專利名稱：一種巖心縱橫波速度測量探頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于石油工程巖石聲學性質實驗和各種材料聲波 速度測試領域，測量巖石縱橫波時差以及各種材質測試件時差的一種 巖習縱橫波速度測量探頭。
背景技術：
在石油工程巖石聲學性質實驗及聲波測試領域內(nèi)，需要準確測量 巖心和其它試件的縱橫波時差或聲波傳播速度，縱波時差很容易測試，但是測試橫波時差卻非常困難。專利200410033788.2 "巖石力學試驗 縱橫波測量換能器"通過先獲得縱波，再將縱波入射到斜楔塊來轉換 成橫波方法來獲得，此方法在橫波接收中會有大量的縱波信號，幾乎 分辨不出橫波的首播位置。用直接獲得橫波的單片偏振晶片，測試得 到的橫波信號中也有較強的縱波信號，橫波首波也很難分辨出。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了在高溫高壓條件下直接獲取巖心的縱 橫波波形，讀出縱橫波時差，進而算出所測巖心的縱橫波速度，特提 出 一種巖心縱橫波速度測量探頭。為了達到上述目的，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方 案是 一種巖心縱橫波速度測量探頭，是由橫波晶片，縱波晶片，縱 橫波引線，引流管線及保護體組成，其技術特征是探頭中的保護體6 為不銹鋼材料的圓柱體， 一側開有引流槽，另一側用高溫膠與壓電陶瓷粘貼連接；縱橫波晶片為壓電陶瓷晶片，其排列方式中心為帶孔的 縱波晶片2，周圍為10-20塊按環(huán)形偏振方向排列的扇形橫波晶片1， 壓電陶瓷晶片的居里溫度為300'C;縱波晶片2中心有一不銹鋼引流管 線5，引流管線5可承受90Mpa壓力；縱波引線3與縱波晶片2連接， 橫波引線4與橫波晶片1連接，縱橫波引線采用抗15(TC高溫的屏蔽線; 整個探頭為圓柱形，材料為不銹鋼，發(fā)射探頭與接收探頭的結構相同。 本實用新型的工作過程是高壓脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高壓電來極化 探頭內(nèi)部壓電陶瓷晶片，當高壓脈沖施加在縱波晶片上時，縱波晶片 產(chǎn)生壓縮振動，即可產(chǎn)生縱波；當高壓電脈沖施加在橫波晶片上時， 由于橫波晶片為環(huán)形的結構，每個晶片均產(chǎn)生剪切振動，振動方向與 傳播方向相互垂直，即為沿巖心軸旋轉的撓曲橫波。從而實現(xiàn)縱波發(fā) 射縱波接收，橫波發(fā)射時縱橫波接收。通過和接收探頭連接的數(shù)字示 波器來獲取波形，讀取縱橫波時差。探頭保護體為不銹鋼，并且較厚，目的是能抗高壓力，將發(fā)射與 接收探頭固定在夾持器內(nèi)，加上圍壓和軸壓，以及孔隙壓力，可實現(xiàn) 高溫高壓聲波時差測試。探頭保護體有較多延時，在巖心測試中要分 別扣除縱波和橫波的延時。本實用新型與現(xiàn)有的技術相比，具有以下有益效果:(l)該探頭特有 的結構，縱橫波探頭一體，可直接產(chǎn)生縱波和橫波。與間接產(chǎn)生的橫 波相比具有精確度高的優(yōu)點，與傳統(tǒng)使用具有剪切特性的換能器獲取 橫波的波形相比，本撓曲波模式則有效的壓制縱波振動，并無橫波接 收方向的要求；(2)該探頭可以在高溫15(TC、高壓90Mpa條件下使用； (3)在該探頭的縱波晶片中心的引流管，可以在聲速測試過程中改變巖 心的孔隙壓力。


