Акустическая система скважииного прибора акустического видеокаротажа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Е)>т:=;> : =., -! ."- ЭСИ9М а: л1=TэкмМБА

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОЮЗ Соаетских

Социалистических

Республик

405695

Зависимое от авт. свидетельства N?—

Заявлено 24.IV,1972 (№ 1776394/26-25) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет №вЂ”

Опубликовано 22.Х.1973. 15!оллатень ¹ 44

Дата опубликования описания 30.V.1974.

М.Кл. С Olv 1/40

Е 21h 47/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР аа делам изобретений и открытий

УДК 550.834:622.2! 1 (088.8) В. И. Пасник и М, й. ЦBJIIOK

Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостроения

Авторы изобретения

Заявитель

АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СКВА)КИ Н НОГО ПРИБОРА

АКУСТИЧЕСКОГО ВИДЕОКАРО ЛЖЛ

Изобретение относится к области лромысловой геофизики и может быть использовано в акустическом видескарота «е для исследования стенок нефтяных и газовых скважин.

Известна акустическая система, содерекащая эз!ектрса)к >>cTHческпе излучатель H приемник, неподвижно укрепленные в корпусе, и отражатель, устансвлеины!! под углом 45 во вращающемся цилиндре, име)ощем окно для пропускания УЗК. Цилиндр выполнен из материала с высоким акустическим сспротивлеиием, большим коэффициентом затухания и малой скоростью распространения УЗК (например, из текстолита). Стет!)ки цилиндра покрыты звукопоглощающим материалом, например резиной.

Таская система,позволяет повысить надежность работы сква>киииого прибора, так как в ней отсутствуют трущиеся и вращающиеся электрические контакты. Однако она не моiKcT I>bITb успев)ио НоНо.lb3083H3 II скважин )х изменяющегося диаметра и при наличии каверн.

Цель изобретения — повысить падажпосп работы свкажипного прибора за cчат улучшения условий приема . отраженного импульса в скважинах изменяющегося диаметра и при наличии )каверн.

Цель достигается тем, что в предлагаемой акустической системе отражатель выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных зеркалотражателей разного размера, укреп IOII)lhlx иа оси, причем меньшее зеркало укреплено в вырезе в центре большего. Отражающая поверхность большего зеркала, пересекает ось излучения под углом 45, а отражающая ncBEpxHocTb меньшего зеркала пересекает ось приема эхо-сигнала под углом 45".

В результате такого расположения отрлжл)0 )oщие зеркала изменяют направления излучеи!!я и приема а)кустических высокочастотных колебаний и при своем вращении позволяют направлять потоки излучения и приема УЗК по ОКPУжнсстl) сKВаiKIIнь!. Б вид> того, !тО зеркала-отражатели укреплены одно внутри д >угого, излучение и прием ультразвуковых

K o. е 0 а н и и происходят H A ч к а м и, р 3 c H 0 1 0 >) E Hными коакспально в пространстве вдоль оси, )) )Hð3â1åHíoI"I по нормали к стенке исследуамой скважины; это улучшает условия приема отраженного импульса в cKIIBæèHBx изменяю щагсся диаметра и имеющих каверны.

Для исключения прямого излучсния от из, !> Ч>IТЕ1Я К ПРИЕ >!Н1!К> ИЗЛ> 1!)Та, ll> В!>IГ)ОЛИСИ

25 кольцевым, а обратная сторона зеркал-отражателей покрыта звукопсглощяю!цим материалом.

На фиг. 1 изсолажеия предлагаемая лкуcTH>tcская система cKBBiK)!))1101 HpHOop3 H ряз3Q розе; на фиг. 2 изображен xoç, лучей ультра405095

3 звука между акустической системой прибора и стен кой скважины.

Акустическая система включает в себя

Iteltop8tt», выполненный в виде диска х!епьшсго диаметра.

Ак CTlti! CKllll Отряж!!Те lt> 8 t "llhlllCI О диаметраа укреплен внутри отверстия в большем отражателе 4. Оба отражателя неподвижно укреплены внутри полой цилиндрической детали 5, имеющей окно для,пропускапия УЗК и зубчатое колесо б для сцепления с зубчатой передачей 7. Обратная сторона отражателя 8 покрыта звукопоглощающим слоем 8. Обратная сторона 0Tpa»cBTeля 4 покрыта слоем 9 звукопаглощаюп!его материя;!я. Внутренняя полость >1 к у с т и ч е с к о ! с и ст е>м ь! 3 а и 0 л и с и я ж и дкостыо, па11ример крсмнийорганпческой, Кольцевой излучатель 1 излучает пучок ультразвуковых лучей, IKQTopbtp попадают на отражающую поверхность зеркала-отражателя

4. Отражатель измен10T направление излучения и направляет его по осп, перпендикулярпой к Ocll скВЯжпппОГО i!!PI! 60P В> т. е. к cTGHKc

10 скв!Iжипьl. ДостlIГнув степKII скВя»киklы, пучок лучей ввиду неравенства волновых сопротивлений буроваго раствора п горных пород, слагающих стенку скважины, претерпевает отражение и в виде акустического эхоспГпяля 8038pBiLIIBcTct! к сква>киппому приоору. Часть отразившихся эхо-лх чей попадает па отражатель 8, который ме!пяет направление движения эхо-сигнала и направляет 010 к.приемному преобразователю 2. Для осуществления кругового обзора стенок сква>кипы отражатели 3 и 4 приводятся во вращение вместе с цилиндрической деталью б через зубчатую передачу б и 7.

