Акустический изолятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

l89I64

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 13.1т/.1964 (№ 894852/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17.Х1.1966. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 26.XI I.1966

Кл. 42с, 42

MIIK G 01c

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 550.839:550.834 (088.8) Автор изобретения

В. Г. Грацинский

Заявитель

АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗОЛЯТОР

При ультразвуковом (акустическом) каротаже скважин одним из необходимых элементов в скважинном снаряде является акустический изолятор, который служит для поглощения упругих сигналов, распространяющихся от излучателя к приемникам непосредственно по материалу зонда. Недостаточная эффективность изолятора может приводить к появлению в первых вступлениях «ложных» сигналов, что делает невозможным безошибочное выполнение каротажа.

Основные требования, предъявляемые к акустическому изолятору, состоят в следующем: 1) изолятор должен обладать малой скоростью распространения упругих волн (по крайней мере меньше, чем скорость волн в буровом растворе, т. е. меньше 1500 м/сек;

21 изолятор должен обладать высоким коэффициентом поглощения упругих волн, чтобы по возможности максимально ослаблять все волны, проходящие по зонду, Известны различные конструкции изоляторов как в Советском Союзе, так и за рубежом. Применяются разнообразные типы резиновых изоляторов, изоляторы в виде изогнутых металлических пластин, изоляторы из цепных соединений, изоляторы с металлическими грузами-фильтрами и др. Большинство из указанных изоляторов имеют гибкую или полужесткую конструкцию, и все они дают возможность помещать внутри только лишь несколько электрических проводников, необходимых для передачи различных сигналов от элементов зонда, разделенных изслятором.

В связи с этим такие изоляторы обладают следующими недостатками:

1) полужесткая конструкция создает возможность изгиба зонда в скважине, что приводит к получению ошибочных значений изме10 ряемых величин (например, скорости упругих волн);

2) к аналогичному же результату приводит вытягивание изолятора под собственным весом зонда и весом груза-утяжелителя, а так15 же сжатие изолятора под высоким давлением, что изменяет расстояние между преобразователями, в этом случае ошибки носят систематический характер;

3) достаточно сильные изгибы зонда при

20 работе и перевозке являются причиной повреждения токонесущих проводников, проходящих внутри изолятора.

4) для размещения электронной схемы необходимо иметь специальный контейнер, KGT0pbIH значительно увеличивает размеры и вес зонда;

5) резиновый изолятор имеет небольшую механическую прочность на разрыв, что может привести к потере зонда в случае при30 хвата инструмента в скважине;

189164

Покрывающая трубу резина выполняет роль поглотителя как прямых волн, которые распространяются по трубе от излучателя, так и волн, которые отражаются на каждой из .щелей. По изолятору могут распространяться различные типы волн: продольные, поперечные, поверхностные, изгибные и пр.

Изолятор должен хорошо поглощать все этн волны. Особенно важно, чтобы скорость продольных волн была достаточно мала.

Тот факт, что в настоящем изоляторе продольная во IrrG па своем пути обходит каждую из щелей, приводит к увеличению распространения волны вдоль зонда. Такая

«кажущаяся» скорость (V") распространения продольной волны вдоль зонда мо:кет быть

6) гибкий зонд создает неудобства в обращении и требует применения специальных устройств для его перевозки и хранения.

Для повышения коэффициента поглогцепия, уменьшения скорости распространения упругих волн и обеспечения жесткости конструкции изолятор выполнен в виде металлической трубы, имеющей поперечные канавки с внешней и внутренней сторон, расположенные через определенные интервалы, и покрытой слоем материала с высоким коэффициентом поглощения ультразвука.

На фиг. 1 изображен акустический изолятор; на фиг. 2 — схема расположения ка павок в трубе и показан путь акустической волны; на фиг. 3 — записи акустических волн.

В связи с принципиальными особенностями ультразвукового каротажа расстояние между излучателем и приемниками в скв ажинном снаряде должно иметь величину порядка

1 — 3 м. Конструкция изолятора позволяет полностью использовать это пространство для размеще ия внутри изолятора электронной схемы или других необходимых устройств, тогда как в существующих зондах это расстояние занято акустическим изолятором.

