Устройство для межскважинного прозвучивания

Устройство для межскважинного прозвучивания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕЖСКВАЖИННОГО ПРОЗВУЧИВАНИЯ, содержащее электрогидравлический излучатель, приемник и наземную регистрирующую аппаратуру , отличнЕощееся тем, что, с целью повышенияточности измерения упругих и поглощающих свойств горных пород, электрогидравлический излучатель выполнен в виде двух излучателей, высокочастотного и низкочастотного, представляющих собой два коаксиальных электрода, помещенных в две неодинаковые резонансные камерыу при зтом высокочастотный излучатель размещен в i меньшей камере, а низкочастотный в . большей, приемник выполнен в виде (Л двух цилиндрических пьезоэлементов, С которые размещены в резонансньтх камерах с o6mjiM корпусом, заполненным жидкостью, при этом цилиндрические пьезоэлементы обращенными оДно к другому основаниями соединены с элементом крепления, связанным с корпусом камер, другие основания цилиндричесvj ких пьезоэлементов соединены с крыш4 ками одинаковой массы, имеющими 00 CKBO3Ht ie отверстия неодинакового диаметра и цилиндрические трубки неодинаковой длины, являющиеся про;дапжением сквозных отверстий.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

1 ЕСПУЬЛИН

09) (111

gy1) G 01 V 1/40 а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

ГосудАРстненный Комитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3633834/18-25 (22) 17.08.83 (46) 07.10.84. Бюл. К - 37 (72) О.Л.Кузнецов, И.С.Файзуллин, В.И.Цыплаков, Л.Г.Мысина, В.Н.Ковальчук, П,В.Ан, А.В.Смирнов, В.К.Балмашов, В.Б.Невядомский и И.Б.Бук (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (53) 550.83 (088.8) (56) 1. Патент Франции У 2040577, кл . С 01 V 1/00, опублик. 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

11 - 247530, кл. G 01 М 1/40, 1966.

3. Прицкер Л.С., Бутузов Ю.А.

Межскважинное акустическое просвечивание горных пород на тональном сигнале. — В сб.: "Вопросы рудной геофизики в Казахстане". Труды Казахского филиала ВИРГ, выл ° 4, Алма-Ата, 1973, с. 57-62.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 603933, кл . G 01 V 1/40, 1974.

5. Авторское свидетельство СССР

У 172507, кл . G 01 V 1/40„ 1962 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ MENCVBANHHНОГО ПРОЗВУЧИВАНИЯ, содержащее электрогидравлический излучатель, приемник и наземную регистрирующую аппаратуру,отличающееся тем, что, с целью повышения. точности измерения упругих и поглощающих свойств горных пород, электрогидравлический излучатель выполнен в виде двух излучателей, высокочастотного .и низкочастотного, представляющих собой два коаксиальных электрода, помещенных в две неодинаковые резонансные камеры, при этом высокочастотный излучатель размещен в меньшей камере, а низкочастотный в большей, приемник выполнен в виде двух цилиндрических пьезоэлементов, которые размещены в резонансных камерах с общим корпусом, заполненным жидкостью, при этом цилиндрические пьезоэлементы обращенными одино к другому основаниями соединены с элементом крепления, связанным с корпусом камер, другие основания цилиндрических пьезоэлементов соединены с крышками одинаковой массы, имеющими сквозные отверстия неодинакового диаметра и цилиндрические трубки неодинаковой длины, являющиеся продолжением сквозных отверстий.

1 11124

Изобретение относится к устройст- вам для межскважинного прозвучивания рудных, нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при инженерных изысканиях. 5

Известен способ и устройство для межскважинного проэвучивания, основанные на передаче сигналов от одной скважины к другой. Б качестве источника возбуждения колебаний в одной 10 из скважин производят взрь1в с помощью например, детонирующего шнура длиной

5-8 м. Трехкомпонентный приемник или приемник давления помещен в другую скважину (1) .

Недостатком этого устройства является метод возбуждения колебаний.

Извести:, также установки для межскважинного прозвучивания, в которых в качестве источника упругих колеба- 70 ний волн используют источники непрерывного типа, работающие в непрерывном режиме (аппаратурà NII-1 Казахского филиала ВИРГ). Используется интерференция волн и измеряется амп- 25 литуда колебаний (2) и P) .

Недостатками этих установок являются невозможность измерения времени распространения волн и невозможность учета влияния горных пород на излучение и прием упругих волн без при— влечения данных других методов, Известен ультразвуковой импульсный способ исследования буровых скважин и устройство для его осуще35 ствления, в котором электрический импульс возбуждается на двух значениях фиксированных частот i и f2, причем частоты выбираются кратными одна к другой (4j.

