横波远探测发射换能器的有限元分析

庞晓君 陈嘉恒

摘 要：随着勘探开发难度的增大，偶极横波远探测技术逐步得到发展应用。但来自地层深部的界面反射波幅度很小，这一问题极大制约了远探测技术的发展，故此研究低频大功率的发射声源十分必要。本文从发射换能器设计的角度出发，提出一种“工”字叠片型偶极发射换能器，利用有限元法仿真得到其振动特性，进一步研究了换能器结构参数对谐振频率的影响，仿真结果表明，随着凹槽长度或深度增加，换能器的一阶、二阶弯曲振动频率均降低。

关键词：横波远探测声波测井;“工”字叠片型换能器;谐振频率

Abstract：Acoustic reflection imaging technology has emerged with the growing of exploring difficulty. Its necessary to design a transducer with low-frequency and high-power because the reflect waves coming from formation are small. In terms of transducer designment， this paper suggests using “工”shaped sandwish transmitter as a dipole source and analyses the transducers vibration by finite element method. The result shows that both transducers first and second resonant frequency decrease when the grooves length or width increase.

Key words：Shear wave imaging technology;“工”shaped sandwish transducer;Resonant frequency

0 引言

偶極横波远探测技术可用于识别井壁周围几米到几十米的地质体结构，获取的声波资料是非常规储层勘探开发的重要参数。相比于单极子远探测技术，偶极远探测技术具有穿透远、指向特性两大特点，并且2013年唐晓明等人推导偶极声场辐射的理论波形，证实了SH横波远探测成像的可行性。目前，测井声系中的偶极换能器均为三叠片型发射换能器，郑林等人2008年讨论了传统矩形三叠片型换能器尺寸参数对换能器性能的影响，戴郁郁等人2015年研制了横波远探测测井换能器。然而，传统三叠片换能器的两个弯曲振动频率相差大，造成低频段的带宽窄，阿特拉斯XMAC仪器采用不同尺寸的组合拓展带宽，但其X、Y声源采用等深结构，限制了其在小井眼中的应用，在X、Y声源不等深情况下，组合拓展带宽方式会造成更大的声中心偏差。……