Изолятор представляет собой металлическую трубу 1, имеющую тонкие поперечные канавки 2, расположенные с внешней и внутренней поверхности по всей длине трубы че рез некоторые интервалы. Сверху труба покрывается слоем резины или другого мягкого материала 8. Каждыи -из указанных элемен тов выполняет в изоляторе определенные

1 срункции. Металлическая труба придает зонду достаточную жесткость и позволяет располагать внутри нее необходимые элементы электронных схем или других устройств.

Каждая прорезь в трубе является границей огражения и рассеяния. Она заставляет часть упругой энергии отражаться назад, а другую часть — обходить прорезь в виде дифрагированной волны. Такой процесс многократно повторяется на всем множестве щелей, что приводит к значительному ослаблению волны.

65 рассчитана по следующей приближенной формуле где h — глубина щелей, l — расстояние между щелями, V — скорость упругой волны в ме.i алле.

Из формулы видно, что легко уменьшить скорость распространения волны вдоль металлической трубы даже в 3 — 4 раза. Таким образом, если труба изготавливается из стали, скорость продольных волк в которой

5500 м/сек, то скорость распространения продольной волны зонда может легко быть уменьшена до 1200 — 1500 м/сек.

Кроме того, такая система (изрезанная труба с резиновым покрытием) представляет собой фильтр низких частот. Таким образом, спектр проходящих по изолятору волн оказывается в низкочастотной области, где его легко подавить посредством частотной фильтрации в усилителях.

На фиг. 8, а, б иллюстрируется эффект уменьшения скорости пробега волны вдоль зонда путем моделирования. В качестве модели была взята алюминиевая пластина длиной 35 мм, шириной 5 см и толщиной 7 мм.

На одном конце пластины укреплялся излучатель из сегнетовой соли, а аналогичный приемник передвигался по поверхности модели с остановками через 2 см.

На фиг. 8, а приведены записи, сделанные

r.prr перемещении приемника по сплошной пластине. Первая фаза продольной волны показывает скорость 5580 м/сек, Видно, что затухание волн практически отсутствует.

На сриг. 8, б показаны записи вдоль профиля, гройде IHoro по модели с прорезями глубиной 2,5 мм, пропиленными с интервалами l 5 мм. Первая фаза при этом следует со скоростью 2350 м/сек, т. е. почти в 2,5 раза медленнее.

1-1а фиг. 8, д иллюстрируется эффективность описываемого типа изолятора, которая сравнивается с эффективностью чисто резинового изолятора, считающегося в настоящее время наилучшим.

На фиг. 8, в представлены записи волн вдоль профиля, пройденного по поверхности пластины, вырезанной из мягкой вакуумной резины. Отчетливо заметно сильное затухание всех типов волн. При этом наиболее интенсивная из всех волн уменьшается по амплитуде в 7 раз на расстоянии 30 см.

На фиг. 8, г показан аналогичный профиль в случае, когда под резиной находится сплошная алюминиевая пластина (имитация целой трубы). Лкустический контакт между резиной и металлом создавался касторовым маслом.

В этом случае (при одинаковой начальной амплитуде волн) в первых вступлениях регистрируется довольно интенсивная высоко189164

Фиг. (фюить 8oae s

Фиг Р скоростная волна, распространяющаяся по металлу, которая затухает медленно.

На фиг. 3, д показан профиль, когда под той же резиной находится аналогичная алюминиевая пластина, имеющая прорези глубиной 2,5 мл через интервалы в 5 мм. Как видно, затухание волн в 7 раз, которое на резине происходит через 30 см (см. фиг. 8, в), здесь достигается всего лишь через 8 см, т. е. почти. в 4 раза быстрее. На удалении 30 см по сравнению с фиг. 8, в и 3, г колебания здесь практически отсутствуют.

Предмет изобретения

Акустический изолятор для скважинного снаряда ультразвукового каротажа, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения коэффициента поглощения, уменьшения скорости распространения упругих волн и обеспечения жесткости конструкции, он выполнен в виде

-металлической трубы; имеющей поперечные

10 канавки с внешней и внутренней сторон, расположенные через определенные интервалы, и покрытой слоем материала с высоким коэффициентом поглощения ультразвука.

189164

/Рмм

17

27

Составитель Ю. Р. Дадерко

Редактор И. Г. Карпас Техред Л. Бриккер Корректоры: Ю. М. Федулова и Е, Ф. Полионова

Заказ 3915113 Тираж 800 Формат бум. 60р,90 -/ц Объем 0,41 изд. л. Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2