通過離子注入制成的晶體傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于生產(chǎn)晶體傳感器的方法。該方法包括選擇被配置用于感測感興趣的性質(zhì)的晶體。該方法還包括使用離子注入將離子注入晶體內(nèi)以在晶體內(nèi)產(chǎn)生導(dǎo)電區(qū)，其中該導(dǎo)電區(qū)能夠提供用于感測感興趣的性質(zhì)的信號。本發(fā)明還公開了一種用于使用穿過地表的鉆井內(nèi)的晶體傳感器來估計感興趣的性質(zhì)的方法和裝置。
【專利說明】通過離子注入制成的晶體傳感器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求在2011年11月30日提交的美國專利申請N0.13/307801的優(yōu)先權(quán)，該申請通過引用全文并入本申請。
【背景技術(shù)】
[0003]已知晶體傳感器在地表(earth)鉆探行業(yè)中能夠深入鉆井(borehole)內(nèi)描述流體的特征。在一個實例中，撓性機械諧振器由形狀為具有兩個或更多個電極的音叉的壓電晶體制成。通過以一個或多個頻率對電極施加交變電壓，撓性機械諧振器在具有與流體特性相關(guān)的電阻抗的感興趣的流體內(nèi)諧振。已知如何使測得的阻抗與流體特性(例如，密度、粘度和介電常數(shù))相關(guān)聯(lián)。
[0004]這兩個或更多個電極典型地被沉積于壓電晶體的表面上。遺憾的是，這樣的晶體傳感器會由于暴露于高溫(例如，200°C或更大)、高壓下的流體以及能夠侵蝕它的化學(xué)物質(zhì)而失效。為了給電極提供一定級別的保護，某些晶體傳感器包括在電極之上的電介質(zhì)材料的保護薄層。但是，保護薄層同樣會失效，這又會導(dǎo)致電極暴露于流體。因此，繞過能夠提高晶體傳感器的可靠性，則在鉆探行業(yè)內(nèi)是普遍接受的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請公開了一種用于生產(chǎn)晶體傳感器的方法。該方法包括選擇被配置用于感測感興趣的性質(zhì)的晶體。該方法還包括使用離子注入將離子注入晶體內(nèi)以在晶體內(nèi)產(chǎn)生導(dǎo)電區(qū)，其中該導(dǎo)電區(qū)能夠提供用于感測感興趣的性質(zhì)的信號。
[0006]本發(fā)明還公開了一種用于估計感興趣的井下性質(zhì)的方法。該方法包括:通過穿過地表的鉆井來輸送載體；安放布置于載體上的晶體使其與感興趣的性質(zhì)通信，該晶體具有在晶體內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)，該導(dǎo)電區(qū)通過離子注入來產(chǎn)生并且被配置用于提供與所述性質(zhì)相關(guān)的信號；以及使用該信號來估計性質(zhì)。
[0007]本發(fā)明還公開了一種用于估計感興趣的井下性質(zhì)的裝置。該裝置包括:被配置用于通過穿過地層的鉆井輸送的載體；被布置于載體上的且被配置用于與感興趣的性質(zhì)通信的晶體，該晶體具有在晶體內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)，該導(dǎo)電區(qū)通過離子注入來產(chǎn)生并且被配置用于提供與所述性質(zhì)相關(guān)的信號；以及被配置用于接收用來估計性質(zhì)的信號的處理器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面的描述不應(yīng)被看作為任意形式的限制。參照附圖，類似的元件以相似的方式來編號:
[0009]圖1示出了具有布置于穿過地表的鉆井內(nèi)的晶體傳感器的井下工具(downholetool)的示例性實施例；
[0010]圖2A和圖2B(共同稱為圖2)示出了作為撓性機械諧振器的晶體傳感器的各方面；[0011]圖3示出了代表撓性機械諧振器的等效電路的各方面；
