Скважинный прибор акустического видеокаротажа

Скважинный прибор акустического видеокаротажа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

тпт 437035

Союз Советских

Социалистических

Республик фф (61) Зависимое от авт. свидетельс;ва (22) Заявлено 16.11.72 (21) 1846689/26-25 (51) М. Кл. G 01 1/40 с присоединением заявки ¹

Гасударственный камитет

Совета Министров CCCP па делам изобретений и открытий (32) Приоритет

Опубликовано 25.07.74. Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования оппсатптя 30.12.74 (53) УДК 550.834:662.241 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Пасник, М. В. Цалюк, И. Б. Шехтман и П. Д. Резник (71) Заявитель

Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостроения (54) СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР АКУСТИЧЕСКОГО

ВИДЕОКАРОТАЖА

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в акустическом видеокаротаже, предназначенном для исследования стенок нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для акустического видеокарота>ка, оснащенное системой, осуществляющей ориентировку акустических фотографий по странам света, использую:цее в качестве элемента, чувствительного к магнитному полю Земли, датчик Холла. Система включает в себя двигатель, вращающий датчик Холла, генератор 10 кгц, усилитель, фазовый детектор, интегратор, дискриминатор и одновибратор, установленные в скважинном приборе.

Сформированный в скважинном приборе импульс ориентации передается на поверхность по кабелю, причем для этого занимается отдельный канал.

Однако скважинный прибор с системой ориентации, использующей датчик Холла, характеризуется сложностью схемы и конструкции.

Цель изобретения — упрощение схемы и конструкции скважинного прибора акустического видеокаротажа.

Это достигается использованием в качестве элемента, чувствительного к магнитному полю

Земли, магнитной стрелки, фиксацией ес поло>кения ультразвуковым эхометодом и использованием основного электроакустического тракта аппаратуры для передачи на новср.;ность импульса ориентации.

На фиг. 1 и 2 представлена схе. а предлагаемого прибора.

Скважинный прибор (см. фиг. 1) состоит пз металлического трубчатого корпуса 1 со звукопроводящей вставкой 2 в нп>кнсй части прибора. Внутри корпуса в верхней части размещены: генератор 3 импульсов. строб-уст1>ойст10 во 4, усилитель 5, детектор б, видеоусилитель

7 и электропривод 8.

В нижней части прибора находятся (см. фиг. 2): акустическая систем, вкл о ноющая электроакустичсский преобразователь 9, аку15 стический волновод 10, отражатель 11 кругового обзора, отражатель 12 и датчик ориентации, состоящий из магнитной стрелки 13 с демпфирующим устройством 14, в виде едвух взаимно перпендикулярных пластин и отра20 жатc;Ic>I 15, BblIIO, IHeHíû|I в впдс части сферы, амортизирующей опоры 16 и кольцевых звуконоглотителей 17 и 18. Полость акустичсской системы отдслена от полости датчика ориентации жесткой мембраной 19, имеющей форму

25 усеченного конуса и отверстие в центре 2Г1. выполненное в форме лабиринта.

Полости акустической системы и датчика ориентации заполнены кидкостьто, па >имер. кремнийорганической. Для компенсации измс30 пения объсма жидкости при изменениях тем437035

3 пературы и давления применен комиенсатор 21.

При каротажс скважины генератор 3 импульсов периодически возбуждает элсктроакустический преобразователь 9, который после каждого возбуждения из,,учает узконаправленный пучок ультразвуковых колебаний вдоль оси прибора. Пучок колебаний, распространяясь по волноводу 10, достигаст . оверхности отражателя 11, меняет направление распространения и через окно в волноводс направляется к стенке скважины. Отразившись от стенки скважины, ультразвуковые колебания вновь через окно в волkIоводс попадают на отражатель 11, меняют направление своего распространения и по волноводу 10 достигают преобразователя 9, где преобразуются в электрические колебания.

Далее электрический сигнал в виде пакета высокочастотных колебаний усиливается усилителем 5 до необходимой величины и попадает на детектор б. Продетсктированныс колебания усиливаются видеоусилителсм 7 и по каротажному кабелю передаются ня поверхность.

Для предотвращения действия мощности импульса от генератора 3, возбуждающего преобразователь, па сквяжинный усилитель в электронной схеме прибора имеется строб-устройство 4, которое запирае" вход усилителя на некоторое время после момента излучения.

Так как отражатель 11 приводится во вращение вместе с волноводом 10 от электропривода 8, то он осуществляет круговой обзор стенки каротируемой скважины.

На пути своего распространения пучок ультразвуковых колебаний встречает отражатель

12, отражающая плоскость которого параллельна отражающей плоскости отражателя 11.

Отражатель 12 отклоняет часть лучей ультразвукового пучка отвесно вниз к датчику ориентации. Здесь ультразвуковой луч попадает на кольцевой звукопоглотитель 16 и поглощается им.

