一种声学传送器，包括：配置成把声波传送到介质中的声学膜片；配置成响应所施加的电信号而在轴向变形的压电致动器组件；及设置于所述压电致动器和声学膜片之间并且配置成响应于压电致动器的运动而把压力波传送到声学膜片的高度不可压缩的弹性材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对相关申请的交叉引用本申请要求于2010年3月23日提交的美国临时申请序列号61/316，526的较早提交日期的利益，该申请的全部公开内容通过引用，包含于此。
技术介绍
声学测量是测量各种介质(例如地层的成分)的属性的一种重要手段。例如，对声波通过地层的速度的测量使得估计如构成地层的物质的类型和量及地层孔隙率的属性。声学传送器一般包括配置成执行振荡运动的致动器。这种振荡运行传输到声学膜片，该声学膜片进而生成声波。这种传送器一般包括致动器与膜片之间的直接耦合机制。典型的压电声学传送器包括直接附连到声学室中的声学膜片内部的压电致动器。这些传送器通常都包括形成有致动器和膜片、填充了油的声学室。这种传送器通常在其输出带宽上是 受限的，尤其是在较低频率的时候更是如此。
技术实现思路
一种声学传送器，包括配置成把声波传送到介质中的声学膜片；配置成响应于所施加的电信号而在轴向变形的压电致动器组件；以及位于所述压电致动器和所述声学膜片之间并且配置成响应于压电致动器的运动而向声学膜片传送压力波的高度不可压缩的弹性材料。一种用于估计穿透地层的钻孔中的属性的方法，包括传送载体通过所述钻孔；经声学传送器把声波传送到钻孔和地层中的至少一个中；以及利用声学检测器接收声波，以便估计属性。所述载体包括至少一个声学传送器，所述声学传送器包括配置成将声波传送到介质中的声学膜片；配置成响应于所施加的电信号而在轴向变形的压电致动器组件；以及位于所述压电致动器和声学膜片之间并且配置成响应于压电致动器的运动而向声学膜片传送压力波的高度不可压缩的弹性材料。附图说明被视为专利技术的主旨特别是在本说明书最后的权利要求书中指出并明确地要求保护。根据以下结合附图的具体描述，本专利技术的上述及其它特征与优点是显而易见的，其中图I示出了地下钻井、测井、评估、勘探和/或生产系统的示例性实施方式；图2是弹性动力耦合的声学传送器的示例性实施方式的侧面横截面视图；图3是图2声学传送器的实施方式的分解透视图；图4是图2声学传送器的实施方式的分解侧视图；图5是弹性动力耦合的声学传送器的示例性实施方式的透视横截面视图；图6A-D分别是声学膜片的示例性实施方式的主侧视图、顶视图、底视图和小侧视图；图7是图6A-D的声学膜片的图示；图8是用在声学传送器中的压电结构的透视图；图9是示出传送声波和/或估计介质属性的方法的示例性实施方式的流程图；图10是图5声学传送器的数学模型的图示；图11是显示图10的模型相对于频率的压力响应的数据图；图12是显示图10的模型在12kHz的频率下的压力响应的极坐标数据图；图13是显示图10的模型在4kHz的频率下的压力响应的极坐标数据图；图14是显示弹性动力耦合的声学传送器在12kHz的频率的压力响应的数据图；图15是显示图14的声学传送器在12kHz的频率下的压力响应的数据图；以及 图16是显示图14的声学传送器相对于频率的压力响应的数据图。具体实施例方式在这里，描述了用于生成声能的装置与方法。声学传送器包括压电致动器组件，其间接且弹性动力耦合到声学膜片，以便通过压电器件的致动产生声学膜片特定于频率的运动。“弹性动力耦合”是指压电致动器运动通过结构弹性介质向膜片的传送。在一种实施方式中，所述结构弹性介质包括高度不可压缩的材料，例如高度不可压缩的弹性体。在一种实施方式中，压电致动器组件和膜片被用高度不可压缩的材料填充的间隙隔开。在一种实施方式中，致动器组件和膜片至少部分地设置于声学腔中并且被至少部分地用高度不可压缩的弹性体填充的腔体隔开。所述致动器组件和膜片每个都可以至少部分地设置于用高度不可压缩的材料填充的腔体中。