[0012]圖4示出了為了創(chuàng)建晶體傳感器而在晶體內(nèi)注入離子的各方面；
[0013]圖5是用于使用離子注入來生產(chǎn)晶體傳感器的方法的流程圖；以及
[0014]圖6是用于估計鉆井內(nèi)的感興趣的性質(zhì)的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]關(guān)于所公開的裝置和方法的一種或多種實施例的詳細描述在此將參照附圖以示例性的而非限制性的方式來給出。
[0016]圖1示出了布置于穿過地表3的鉆井2內(nèi)的井下工具10的示例性實施例，該地表3包括地層4。地層4代表感興趣的任何地下材料，例如，地層流體。井下工具10通過載體5來輸送穿過鉆井2。在圖1的實施例中,載體5是銷裝電線(armored wireline)6。除了支持鉆井2內(nèi)的井下工具10之外，電線6還能夠提供在井下工具10與布置于地表3的表面的計算機處理系統(tǒng)8之間的通信14。通信能夠包括將測量數(shù)據(jù)沿鉆井向上發(fā)送到系統(tǒng)8或者將命令沿鉆井向下發(fā)送到工具10。在隨鉆測井(LWD)或隨鉆測量(MWD)的實施例中，載體5能夠是鉆孔索(drill string)。為了操作井下工具10和/或提供與地面計算機處理系統(tǒng)8的通信接口，井下工具10包括井下電子器件7。
[0017]仍然參照圖1，井下工具10被配置用于使用晶體傳感器9來執(zhí)行對感興趣的井下流體的性質(zhì)的測量。感興趣的流體能夠是從地層4中提取出的地層流體或者存在于鉆井2內(nèi)的鉆井流體。為了從地層4中提取地層流體，井下工具10包括地層流體測試儀11。地層流體測試儀11被配置用于從測試儀11延長探針12，以與鉆井2的井壁一起密封。支撐物(brace) 13可以延長以便使探針12與井壁保持接觸。然后降低探針12內(nèi)的壓力以促使地層流體的樣本流入測試儀12內(nèi)。一旦從地層4中提取到樣本，晶體傳感器9就被浸入樣本內(nèi)以執(zhí)行對流體樣本的性質(zhì)的測量。在另一種實施例中，井下流體的樣本被從鉆井2中提取出，并且晶體傳感器9被浸入該樣本內(nèi)以測量鉆井流體的性質(zhì)。
[0018]現(xiàn)在可以參照圖2，該圖示出了晶體傳感器9的一種實施例的各方面。在圖2的實施例中，晶體傳感器9是壓電撓性機械諧振器20，該諧振器20可以稱為壓電諧振器20。壓電諧振器20由壓電晶體制成，并且具有配置用于在感興趣的流體內(nèi)諧振或振動的形狀。在非限制性的實施例中，壓電晶體是石英晶體。在圖2A所示的實施例中，壓電諧振器20被成形為具有第一叉齒21和第二叉齒22的音叉(tuning fork)，這兩個叉齒按諧振頻率諧振。嵌于每個叉齒內(nèi)的是第一電極23、第二電極24、第三電極25和第四電極26。電極一般按照這樣的方式來定位:晶體叉齒的變形在電場被施加于電極時發(fā)生。圖2B示出了用于描繪電極23-26的布局的石英音叉的端視圖。因為電極23-26是導(dǎo)電的，所以它們可以分別稱為導(dǎo)電區(qū)23-26。導(dǎo)電區(qū)23-26具有較高的電導(dǎo)率，使得壓電晶體在電壓被施加于適當(dāng)?shù)碾姌O時導(dǎo)致壓電晶體內(nèi)的電場。壓電諧振器20將會按一定頻率/響應(yīng)于由電極23-26施加于壓電晶體的電刺激而機械性彎曲(即，諧振或振動)。電刺激由井下電子器件7經(jīng)由接觸焊盤27和28施加于電極23-26。一般地，當(dāng)導(dǎo)電區(qū)位于晶體基質(zhì)的表面之下時，接觸焊盤凹入晶體基質(zhì)之內(nèi)。可以意識到，具有各種形狀及適當(dāng)?shù)碾姌O布局的其他類型的壓電晶體可以用于各種操作模式(例如，縱向模式、厚度剪切模式、撓曲模式和面剪切模式)的晶體傳感器9中。例如，在一種或多種實施例中，晶體傳感器9可以每次具有兩個電極，并且壓電晶體能夠是鈮酸鋰(LiNbO3)。壓電晶體的其他非限制性實施例包括鋯鈦酸鉛(PZT)、鉭酸鋰、硼酸鋰、塊磷鋁礦、砷化鎵、四硼酸鋰、磷酸鋁、鍺酸鉍、多晶鉭酸鋯陶瓷、高氧化鋁陶瓷、硅鋅氧化物復(fù)合物和酒石酸二鉀。