Однако способ и устройство предназначены для акустического каротажа скважин, вследствие чего излучатели и приемники ра.змещены в одной скважине на расстоянии не более

I-2 м, длины волн десятки сантиметров, выбор рабочих частот ограничен соотношением

50 где J — диаметр излучателя или приемника", — скорость упругих волн (4) .

Кроме того, использование устройства ограничено акустическим ка- 55 ротажем и не может быть применено для изучения межскважинного пространства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для межскважинного прозвучивания, содержащее скважинный приемник, излучатель упругих колебаний электрогидравлического типа с электродами и наземную регистрирующую ап пар атур у (5) .

Недост атками и зв ест ного ус тр ойс тва я вляетс я orð аниченный диана зон ч ас— тот, нестабильность излучения и низкая точность получаемых результатов.

Целью изобретения является повыше ни е т оч ности измерения упругих и и о гл ощающих г ор ных и ор од .

Поставленная це:ь достигается тем, что в устройстве для межскважинного прозвучи вани я, содержащем электрогидравлический излучатель, приемник и наземную регистрирующую аппаратуру электрогидравлический излучатель Выполнен в виде двух излучателей, высокочастотного и низкочастотного, представляющих собой два коаксиальных электрода, помещенных в две неодинаковые резонансные камеры, при этом высокочастотный излучатель размещен в меньшей камере, а низкочастотный — в большей, приемник выполнен в виде двух цилиндрических пьезоэлементов, которые размещены в резонансных камерах, с общим корпусом, заполненным жидкостью, при этом цилиндрические пьезоэлементы обращенными один к другому основаниями соединены с элементом крепления, связанным с корпус ом камер, др угие ос нова ния цилинд— рических пьезоэлементов соединены с крышками одинаковой массы, имеющими сквозные отверстия неодинакового ди а метр а и цилиндр ич ес ки е тр уб ки, являющиеся продолжением сквозных отверстий неодинаковой длины.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для межскважинного прозвучивания, на фиг. 2 — блок излучателя, на фиг. 3 — блок приемника.

Устройство для межскважинного прозвучивания содержит скважинный источник 1 упругих волн, состоящий по крайней мере из двух резонансных излучателей, скважинный приемник 2, блок 3 управления накопителем, переговорное устройство с линией 4-5 синхронизации, блоки 6 питания, генератор 7 марок времени, микрофон 8

1117480 для разметки магнитной ленты, двухдорожечный магнитный регистратор 9, распределительную панель 10 с входным делителем напряжения, блок 11 фильтров, двухлучевой осциллограф

12 для визуального контроля и оптической регистрации, схему 13 синхронизации осциллографа и фоторегистратор 14.

Излучатель (фиг. 2) и приемник (фиг.3) выполнены из двух преобразователей, работающих в резонансном режиме на частотах 600 и 1300 Гц.

При этом выбор рабочих частот ограничен соотношением

15

30 где — сжимаемость, 1 — плотность среды и 1 — частота излучателя. Эти же отверстия служат и для выпуска пузырьков газа, образующихся при разряде.

На электрод 20 первого преобразователя надет электрод 21 второго преобразователя с охранными жаростойкими изоляторами — трубками 22 и 23.

Приемник (фиг.3) состоит из двух 40 преобразователей, помещенных в емкость 24, заполненную маслом. Камеры 25 первого и второго преобразователей разделены общей крышкой 26> которая крепится с помощью жесткого 45 элемента 27 крепления к крышке 28 емкости 24, Цилиндрические пьезоэлементы 29 первого и второго преобразователей имеют одинаковые геометрические раз- 50 меры, при этом наружные и внутренние электроды электрически соединены цилиндры закрыты крышками 30 одинаковой массы с отверстиями 31 разной длины 31 и 1, при этом длина отверс-55 тий выбрана в соответствии с рабочими частотами, согласно приведенной формуле.

V ничен соотношением f (— где

5d частота, d — диаметр скважины и V .скорость продольных волн в жидкости.

Контейнер 15 излучателя (фиг,2) состоит из двух камер 16 и 17, при этом используется известный принцип резонатора Гельмгольца, в соответствии с которым объем резонатора, имеющего отверстия 18 и 19 с плоскостью 75 сечения 5 и длиной L, выбирается по формуле

Выбор одинаковых геометрии ее ких размеров активных элементов и массы крышек обусловлен необходимост ю ис— ключения вертикальных колебаний к»беля. Компенсация вертикальных колебаний происходит за счет того, что нижний и верхний цилиндры меха— ничеcки колеблятся в противофазе, а электрически соединены параллельно.