Ввиду того, что стенка скважины не плоская, а цилиндрическая, она пе только отражает ультразвуковые лучи, IIO и концептрируLT пх 8 некотором фокальпом 00 ьеме, как цилиндрический рефлектор. Центром фокального объема является центр радиуса кривизны цилиндра т. е. геометрический центр скважин ы.

Для того, чтооы существовал эффект фокусировки при отражении от криволинейной поверхности, необходимо, чтобы длина звукоВой волны была мала по сравнeíèþ с размерами отражающей поверхности. В данном случас длины волн в буровом, растворе дл51 частот 1 — 2 Мгц соответственно равны 4 =

С 1450 с, — — = 1,45 1!.1! и 2,z = — — -—

10"

= 0,72 !1,11, где C t — скорость ЪЗК т

2 10" в буровом растворе. Наиболее распрострапенIII Ic диаметры скВажпн пя нефть 11 Гяз сосТВ8ляют 5 — 12", таким образом радиусы кривизны cTctloK скВажип как OTpB»cato!I!et o rkkt;lttttдря соответственно равны Г „. = 64 — 312 1!л1, Как видно, длина волн УЗК, !!plate»tie !!

8 акустическом впдеокарота»ке много х!еньшо размеров отражающей поверхности, т. е. вы4 полняется условие 4 (F „. Это значит, что эффект фокусировки отраженных от стенки скважины ультразвуковых лучей имеет место, следовательно, стенку скважины можно рас5 сматривать как цилиндри !если!! рефлектор, для которого коэффициент усиления по давлепшо описывается формулой

К = " ° u, 2л, где К = — — — волновое число, а — цент> ральный угол.

Как известно, папря>кение U „, возникающее па электродах пьезопреобразователя в колебательном режиме п,поступающее на резонансный вход приемно-.усилительного тракта, может быть определено из выражения

U„,=g Р d — Q„Q,„, li

20 где g .. — пьезоэлектрическое конечное давлеи ние;

d — толщина пластинки;

Р— -,давление, действующее на пьезоэлемент;

25 С „— емкость пьезоэлсв1ет!Та;

Ctt — емкость входных, цепей;

Q„— добротность преобразователя;

Q „, — добротность входного контура.

Кяк следует пз формхлы, IIBIIptt>KcltllocTb

З0 электрического поля, возбуждаемого в пьезоЭЛЕМЕПТЕ, IIPOIIOPIILIOIIßCI811!1 ЗВ> КОВОМУ ДЯВ.IС ншо, действующему па его поверхность, зависит от электрических характеристи к .пьезоэле,мента и входных цепей и не зависит от площаз5 дп его поверхности. Учитывая это оостоятельство и эффект фокусировки, в предлагаемой акустической системе приемник мо»кет,быть вы полнен .достаточно малых, размеров, а следовательно, столь >ке малых размеров могут

1О быть малый отражатель и, соответственно, отверстие в большом зеркале-отражателе. Значит, уменьшение эффективной площади излучателя за счет отверстия в большом отра>кателе и самом излучателе, невелико, 10 — 15О10, 45 При желагпш это уменьшение, площади может быть скомпепсировано путем незначительного увеличения наружного диаметра излучателя.

Для того, чтобы устранить влияние ультразвуковых лучей, ряс прострапяющихся по пря50 мой от излучателя к приемнику сквозь малос зеркало-отражатель, в центре излучателя Выполнено отверстие, размер которого несколько больше размера приемни!Ка, а обратная (неотра>ка!Огцая) поверхность малого зеркала 8 покрыта слоем 9 звукопоглощающего материала, например резины. Благодаря этому центральная часть излучателя пе излучает, а менее интенсивные колебания боковых лепестков, попадающие па ооратную сторону меньGo шего зеркала, гасятся в слое звуко поглощающего материала.

При отражении мощного излучаемого импульса от оольшого отражателя, большая часть энергии ультразвука отражается и на55 правлена к стенке скважи ны, но небольшая

405095

5 часть проходит сквозь материал зеркала-отражателя и, распространяясь в ?кид кости с обратной стороны отражателя 4, может достигнуть поверхности приемника 2 и создать помеху. Для того, что бы устранить эту опасность, обратная (пеотра?кающая) поверхность большого отражателя IIQI

Предмет изобретения

1. Лкустичсская система склажи1нного прибора акустического видеокаротажа, содержа6 щая корпус, высокочастотные электроакустпческие преобразователи (излучатель и приемник) и отражатель, размещенный в цилиндре с механическим,приводом, обеспечивающим его вращение, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы, отражатель выполнен в виде, двух взаимно,перпендикулярных зеркал разной величины, меньшее из которых укреплено в вырезе в центре большего

10 зеркала.

2. Лкустпческая система по п, 1, отличаюи1аяся тем, что, с целью исключения .попадания излучения от излучателя к приемнику по прямой, излучатель выполнен кольцевым, а

Is неотражающая сторона обоих зеркал покрыта звукопоглощающим материалом.

Редактор И. Орлова

Составитель Э. Терехова

Техред Т. Миронова

Корректор О. Тюрина

Заказ 672 Изд. № 1045 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раугпская наб., д. 4j5

Загорская типография