[0019]當(dāng)具有掃描頻率的電壓被施加于一對電極時，電場被創(chuàng)建于壓電材料20內(nèi)，從而促使壓電諧振器20按與感測部分浸入于其內(nèi)的流體的性質(zhì)相關(guān)的諧振頻率及諧振因子Q諧振或振動。壓電諧振器20的諧振促使壓電諧振器20浸入其內(nèi)的流體位移或者運動，從而使諧振器20與該流體耦合。也就是，流體在壓電諧振器20諧振時會經(jīng)歷交替的位移或運動。在性質(zhì)的感測期間，一對電極由于諧振或振動而呈現(xiàn)出電阻抗，稱為運動阻抗。運動阻抗具有與感興趣的流體的機械的、物理的或電的性質(zhì)相關(guān)的值。性質(zhì)的非限制性實例包括溫度、壓力、密度、粘度和介電常數(shù)。雖然按諧振頻率的阻抗測量可以給出具有較高信噪比的信號，但是測量還能夠按其他頻率執(zhí)行。
[0020]圖3示出了代表壓電諧振器20的等效電路，其中Zf (Zf = Rf+iXf)代表感興趣的流體的運動阻抗，并且從而代表感興趣的流體的機械性質(zhì)。Cp是并聯(lián)電容。IVLtl和Cs是用于模擬壓電諧振器的機電諧振的等效的串聯(lián)電阻、電感和電容。它們在機械的諧振器模型中分別對應(yīng)于摩擦、質(zhì)量和柔度。R0是諧振器的摩擦項，包括電阻和機械摩擦。對于Rf的靈敏測量，電阻Rtl應(yīng)當(dāng)在Rf的量級上或小于Rf。在音叉諧振器的一種實施例中，Rtl約為IOK Ω，主要來自機械摩擦，而Rf至少為IOK Ω的量級。從而，用于提供電極的導(dǎo)電區(qū)被配置用于提供量級為IOK Ω或更小的總電阻。
[0021]為了防止流體例如通過磨損或化學(xué)侵蝕而破壞導(dǎo)電區(qū)23-26，導(dǎo)電區(qū)23-26通過離子注入嵌入壓電晶體之內(nèi)。也就是，導(dǎo)電區(qū)23-26被沉積于壓電晶體的內(nèi)部，使得導(dǎo)電區(qū)23-26由壓電晶體包封或包圍?？梢砸庾R到，離子注入排除了電極被布置于壓電晶體的表面上并且隨后被保護層所覆蓋，該保護層在井下環(huán)境中可能是不可靠的。圖4示出了壓電晶體的離子注入的各方面。離子發(fā)生器41生成用來摻雜晶體基質(zhì)以形成導(dǎo)電區(qū)23-26的材料(即，摻雜物)的離子40。離子加速器42將所生成的離子加速到高能或高速。高能離子然后撞擊晶體并嵌入晶體之內(nèi)。摻雜物的穿透深度取決于晶體材料、摻雜物以及摻雜離子被加速達到的能量。在一種或多種實施例中，摻雜離子被加速達到范圍為幾keV至幾MeV的能量，這樣的能量會在石英晶體內(nèi)導(dǎo)致約為小于Inm至10 μ m或更大的穿透深度。
[0022]導(dǎo)電區(qū)23-26的期望電導(dǎo)率能夠通過點缺陷(例如，氧空位)的引入、外源性原子的引入或者因離子注入所致的結(jié)構(gòu)破壞(無定形化(amorphizaton))而達到。晶格的改變包括:形成晶格結(jié)構(gòu)中的電子或空穴的禁帶能隙內(nèi)的深或淺能級缺陷和/或壓電晶體內(nèi)的導(dǎo)電層的相位分離。當(dāng)晶體材料以施主或受主雜質(zhì)來摻雜時，雜質(zhì)能級被引入價帶與導(dǎo)帶之間。所添加的雜質(zhì)原子修改了費米能級(Fermi level)。當(dāng)費米能級接近于導(dǎo)帶或價帶時，熱激發(fā)的電子或空穴能夠是具有高電導(dǎo)率的載流子。通過控制入射離子的能量和離子劑量(即，注量)，特定的組成或缺陷分布會產(chǎn)生于晶體內(nèi)，以創(chuàng)建導(dǎo)電區(qū)。被注入的導(dǎo)電區(qū)相對于晶體基質(zhì)將具有不同的電性質(zhì)。導(dǎo)電區(qū)的所期望的幾何和/或電特性能夠通過按照使用光刻技術(shù)(例如，在半導(dǎo)體和集成電路的制造中使用的那些技術(shù))制成的掩模來注入摻雜離子而實現(xiàn)。
