Скважинный источник сейсмоакустических сигналов

Скважинный источник сейсмоакустических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СКВАЖИННЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий защитный корпус с установленными в нем магнитострикционным преобразователем и насадкой, жестко прикрепленной к магнитострикционному преобразователю, отличающийся тем, что, с пелью увеличения излучаемой в среду акустической мощности путем согласования волновых сопротивлений магнитострикционного преобразователя и среды, в насадке вьтолнены радиальные сквозные каналы, оси которых перпендикулярны продольной оси насадки, а защитньм корпус вьшолнен в виде двух частей, имеющих между собой продольный паз, с утолщениями на внутренней поверхности, соединенными с магнитострикционным преобразователем в узле его колебаний. 2. Источник по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что оси сквозных каналов в насадке повернуты относительно одна другой на один и тот же угол d вокруг оси насадки, определяемый соотношением ЗЬО 2п где п - количество каналов. 3. Источник по пп. 1 и 2-, о т ли чающийся тем, что расстояния г между осями каналов вдоль оси насадки определяются из соотношения Вп г : fH (Л 1 2f , -диаметр отверстия канала-; где D п -количество каналов; -плотность материала насадfH Е ки: О5 -модуль Юнга материала насад00 00 00 ки j JJ - скорость распространения V, упругихколебаний в жидкости , заполняющей скважину. 4. Источник по пп. 1-3, о т л ичающийся тем, что каналы заполнены веществом, волновое сопротивление fg Vg которого определяется соотношением где РО - плотность жидкости, заполняющей скважину; у. - плотность вещества, заполняющего каналы .

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1168881

ting 4 С 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 янгхо f í Е унЕ

ГОСУДАРСТВЕННЪ|Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3704299/24-25 (22) 24.02.84 (4б) 23.07.85. Бюл. ¹ 27 (72) О.С. Андреев, К.П. Белов, Т .И. Иванова, Г.И. Катаев, Л.С. Прицкер и В.И. Шадхин (71) Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института разведочной геофизики Научнопроизводственного объединения "Рудгеофизика" и МГУ им. M.Â. Ломоносова (53) 550.83(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 532835, кл. G 01 V 1/40, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 771591, кл. G 01 V 1/40,. 1978 (прототип). (54) (57) 1 . СКВАЖИННЫЙ ИСТОЧНИК

СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий защитный корпус с установленными в нем магHHTocTpHKIIHoHHblM преобразователем и насадкой, жестко прикрепленной к магнитострикционному преобразователю, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения излучаемой в среду акустической мощности путем согласования волновых сопротивлений магнитострикционного преобразователя и среды, в насадке выполнены радиальные сквозные каналы, оси которых перпендикулярны продольной оси насадки, а защитный корпус выполнен в виде двух частей, имеющих между собой продольный паз, с утолщениями на внутренней поверхности, соединенными с магнитострикционным преобразователем в узле его колебаний.

2. Источник по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что оси сквозных каналов в насадке повернуты относительно одна другой на один и тот же угол р вокруг оси насадки, определяемый соотношением

2и где n — количество каналов.

3. Источник по пп. 1 и 2; о т— л и ч а ю шийся тем, что расстояния r между осями каналов вдоль оси насадки определяются из соотношения где D — диаметр отверстия канала:, п — количество каналов — плотность материала насадУн ки:

Š— мо уль Юнга материала насадки;

Vð — скорость распространения упругих колебаний в жидкости, заполняющей скважину.

4. Источник по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что каналы заполнены веществом, волновое сопротивление рв V которого определяется соотношением

Р0VO ув Ь < уНчн где р — плотность жидкости, запол о няющей скважину; — плотность вещества, занол s няющего каналы, 1168881

V — скорость распространения

8 упругих колебаний в веществе, заполняющем каналы, V — скорость распространения, Н упругих колебаний в материале насадки. женной вдоль насадки, выполнены отверстия, соосные со сквозными каналами, при этом расстояние R между осями отверстий определяется соотношением й, о

2 где 1 — длина волны упругих колебаний в жидкости, заполняющей скважину.