Так как отражатели 11 и 12 вращаются, то вращается и отклоненный вертикально вниз ультразвуковой луч. При своем вращении по окружности он встречает отражатель 15, укрепленный на магнитной стрелке 13, которая направлена на север. Луч отражается отражателем 15 и в виде эхо-сигнала, отразившись от отражателей 12 и 11, достигает преобразотеля 9. Здесь эхо-сигнал преобразуется в пакет электрических колебаний, который по электрическому тракту основного эхо-сигнала, отразившегося от стснки скважины, усиливается, детектируется, вновь усиливается и подается по каротажному кабелю на поверхность.

Длина акустического пути для эхо-сигнала от отражателя магнитнои стрелки выбрана значительно меньшей, чем длина акустическото пути для эхо-сигнала от стенки скважины с наименьшим диаметром, поэтому эти эхо-сигналы в электрическом тракте разделены во

65 времени. Разделение сигналов на поверхности и их обработка производится прп помощи обычных методов импульсной техники.

При вращении волноводя 10 с отражателем 12 частицы жидкости, заполняющей полость, где находится акустическая система, также приходят во вращение. Для того, чтобы вращение жидкости не увлекло магнитную стрелку 13, полость, в которой находится датчик ориентации, отделена от плоскости, где находятся вращающиеся детали, жесткой мембраной 18. Так как мембрана должна пропускать ультразвуковые лучи, то она изготовлена из материала с малым поглощением ультразвука. Особенно важно, чтобы ультразвуковой луч, направленный от отражателя 12 вертикально вниз, не отражался обратно от поверхности мембраны 19 и не попадал к преобразователю 9. Для этого акустическое сопротивление материала мембраны должно быть равно акустическому сопротивлению жидкости. Так как достигнуть этого практически невозможно и отражение всегда существует, то поверхности мембраны придана форма конуса с углом наклона 15 — 20 от горизонтали. Благодаря этому наклону отраженные от поверхности мембраны лучи направляются к поглотителю 17 и им поглощаются (ня фиг. 1 и 2 нс показаны).

Для компенсации изменения объема жидкости, заполняющей полость датчика ориентации, в приборе применен компенсатор 21. Для того чтобы одновременно компенсировать и изменить об.ьем жидкости в полости, где размещена акустическая система, в мембране

19 выполнено отверстие 20. Для того чтобы черсз отверстие протекала жидкость и не передавалось ее вращение, отверстие в мембране выполнено в форме лабиринта.

При движении прибора в скважине, из-за различных толчков и ударов, магнитная стрелка 13 колеблется как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Для того чтобы уменьшить амплитуду этих колебаний, магнитная стрелка снабжена демпфером 14, выполненным в виде двух взаимно перпендикулярных пластинок. Пластинки демпфера значительно увеличивают площадь стрелки, в результате чего возрастает сопротивление жидкости ее перемещениям. Особенно сильно эффект демпфирования будет проявляться при резких движениях стрелки, возникающих из-за толчков при движении набора в скважине.

Наличие демпфера приведет к тому, что магнитная стрелка будет с некоторым запозданием устанавливаться на магнитный север, однако для системы ориентации акустического видеокаротажа это не имеет принципиального значения.

При прохождении прибором наклонных интервалов скважины прибор и акустическая система наклоняются на некоторый угол, а стрелка остается в горизонтальной плоскости. В этих случаях угол между плоскостью стрелки 13 и плоскостью отражателя 12 отли437035 чается î- 45, и эхо-сигнал от отражателя 15 после отражения от отражателей 12 и 11 может нс пересе и плоскость преобразователя 9, Для улучшения условий приема эхо-сигнала от отражателя 15 в наклонных интервалах скважины поверхность отражателя 15 выполиена в виде части сферы. Сферическая поверхность отражателя 15 обеспечивает наличие некоторой поверхности, плоскость которой будет расположена под углом 45 к отражателю 12, при наклонах скважинного прибора, встречающихся в реальных скважинах.

Пр едм ет изобретения

1. Скважинпый прибор акустического видеокаротажа, состоящий из корпуса со звукопроводящей вставкой, в котором размещены генератор импульсов, строб-устройство, усилитель, детектор, видеоусилитель, заполненная жидкостью акустическая система, содержащая электроакустический преобразователь, отражатель кругового обзора, электропривод отражателя, а также заполненный жидкостью датчик ориентации, содержащий магнитную стрелку и кольцеобразный звукопоглотитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности исследования и упрощения конструкции прибора, между электроакустическим преобразователем и отражателем кругового обзора установлен второй отражатель, отклоняющий часть ультра10 звукового излучения из основного пучка в направлении магнитной стрелки, снабженной третьим отражателем, а датчик ориентации отделен от акустической системы посредством жесткой конусообразной мембраны с отверсти15 ем в центре, выполненном в форме лабиринта, материал которой имеет акустическое сопротивление, близкое к акустическому сопротивлению жидкости, заполняющей указанный датчик и акустическую систему.

20 2 Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения приема эхо-сигнала от датчика ориентации при наклонах прибора в скважине, отражатель механической стрелки выполнен в виде части сферы.

Ры2 7

Составитель Н. Золотухина

Техред A. Дроздова

Корректор Т. Хворова

Редактор А. Батыгин

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 3467/14 Изд. № 104 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобрстсп1ш It открытий

Москва, 5I(-35, Раушская паб., д. 4/3