[0023]可以意識到，導(dǎo)電區(qū)23-26相對于晶體能夠是導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的，取決于導(dǎo)電區(qū)的幾何形狀、摻雜物離子材料以及晶體材料。半導(dǎo)電的導(dǎo)電區(qū)將傳導(dǎo)電子或空穴，只要電子或空穴接收到足夠的能量以跨越價帶與導(dǎo)帶之間的能隙，從而成為自由的電子或空穴。因此，在室溫下可為非導(dǎo)電性的導(dǎo)電區(qū)在出現(xiàn)于井下環(huán)境的周圍高溫(例如，200°C或更高)下可以是導(dǎo)電的。
[0024]可以意識到，各種類型的離子摻雜物都可以使用，取決于待在導(dǎo)電區(qū)內(nèi)獲得的期望的電特性以及晶體基質(zhì)材料的類型。待注入晶體內(nèi)的離子物質(zhì)的非限制性實施例包括砷、磷、硼、二氟化硼、銦、鋪、鍺、娃、氮、氫和氦。
[0025]在一種或多種實施例中，在摻雜離子被注入之后，壓電晶體可以被“退火”?！巴嘶稹鄙婕皩⒈蛔⑷氲木w加熱到使得所產(chǎn)生的間隙摻雜物離子的振動促使這些摻雜物離子“顫動”到晶格結(jié)構(gòu)中的晶格位置內(nèi)的高溫。從而，熱退火可以增加破壞或摻雜物分布，并且在晶體基質(zhì)內(nèi)弓I起局部再結(jié)晶。在一種或多種非限制性的實施例中，被摻雜的晶體的熱退火在700°C -800°C的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行。
[0026]為了防止所注入的離子從基質(zhì)晶體內(nèi)“泄漏出”，在一種或多種實施例中能夠使用諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)或分子束外延(MBE)之類的方法在離子注入?yún)^(qū)的頂部生長更多的晶體材料。
[0027]如圖2所示，每個導(dǎo)電區(qū)都包括用于連接至井下電子器件7的接觸焊盤。在一種或多種實施例中，接觸焊盤通過從晶體基質(zhì)中去除晶體材料并且將金屬層沉積于相應(yīng)的導(dǎo)電區(qū)的一部分上來形成。作為非限制性的實例，晶體材料能夠通過鉆孔或蝕刻來去除。在一種或多種實施例中，離子束混合被用來增強電導(dǎo)率以及在每個接觸焊盤的金屬層與晶體基質(zhì)之間的附著力。在離子束混合中，與用于離子注入的圖4所示的裝置類似的裝置被用來以離子輻射轟擊每個金屬層，以便促進金屬層材料和導(dǎo)電區(qū)材料在界面處的混合。
[0028]可以意識到，雖然晶體傳感器9在一種或多種實施例中如同上文所討論的那樣被配置為撓性機械諧振器，但是在其他實施例中，晶體傳感器9還能夠具有其他配置。在一種或多種實施例中，晶體傳感器9被配置為厚度剪切模式(TSM)諧振器、機械諧振器、彎條機諧振器、彎盤機諧振器、懸臂諧振器或扭轉(zhuǎn)諧振器。一般地，TSM諧振器測量感興趣的流體的粘度密度乘積。在一種或多種實施例中，晶體傳感器9被配置用于測量溫度。作為溫度傳感器，導(dǎo)電區(qū)作為半導(dǎo)體來操作，使得溫度的升高導(dǎo)致自由的電子或空穴增加。自由的電子或空穴的增加會改變導(dǎo)電區(qū)的電特性，該電特性的變化能夠相關(guān)聯(lián)于溫度變化或者校準(zhǔn)為溫度變化。在一種或多種實施例中，晶體傳感器9被配置用于測量力、加速度、應(yīng)力或應(yīng)變。在這些實施例中，所測量的性質(zhì)促使晶體的晶格畸變或者彈性變形，這進而導(dǎo)致一個或多個導(dǎo)電區(qū)的電特性變化。電特性的變化能夠相關(guān)聯(lián)于導(dǎo)致晶格畸變或彈性變形的感興趣的性質(zhì)或者校準(zhǔn)為該性質(zhì)。在一種或多種實施例中，晶體傳感器9能夠被配置用于通過檢驗質(zhì)塊(proof mass)與晶體進行耦合來測量重力加速度，該晶體傳感器9能夠被成形為例如懸臂。在這些重力儀的實施例中，作用于檢驗質(zhì)塊上的重力促使晶格彈性變形(即，懸臂彎曲)，從而導(dǎo)致導(dǎo)電區(qū)的電特性改變。