5. Источник по пп. 1, 2 и 4, отличающийся тем, что в защитном корпусе в зоне, располоКроме того, использование аналогич.ного защитного корпуса для источника с одностержневым преобразователем также приводит к снижению уровня звукового давления, возбуждаемого источником в среде„ из-за образования короткоэамкнутого витка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является скважинный источник сейсмических сигналов t2j, содержащий защитный корпус с установленными в нем магнитострикционным преобразователем и насадкой,.жестко прикрепленной к магнитострикционному преобразователю. В защитном корпусе источника со стороны излучающего торца выполнены радиальные отверстия, причем между диаметрами указанных отверстий, расстоянием между ними, длиной перфорации и длиной волны в среде, заполняющей корпус, установлено соотношение й(дЬ z Л ch, где d — диаметр отверстия;

gh — расстояние между отверстиями;

Д вЂ” длина волны;

h — длина перфорации.

Недостатком известного источника является низкий уровень звукового давления из-за разницы волновых сопротивлений.

Цель изобретения — увеличение излучаемой в среду акустической мощности путем согласования волновых сопротивлений магнитострикционного преобразователя и среды.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном источнике

Композиционные материалы на ос-. нове редкоземельных элементов обладают гигантской магнитострикцией. Выполнение магнитострикционного преобразователя из подобного материала также не позволяет подоб- рать насадку, обеспечивающую согласование преобразователя со средой. 4р

Изобретение относится к геофизическим методам разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано в качестве источника упругих колебаний при 5 выявлений акустических неоднородностей в межскважинном лространстве.

Известен скважинный источник сейсмических сигналов, содержащий защитный корпус и преобразователь, заглушенный торец которого упруго связан посредством резинового уплотнительного кольца с цилиндрическим стаканом, причем кольцо раз- 15 мещено на расстоянии, соответствующем пучности колебаний преобразователя, а стакан жестко прикреплен к магиитострикционному преобразователю в узле его собственных колеба- 20 ний. К излучающему торцу магнитострикционного преобразователя прикреплена насадка (1 .

Недостатком этого источника является низкий уровень звукового > 25 давления, возбуждаемого в среде, обусловленный сложностью подбора материала для насадки, позволяющего согласовать волновое сопротивление магнитострикционного преоб- 30 раэователя с волновым сопротивлением среды.

3 1168 сейсмоакустических сигналов, содержащем защитный корпус с установленны-. ми в нем магнитострикционным преобразователем и насадкой, жестко прикрепленной к магнитострикционному преобразователю, в насадке выполнены радиальные сквозные каналы, оси которых Перпендикулярны продольной оси насадки, а защитный корпус выполнен в виде двух частей, имеющих 10 между собой продольный паз, с утолщениями на внутренней поверхности, соединенными с магнитострикционным преобразователем в узле его колебаний. 15

Оси сквозных каналов в насадке могут быть повернуты относительно одна другой на один и тот же угол a(, вокруг оси насадки, определяемый соотношением 20 о = — > (1)

2п где n — количество каналов.

Расстояния r между осями каналов вдоль оси насадки можно определить из соотношения (z) н Чо -бн Е

2р„Е

30 где D — диаметр отверстия канала, 11 — количество каналов; — плотность материала насадгн ки;

V — скорость распространения о упругих колебаний в жидкости, заполняющей скважинуу

Š— модуль Юнга материала насадки.

Каналы могут быть заполнены ве — 40 ществом, волновое сопротивление р V которого определяется соотноГB 6 шением

g Чо < f,BVB g jH VH (3) где у — плотность жидкости, запол- 45 о няющей скважину; — плотность вещее"ва, заполГB няющего каналы;

V — скорость распространения

Ь упругих колебаний в вещест- 50 ве, заполняющем каналы, V — скорость распространения н упругих колебаний в материале насацки.

В защитном корпусе в зоне, рас- 55 положенной вдоль насадки, могут быть выполнеHB1 отверстия, соосные со сквозными каналами, при этом рас881 4 стояние R между осями отверстий определяется соотношением

Я вЂ”вЂ” ль (4)

z где h — длина волны упругих колео баний в жидкости, заполняющей скважину.

Каналы в насадке, расположенные указанным образом, позволяют придать насадке требуемые свойства для согласования магнитострикционного преобразователя со средой.

Выполнение защитного корпуса в виде двух частей, имеющих между собой продольный паз, обеспечивает разрыв электрической цепи и исключает образование короткозамкнутого витка.

