井口聲波發(fā)射裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及石油鉆探領(lǐng)域，特別是涉及一種用于控制井下電控設(shè)備的井口聲波發(fā)射裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前，油氣田開發(fā)作業(yè)工具已由傳統(tǒng)的純機(jī)械式、液壓式向智能化轉(zhuǎn)變，采用指令傳輸控制方式的井下智能測(cè)試工具、智能封隔器、滑套井下智能節(jié)流器、智能配水器等工具應(yīng)運(yùn)而生，操作者可通過地面控制端對(duì)井下工具發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的動(dòng)作以完成操作，使井下工具系統(tǒng)具有更強(qiáng)的可控性，便捷了操作過程。目前，通過電纜傳輸指令是實(shí)現(xiàn)井下工具智能控制的主要方式，然而該方式一直存在電纜鋪設(shè)工藝復(fù)雜、成本高昂、占用井筒空間以及易受井況限制等缺點(diǎn)，所以有必要提供一種專用于控制井下電控設(shè)備的無線信號(hào)傳輸裝置，以替代以往的電纜傳輸指令方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于控制井下電控設(shè)備的井口聲波發(fā)射裝置，可在井下利用水介質(zhì)傳播聲波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)指令的無線傳輸，從而代替以往的電纜傳輸指令方式。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]所述井口聲波發(fā)射裝置包括:聲波發(fā)生器和井口三通，所述井口三通的結(jié)構(gòu)包括兩部分:豎直管道以及豎直管道一側(cè)的水平分支管道；所述豎直管道的底端與井口相連；所述水平分支管道作為液體注入管道，可與液壓泵等注水設(shè)備連接，以便于向所述井口三通和井筒內(nèi)部注水；所述水平分支管道以上的豎直管道內(nèi)部設(shè)有水聲換能器，所述水聲換能器通過音頻傳輸線與所述聲波發(fā)生器連接；使用所述井口聲波發(fā)射裝置傳送信號(hào)前，通過所述井口三通的水平分支管道向井筒內(nèi)注水至液面上升到所述水聲換能器處形成水聲信道，之后通過所述聲波發(fā)生器將地面控制指令以電信號(hào)形式傳輸至所述水聲換能器，水聲換能器再將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，通過水聲信道傳遞到井下。
[0006]進(jìn)一步地，所述井口聲波發(fā)射裝置還包括聲波接收器，所述聲波接收器位于井口以下的井筒內(nèi)，用以接收水聲信道傳遞的聲信號(hào)，并將接收到的聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。
[0007]具體地，所述井口三通從上到下分別由外筒上、外筒中、固定中筒和外筒三通連接構(gòu)成，所述外筒上、外筒中和固定中筒構(gòu)成了所述井口三通豎直管道的中上部(即位于所述水平分支管道以上的豎直管道部分)，最底部的外筒三通構(gòu)成了所述井口三通豎直管道的下部以及其上的水平分支管道部分。
[0008]所述水聲換能器整體位于外筒中和固定中筒內(nèi)，從上到下依次包括:壓蓋中心管、壓電陶瓷片組和發(fā)聲體，3個(gè)部件通過固定螺栓緊密串接成一個(gè)整體。其中，所述壓蓋中心管豎直安置在外筒中內(nèi)，其底部伸入固定中筒，所述壓電陶瓷片組和發(fā)聲體位于固定中筒內(nèi)；所述固定螺栓穿過壓蓋中心管和壓電陶瓷片組，一直旋入底部的發(fā)聲體中；所述壓蓋中心管的外表面螺紋上連接有壓蓋螺母，所述壓蓋螺母卡在伸入外筒中內(nèi)的固定中筒頂端，對(duì)上述3個(gè)部件的整體位置起到固定作用。
[0009]為了防止液體由外筒上向下滲入而造成所述水聲換能器的線路短路及腐蝕損壞，所述外筒上內(nèi)部還設(shè)有集線器，所述集線器的底部固定在外筒中頂端并將外筒中頂端完全封閉；由所述聲波發(fā)生器引出的音頻傳輸線通過集線器底部中孔進(jìn)入壓蓋中心管表面對(duì)稱分布的兩個(gè)豎直凹槽中，并沿所述凹槽繼續(xù)向下延伸至壓電陶瓷片組，并與壓電陶瓷片組連接。