[0029]可以意識到，在諧振器內(nèi)不需要使用壓電晶體材料的晶體傳感器9的實施例中，在非限制性的實施例中也能夠使用其他類型的晶體材料，例如硅。
[0030]可以意識到，來自晶體傳感器9的輸出能夠相關(guān)聯(lián)于通過針對已知的參考標(biāo)準(zhǔn)進行分析和/或校準(zhǔn)而感測或測量的感興趣的性質(zhì)。
[0031]圖5給出了用于生產(chǎn)晶體傳感器的方法50的一個實例。方法50要求(步驟51)選擇被配置用于感測感興趣的性質(zhì)的晶體。步驟51能夠包括選擇適當(dāng)?shù)男螤詈?或晶體材料(例如，壓電晶體材料)，用于感測感興趣的性質(zhì)。此外，方法50要求(步驟52)使用離子注入將具有適當(dāng)能量的離子注入晶體內(nèi)，以在晶體內(nèi)產(chǎn)生導(dǎo)電區(qū)，其中該導(dǎo)電區(qū)能夠提供用于感測感興趣的性質(zhì)的信號。步驟52能夠包括選擇適當(dāng)?shù)碾x子摻雜物，用于提供用于感測感興趣的性質(zhì)的期望電特性。此外，方法50還要求(步驟53)對被離子注入的晶體進行熱退火。此外，方法50還要求(步驟54)將金屬層施加于導(dǎo)電區(qū)以創(chuàng)建接觸焊盤，并且然后使用離子束混合來混合金屬層與導(dǎo)電區(qū)之間的原子或分子。
[0032]圖6給出了用于估計感興趣的井下性質(zhì)的方法60的一個實例。方法60要求(步驟61)通過穿過地表的鉆井來輸送載體。此外，方法60還要求(步驟62)安放布置于載體上的晶體使其與感興趣的性質(zhì)通信，該晶體包括在晶體內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)，該導(dǎo)電區(qū)通過離子注入來產(chǎn)生并且被配置用于提供與該性質(zhì)相關(guān)的信號。此外，方法60還要求(步驟63)使用信號來估計該性質(zhì)。
[0033]在對本申請的教導(dǎo)的支持下，各種分析構(gòu)件都可以使用，包括數(shù)字和/或模擬系統(tǒng)。例如，井下電子器件7或表面計算機處理8可以包括數(shù)字和/或模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以具有諸如處理器、存儲介質(zhì)、存儲器、輸入、輸出、通信鏈路(有線的、無線的、脈沖泥漿(pulsed mud)、光學(xué)的或其他)、用戶界面、軟件程序、信號處理器(數(shù)字或模擬)之類的構(gòu)件以及其他此類構(gòu)件(例如，電阻器、電容器、電感器及其他)，用于按照本【技術(shù)領(lǐng)域】所熟知的若干方式中的任一方式來提供本申請所公開的裝置和方法的操作和分析。應(yīng)當(dāng)認為，這些教導(dǎo)可以(但不一定)結(jié)合存儲于包括存儲器(R0M、RAM)、光學(xué)的(CD-ROM)或磁的(磁盤、硬盤)或任何其他類型存儲介質(zhì)在內(nèi)的計算機可讀介質(zhì)上的非瞬態(tài)計算機可執(zhí)行指令集來實現(xiàn)，所述指令集在執(zhí)行時會促使計算機實現(xiàn)本發(fā)明的方法。除了本公開內(nèi)容所描述的功能外，這些指令還可以提供設(shè)備操作、控制、數(shù)據(jù)收集和分析以及系統(tǒng)設(shè)計者、所有者、用戶或其他此類人員認為相關(guān)的其他功能。