以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型巖心縱橫波速度測量探頭的結構示意圖。圖中1 橫波晶片，2縱波晶片，3縱波引線，4橫波引線，5引流管線，6保護 體。圖2是本實用新型巖心縱橫波速度測量探頭應用時的安裝示意圖。 圖中7發(fā)射探頭，8接收探頭，9巖心，IO膠皮套，ll高壓釜體，12 進液口， 13出液口。
具體實施方式
按圖1所示，發(fā)射探頭7由周圍10 20塊橫波晶片1與中心的縱 波晶片2在高溫條件下用高溫膠粘貼在圓柱形不銹鋼保護體6上，中 間有一不銹鋼引流管線5;安裝時只需要將發(fā)射探頭7的縱波引線3、 橫波引線4連接到高壓發(fā)射器端。接收探頭8的縱波引線3、橫波引線 4連接到示波器終端。接收探頭8的結構與發(fā)射探頭7的結構相同，均 如圖l所示。按照圖2所示，將發(fā)射探頭7、接收探頭8安裝在巖心9的兩端， 再裝入膠皮套10內(nèi)；再放入高壓釜體11中，加上軸壓、圍壓后，即 可測試。進液口 12通過引流管線5對巖心9施加孔隙壓力，由于膠皮 套10對巖心9的保護作用，可實現(xiàn)高壓下測試巖心9的縱橫波速度。 加壓液由出液口13排出。通過改變縱波和橫波發(fā)射模式，接收端可接 收到縱橫波。權利要求1.一種巖心縱橫波速度測量探頭，由橫波晶片、縱波晶片、縱橫波引線、引流管線及保護體組成，其特征是探頭中的保護體(6)為一圓柱體，一側開有引流槽，另一側用高溫膠與壓電陶瓷粘貼連接；縱橫波晶片為壓電陶瓷晶片，其排列方式中心為帶孔的縱波晶片(2)，周圍為10-20塊按環(huán)形偏振方向排列的橫波晶片(1)；縱波晶片(2)中有一不銹鋼引流管線(5)，縱波引線(3)與縱波晶片(2)連接，橫波引線(4)與橫波晶片(1)連接；整個探頭為圓柱形，材料為不銹鋼。
2. 根據(jù)權利要求1所述的巖心縱橫波速度測量探頭，其特征是:壓 電陶瓷晶片的居里溫度為30(TC;引流管線能承受90Mpa壓力；縱橫 波引線采用抗15(TC高溫的屏蔽線作材料。
3. 根據(jù)權利要求1所述的巖心縱橫波速度測量探頭，其特征是:該 巖心縱橫波速度測量探頭的應用是:接收探頭(8)的結構與發(fā)射探頭(7) 的結構相同；將發(fā)射探頭(7)、接收探頭(8)安裝在巖心(9)的兩端，再裝入膠皮套(W)內(nèi)；再放入高壓釜體(ll)中，加上軸壓、圍壓后，進行測試； 進液口(12)通過引流管線(5)對巖心(9)施加孔隙壓力，加壓液由出液口(13)排出。
專利摘要本實用新型涉及用于石油工程巖心聲學性質實驗和各種材料聲波測試領域的一種巖心縱橫波速度測量探頭。它可在高溫高壓下獲取巖心的縱橫波波形，讀出縱橫波時差，進而算出所測巖心的縱橫波速度。其技術方案是探頭中保護體為圓柱體，一側開有引流槽，另一側用高溫膠與壓電陶瓷粘貼連接；縱橫波晶片為壓電陶瓷晶片，帶孔的縱波晶片居中，周圍為按環(huán)形偏振方向排列的橫波晶片；縱波晶片中間有一不銹鋼引流管線，縱橫波引線分別與縱橫波晶片連接。整個探頭為圓柱形，發(fā)射探頭與接收探頭結構相同。該探頭縱橫波一體，橫波振動為繞巖心軸旋轉的撓曲波模式，能有效壓制縱波干擾，并無橫波接收方向的要求，可用于石油工業(yè)的地質、鉆探巖心、材質測試領域。
文檔編號G01N29/24GK201110844SQ20072008161
公開日2008年9月3日 申請日期2007年10月23日 優(yōu)先權日2007年10月23日
發(fā)明者王洪艷, 陳一健 申請人:西南石油大學