Стабильность излучаемого сигнала повышена за счет того, что в каждом излучателе эмперически подобраны соотношения площади 5 соприкосновения электролита с электродом, энергии излучения Е, времени разряда Т и сопротивления электролита К (Т) .

При использовании тиристора в качестве разрядника скорость нарастания тока с1 3t является сложной функцией параметров F., Т, 5 и К (Т) . Стабильность излучения достигнута при следующих зависимостях этих величин: при электрической энергии, накопленной на конденсаторах порядка 500 Дж, вр емени р азр яда 10 мкс . Площадь соприкосновения не должна превьииать

4 мм . Это достигается тем, что на электрод 20 генератора надета трубка 22 из жаростойкого непроводящего материала так, что разряд проходит только через оголенную часть электрода и площадь соприкосновения электролита с электродом не изменяется за счет пробоя и увеличения площади излучения. Значительно уменьшен уровень электрических наводок на приемный блок.

В устройстве в качестве ключевог о разрядника использован тиристор.

Для этого, чтобы тиристор после разряда уверенно закрывался одновременно с подачей на тиристор запускающего импульса из блока 3 (фиг. 1), прекращается подача напряжения на схему накопителя из блока 3 на источник 1. Напряжение не подается в блок 3 в течение всего времени регистрации сигнала. Этим обеспечивается уверенное закрытие тиристораразрядника и значительное уменьшение электрических наводок на приемный тракт, связанных с проникновением значительных токов заряда накопительных емкостей.

Устройство работает следующим образом.

В момент установки источника 1 и скважинного приемника 2 на нужные

5 11174 глубины оператор устройства излучения вгчючает блок 3, обеспечивающий накопление энергии в источнике t, и пп переговорной линии 4-5 дает команду Пуск оператору устройств 5 приема магнитного регистратора 9.

Через 2-3 " (время набора скорости магнитной ленты) оператор устройств излучения нажимает кнопку Взрыв в блоке 3. При этом в блоке 3 производится отключение подачи напряжения, на накопитель энергии источника 1, вырабатывается импульс запуска тиристора-разрядника в скважинном источнике 1 и импульс синхронизации 15 запускает генератор 7 марок времени.

Napки времени вырабатываются в течение 0,5 с и записываются на вспомо гательную дорожку магнитного регистра 9. 2О

Упругие колебания приемником 2 преобразуются в электрические, предварительно усиливаются, фильтруются и по каротажному кабелю подаются на распределительную панель 10. Распределительная панель 10 содержит входной делитель напряжения, обеспечигающий ограничение уровня принятых сигналов для устранения возможности перемодуляции при прямой аналоговой записи с высокочастотным поцмагничиванием, осуществляемым магнитным регистратором 9. Уровень принятых сигналов оценивается визуально при помощи электронного осцил- З

80 лографа 12. Осциллограф 12 используется т" êæ.å для оценки уровня микросейсм и при перезаписи для визуализации сигналов. При перезаписи может быть использован блок 11 фильтров. Синхронизацию работы фоторегистратора 14, осциллографа 12 и магнитного резистора 9 осуществляют по схеме 13 синхронизации. Опорным сигналом при синхронизации являются марки времени, записываемые магнитным регистратором 9. При визуальном контроле эа записью осциллографа 12 запускается импульсом, совпадающим по времени с передним фронтом первой марки времени, записываемой магинтным регистратором 9. Перезапись сигналов на фоторегистратор 14 может быть осуществлена в лабораторньгх условиях. Излучение и прием ре" зонансных частот осуществляется одновременно.

В ряде случаев предлагаемое устройство позволяет решать задачи, которые представляют принципиальные трудности для других видов аппаратуры, в том числе и аппаратуры ТИ-1 и МАП-1, например задачу выделения рудных тел и закарстованных зон в сложнопостроенных средах в условиях промышленных по лех без привлечения информации других методов, например акустического каротажа, что значи— тельно повышает экономическую эффективность исследования.

1117480

iРиг. Z

Составитель Н.Журавлева

Редактор О.Черниченко Телр ел A.Àö Корректор H.Эрдейи

Заказ 7186/25 Тира:к ? 10 Подписное

BHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035„Москва, Б-35, Pàóøñêàÿ наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",, г,. У;:.;город, ул. Проектная., А