[0034]此外，還可以包括及調(diào)用各種其他構(gòu)件，用于提供本申請的教導(dǎo)的各個方面。例如，可以包含電源(例如，發(fā)電機、遠程供電和電池中的至少一個)、冷卻構(gòu)件、加熱構(gòu)件、磁體、電磁體、傳感器、電極、發(fā)射器、接收器、收發(fā)器、天線、控制器、光學(xué)單元、電學(xué)單元或機電單元，以支持本申請所討論的各個方面或者支持本公開內(nèi)容之外的其他功能。
[0035]本申請所使用的術(shù)語“載體”意指可以用來傳送、容納、支撐或者(否則的話)促進另一器件、器件構(gòu)件、器件的組合、介質(zhì)和/或部件的使用的任何器件、器件構(gòu)件、器件的組合、介質(zhì)和/或部件。其他示例性的非限制性載體包括盤管型的、接合管型的及任意組合的鉆孔索或者它們的一部分。其他載體實例包括套管、電線，電線探棒、鋼絲繩探棒、熔滴彈丸(drop shot)、井底組件、鉆孔索插入物、模塊、內(nèi)部外殼以及他們的基板部分。
[0036]實施例的要件已經(jīng)通過冠詞“一 (a) ”或“一個(an) ”進行了引入。這些冠詞意指存在一個或多個要件。術(shù)語“包括”和“具有”意指為包容性的，使得可以存在除了所列出的要件外的其他要件。連接詞“或”在用于至少兩項的列表時意指任一項或那些項的組合。術(shù)語“第一”和“第二”被用來區(qū)分要件，而不是用來表示特定的順序的。術(shù)語“耦合”涉及將第一構(gòu)件與第二構(gòu)件直接地或者通過中間構(gòu)件間接地耦合。
[0037]應(yīng)當(dāng)意識到，各種構(gòu)件或技術(shù)都可以提供某些必要的或有益的功能或特征。因此，這些為支持所附權(quán)利要求及其變型所需的功能和特征被認為是固有地包含的，作為本申請的教導(dǎo)的一部分以及所公開的本發(fā)明的一部分。
[0038]雖然本發(fā)明已經(jīng)參照示例性的實施例進行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，各種改變均可以進行，并且等同物可以代替其要件。另外，在不偏離本發(fā)明的主旨范圍的情況下，還應(yīng)當(dāng)想得到用于使特定的儀器、情況或材料適合于本發(fā)明的教導(dǎo)的許多修改。因此，本發(fā)明并非意指限定于所公開的作為為實現(xiàn)本發(fā)明所能想到的最佳模式的特定實施例，而是本發(fā)明應(yīng)當(dāng)包括所有落入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于生成晶體傳感器的方法，所述方法包括: 選擇被配置用于感測感興趣的性質(zhì)的晶體；以及 使用離子注入將離子注入所述晶體內(nèi)以在所述晶體內(nèi)產(chǎn)生導(dǎo)電區(qū)，所述導(dǎo)電區(qū)能夠提供用于感測所述感興趣的性質(zhì)的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述晶體是壓電晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述壓電晶體包括石英、鋯鈦酸鉛PZT、鈮酸鋰、鉭酸鋰、硼酸鋰、塊磷鋁礦、砷化鎵、四硼酸鋰、磷酸鋁、鍺酸鉍、多晶鉭酸鋯陶瓷、高氧化鋁陶瓷、硅鋅氧化物復(fù)合物或酒石酸二鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述導(dǎo)電區(qū)包括至少一個電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述至少一個電極包括彼此電絕緣的兩個或更多個電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述壓電晶體具有被配置用于在