[0010]為了保證水聲換能器在信號(hào)傳輸中具有更高靈敏度和可靠性，所述壓電陶瓷片組采用壓電陶瓷圓環(huán)和薄金屬片交替堆疊而成，相鄰兩片壓電陶瓷圓環(huán)的極化方向相反，極化方向沿厚度方向，所述薄金屬片上焊接音頻傳輸線；所述壓電陶瓷圓環(huán)由PZT壓電陶瓷制成，薄金屬片為銷制，厚度約為0.1mm。
[0011]所述壓電陶瓷片組與壓蓋中心管、壓電陶瓷片組與發(fā)聲體，以及壓電陶瓷片組內(nèi)部的壓電陶瓷圓環(huán)和薄金屬片間由環(huán)氧樹脂膠合。
[0012]為了防止液體由發(fā)聲體的外周面和固定中筒內(nèi)壁之間的間隙向上滲入，所述發(fā)聲體的外周面上還可設(shè)置密封圈。
[0013]為了便于所述井口三通的拆裝，所述外筒上、外筒中、固定中筒和外筒三通間均采用螺紋連接，同時(shí)為了確保連接牢固、緊密，所述外筒上與外筒中、外筒中與固定中筒間的螺紋連接面通過緊定螺釘固定。
[0014]為了防止井口三通內(nèi)液體的沖蝕，所述外筒三通的內(nèi)壁上還附有防沖蝕護(hù)襯，所述防沖蝕護(hù)襯由陶瓷材料制成。
[0015]所述井口聲波發(fā)射裝置可通過其井口三通內(nèi)的水聲換能器將聲信號(hào)通過水聲信道傳遞到井下，以無線信號(hào)發(fā)射水介質(zhì)傳輸?shù)姆绞酱媪艘酝娎|傳輸指令，避免了由于鋪設(shè)電纜造成的工藝復(fù)雜、成本高昂、占用井筒空間、以及易受井況限制等缺點(diǎn)。另外，水聲換能器能夠?qū)㈦姶耪鹗幠苻D(zhuǎn)換為低頻、大功率的機(jī)械震蕩能，可以滿足深井、超深井、大位移井、水平井、多分支井等多種復(fù)雜井況下的信息傳輸。
【附圖說明】
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[0016]圖1是本發(fā)明井口聲波發(fā)射裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明井口聲波發(fā)射裝置中井口三通的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明井口聲波發(fā)射裝置中水聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
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[0019]實(shí)施例1
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。如圖1所示，本發(fā)明所述的井口聲波發(fā)射裝置包括:聲波發(fā)生器I和井口三通2，所述井口三通2的結(jié)構(gòu)包括兩部分:豎直管道以及豎直管道一側(cè)的水平分支管道；所述豎直管道的底端與井口 6相連；所述水平分支管道作為液體注入管道與液壓泵9連接，以便于向所述井口三通2和井筒7內(nèi)部注水；所述水平分支管道以上的豎直管道內(nèi)部設(shè)有水聲換能器4，所述水聲換能器4通過音頻傳輸線5與所述聲波發(fā)生器I連接。在使用所述井口聲波發(fā)射裝置傳送信號(hào)前，通過所述井口三通2的水平分支管道向井筒7內(nèi)注水至液面上升到所述水聲換能器4處形成水聲信道，之后通過所述聲波發(fā)生器I將地面控制指令以電信號(hào)形式傳輸至所述水聲換能器4，水聲換能器4再將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，通過水聲信道傳遞到井下。
[0021]實(shí)施例2
[0022]實(shí)施例2與實(shí)施例1的組成結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于實(shí)施例2中井口聲波發(fā)射裝置還包括井下的聲波接收器3 (如圖1所示)，所述聲波接收器3隨油管8下入到井筒7內(nèi)，位于被控制的電控設(shè)備深度。在使用所述井口聲波發(fā)射裝置傳送信號(hào)前，通過所述井口三通2的水平分支管道向井筒7內(nèi)注水至液面上升到所述水聲換能器4處形成水聲信道，之后通過所述聲波發(fā)生器I將地面控制指令以電信號(hào)形式傳輸至所述水聲換能器4，水聲換能器4再將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，通過水聲信道傳遞到井下的聲波接收器3，再由聲波接收器3將接受到的聲