Выполнение отверстий в защитном корпусе в указанных местах обеспечивает формирование цилиндрической волны, затухающей медленнее, чем сферические волны, распространяющие.ся в среде от торца насадки, что позволяет увеличить дальность просвечения массива горных пород.

На чертеже изображен скважинный источник сейсмоакустических сигна-1 лов, общий вид.

Источник содержит магнитострикционный преобразователь 1 с обмоткой 2 возбужцения, цилиндрическую насадку 3, жестко прикрепленную к излучающему торцу магнитострикционного преобразователя 1, имеющую фланец 4, который размещен в узле колебаний магнитострикционного преобразователя 1. Последний вместе с насадкой установлен в защитном корпусе 5, выполненном из двух частей, имеющих между собой продольный паз 6 и утолщения 7, а также окна 8. Фланец 4 размещен в утолщениях 7 защитного корпуса 5 и обеспечивает крепление и центровку магнитострикционного преобразователя 1 и насадки 3 внутри защитного корпуса 5, к которому со стороны излучающего торца насадки 3 прикреплен отражающий конус 9.

В насадке 3 выполнены радиальные сквозные каналы 10, оси которых перпендикулярны продольной оси насадки 3 и повернуты относительно одна другой на один и тот же угол о вокруг оси насадки 3.. Например, для каналов, изображенных на черо теже, угол составляет 30 в соот1168881 ветствии с соотношением (1). Расстояние r между осями каналов 10 вдоль оси насадки 3 можно определить по соотношению (2). При изменении волнового сопротивления 5 среды параметры насадки 3 могут быть изменены путем заполнения каналов веществом, волновое сопротивление которого подбирают в соответствии с соотношением (3). :10

В защитном корпусе 5 в зоне, расположенной вдоль насадки 3, выполнены отверстия 11, соосные с каналами 10, при этом расстояние R между отверстиями 11 определяют по соотношению (4).

Магниуострикционный преобразователь выполнен в виде стержня из композиционного материала на основе редкоземельных элементов, обла- 20 дающего гигантской магнитострикцией, что позволяет обеспечить дополнительный прирост акустической мощности источника °

Источник работает следующим образом.

При подаче на обмотку 2 возбуждения переменного напряжения требуемой частоты в магнитострикционном преобразователе 1 возбуждаются уп- 30 ругие колебания, которые передаются в насадку 3. Так как фланец 4 расположен в узле колебаний магнитострикционного преобразователя 1, упругие колебания не передаются утолщениями 7 защитного корпуса 5.

Паз 6 в защитном корпусе 5 не позволяет образоваться короткозамкнутому витку. Упругие копебания, распространяясь вдоль насадки 3, 40 рассеиваются на каналах 10, сдвиг осей которых относительно одна другой и соответствующие расстояния между ними обеспечивают требуемые эффективные волновые параметры насадки 3 и, соответственно, согласование их со средой. Упругие колебания достигают излучающего торца насадки 3, распространяются далее в жидкости, заполняющей защитный корпус 5, достигают конуса 9; отражаются от него и через окна 8. распространяются в среде.. Кроме того, отверстия каналов 10, расположенные в пучности упругих колебаний, распространяющихся в жидкости, заполняющей защитный корпус 5, также возбуждают упругие колебания,. которые через отверстия 11 в защитном корпусе 5 излучаются в среду, где формируют цилиндрическую волну.

Предлагаемый скважинный источник сейсмоакустических сигналов обеспечивает согласование источника со средой по волновому сопротивлению, т.е. повьппает акустическую мощность передаваемую в среду; приводит к уменьшению диаметра источника за счет использования одностержневого магнитострикционного преобразователя, повьппает акустическую мощность, передаваемую в среду, за счет изготовления магнитострикционного преобразователя из композиционного материала на основе редкоземельных элементов.

Все это позволяет увеличить дальность прозвучивания горных пород и уменьшить диаметр скважинного снаряда, что. особенно важно из-эа наблюдающейся тенденции уменьшения диаметров скважин. Обеспечение дальности проэвучивания дает значительный эффект, за счет экономии буровых работ.

1168881

Составитель Н. Журавлева

Техред C. Йовжий Корректор М.Самборская

Редактор С. Саенко

Заказ 4610/39 Тираж 748

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4