交變電壓按照一個或多個頻率施加于所述兩個或更多個電極時在流體內(nèi)諧振的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述形狀包括音叉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:去除晶體材料以到達所述導(dǎo)電區(qū)的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括:將金屬層施加于所述導(dǎo)電區(qū)的所述部分以形成接觸焊盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括:使用離子束混合將所述金屬層附著于所述導(dǎo)電區(qū)的所述部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中注入離子包括所述晶體的熱退火。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中注入離子包括使用光刻來產(chǎn)生掩模并且根據(jù)所述掩模來執(zhí)行所述離子注入。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:將材料與所述晶體相同的一個或多個晶格層施加于所述晶體的表面上，其中通過所述晶體的所述表面進行了所述離子注入。
14.一種用于估計感興趣的井下性質(zhì)的方法，所述方法包括: 通過穿過地表的鉆井來輸送載體； 安放布置于所述載體上的晶體使其與所述感興趣的性質(zhì)通信，所述晶體包括在所述晶體內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)，所述導(dǎo)電區(qū)通過離子注入來產(chǎn)生并且被配置用于提供與所述性質(zhì)相關(guān)的信號；以及 使用所述信號來估計所述性質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括:對所述導(dǎo)電區(qū)施加電壓。
16.一種用于估計感興趣的井下性質(zhì)的裝置，所述裝置包括: 被配置用于通過穿過地層的鉆井來輸送的載體； 布置于所述載體上的且被配置用于與所述感興趣的性質(zhì)通信的晶體，所述晶體包括所述晶體內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)，所述導(dǎo)電區(qū)通過離子注入來產(chǎn)生并且被配置用于提供與所述性質(zhì)相關(guān)的信號；以及 被配置用于接收所述信號以估計所述性質(zhì)的處理器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述導(dǎo)電區(qū)包括電極。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述晶體被配置用于在交變電壓被施加于所述電極時于流體內(nèi)振動。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述晶體是壓電晶體。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述導(dǎo)電區(qū)被配置用于在所述導(dǎo)電區(qū)接收到與感測所述感興趣的性質(zhì)相關(guān)的能量時傳導(dǎo)電荷以便估計所述感興趣的性質(zhì)。
21.根據(jù)權(quán)利 要求16所述的裝置，其中所述載體包括電線、鋼絲繩、鉆孔索或盤管。
【文檔編號】G01V3/18GK104011565SQ201280053219
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】劉儀, O·蒙蒂羅, K·L·桑德林, S·丘陶克 申請人:貝克休斯公司