecánico (106) acoplado al elemento piezoeléctrico y el respaldo.

3. El transductor ultrasónico de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el soporte mecánico tiene al menos una hendidura (200) en una superficie externa de ésta para formar un sello con la carcasa dúctil.

4. El transductor ultrasónico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el transductor ultrasónico se puede exponer a un fluido de perforación .

5. El transductor ultrasónico de acuerdo con la reivindicación 4, además consiste en al menos un contacto eléctrico ( 108 ) .

6. El transductor ultrasónico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, además consiste en un conector (110) que se extiende a través de la carcasa dúctil para conectar de forma operativa con al menos un contacto eléctrico y un procesador (53).

7. El transductor ultrasónico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la carcasa dúctil tiene una punta cónica.

8. El transductor ultrasónico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la carcasa dúctil consiste en polieteretercetona, un perfluoroelastómero, o un copolímero de fluoruro de vinilideno hexaflouroisopropeno .

9. El transductor ultrasónico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, además consiste en una membrana (104) que se puede colocar alrededor de una cara delantera del elemento piezoeléctrico para transmitir ondas desde el agujero.

10. El transductor ultrasónico de acuerdo con la reivindicación 9, además consiste en una brida (105) para asegurar la membrana en su lugar.

11. Un método para fabricar un transductor ultrasónico (101) para una herramienta en el fondo del agujero (58) que se puede colocar en un agujero (60) que penetra una formación subterránea (54), que consiste en: colocar los componentes del transductor que consisten en un soporte mecánico (106), al menos un contacto eléctrico (108) y un conector eléctrico (110) en un molde de la carcasa (315); colocar un respaldo (102) que atenúa las ondas en el molde de la carcasa; colocar una carcasa dúctil (112) en el molde la carcasa y alrededor de los componentes del transductor en el molde de la carcasa, la carcasa dúctil se puede deformar en las condiciones del agujero; y fijar al respaldo un elemento piezoeléctrico (100) que detecta las ondas ultrasónicas y convierte las ondas ultrasónicas detectadas en una corriente eléctrica y al menos un contacto eléctrico acoplado al respaldo y los componentes del transductor.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11, además consiste en formar al menos una hendidura en el soporte mecánico .

13. El método de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, además consiste en ajusfar la carcasa dúctil en el molde de la carcasa.

14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-13, además consiste en ensamblar los componentes del transductor antes de colocar los componentes del transductor.

15. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-14, además consiste en tratar el respaldo aplicando un vacio, vulcanizar, o presurizar el respaldo bajo presión y temperatura.

16. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-15, además consiste en conectar de forma operativa el conector eléctrico a un procesador y el al menos un contacto eléctrico.

17. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-16, en donde la colocación de la carcasa dúctil consiste en inyectar la carcasa dúctil en el molde de la carcasa.

18. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-17, además consiste en fijar una membrana alrededor de una cara delantera del elemento piezoeléctrico .