在此所述的装置与方法呈现出在例如用于井下测井和/或随钻测井(LWD)应用的系统中非常重要的宽频率带宽声学输出特性。在一种实施方式中，致动器组件包括高频压力活塞，该活塞安装在压电结构上或者以其它方式集成到致动器组件中，以方便致动器组件与膜片之间的相互作用并且定义致动器组件与膜片之间用高度不可压缩的材料填充的内部腔体间隔。所述弹性动力耦合用来在较低的频率范围相对于压电致动器的运动放大声学膜片的运动，并且还在较高的频率范围显现出显著的声学输出。在此所述的装置提供了在较低的工作频率范围(例如大约2kHz)和中间工作频率范围(例如大约8kHz)放大致动器运动的能力，同时在较高的工作频率范围(例如大约12kHz)有效地传送致动器运动。参考图1，地下钻井、测井、评估、勘探和/或生产系统10的示例性实施方式包括示为设置于钻孔14中的钻柱12，其中钻孔14在地下操作过程中穿透至少一个地层16。如在此所描述的，“钻孔”或者“井孔”是指构成钻井的全部或部分的单个孔，而“地层”是指在地表下环境和钻孔周围可能遇到的各种特征与物质。钻架18或者其它结构配置成支撑和/或部署钻柱12及各种部件。在一种实施方式中，钻柱12包括例如测井工具的记录或测量工具20。在一种实施方式中，测量工具20配置成作为声学测量工具。测量工具20在图I中示为井下线缆工具，但并不限于此，并且可以与任何合适的载体一起设置。例如，钻柱12可以配置成作为包括一个或多个向下延伸到钻孔14中的管段或盘管并且包括具有钻头的底部钻具组件(BHA)的钻杆。所述工具可以配置成作为随钻测井(LWD)或者随钻测量(MWD)工具。如在此所描述的，“载体”意指可以用于传送、容纳、支撑或以其它方式方便另一设备、设备部件、设备的组合、介质和/或组件的使用的任何设备、设备部件、设备的组合、介质和/或组件。示例性的非限制载体包括盘管类型、接合管类型的钻柱或者其任意组合或者部分。其它的载体例子包括套管、线缆、线缆探头、钢丝探头、熔滴弹丸(drop shot)、钻艇、底部钻具组件及钻杆。在一种实施方式中，测量工具20包括至少一个配置成生成并传送声波的声学传送器22和至少一个配置成检测声波的声学接收器24。声学传送器配置成把声波传送到地层中，而声学接收器24配置成检测反射或以其它方式行进通过地层的波。尽管测量工具20在这里描述为井下工具，但是它也可以用在任何期望的位置，例如地面位置。此外，声学传送器22和/或声学接收器24也可以位于地面位置。另外，声学传送器可以结合到配置成使用声波生成的任何类型的工具或测量装置中，而不限于井下应用。在一种实施方式中，井下工具20、声学传送器22和/或声学接收器24配备有最终传送到地面处理单元26的传送装备。这种传送装备可以采取任何期望的形式，并且可以使用不同的传送介质和方法。连接的例子包括有线、光纤、无线连接和基于存储器的系统。参考图2-4，声学传送器30的实施方式包括由例如弹性体的高度不可压缩的材料36隔开并弹性动力稱合的压电致动器组件32和声学膜片34。在一种实施方式中，声学传送器30包括例如调谐共振结构外罩的外罩38，该外罩配置成支撑致动器组件32和膜片34并且在致动器组件32和膜片34之间形成由高度不可压缩弹性体36填充的间隔或间隙。致动器组件32可以包括方便定义致动器组件32和膜片34之间的间隙的压力活塞40。压力活塞40在弹性体介质中产生大直径的压力波，该压力波转化成声学膜片34的运动。所述高度不可压缩的材料是例如聚合物的弹性材料。在一种实施方式中，所述材料是包括硅树脂或者其它聚合物材料的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·斯韦特，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：
国别省市：
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