Способ возбуждения магнитострик-ционной системы

Способ возбуждения магнитострик-ционной системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

СО4ивлистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свыд-ву (22} Заяалеыо 280579 (21) 2777935/18-25 с прысоединеыием заявки Ио (23) Приоритет

< в81 7638 р )М. К.З

G 01 Ч 1/40

В 06 В 1/08

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

Опубликовано .300381 бюллетень Йо 12 (5З}УДКЬ50 83 (088. 8) Дата опубликования описания 300381 ный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики аявитель (54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИОННОЙ

СИСТЕМЫ

Изобретение относится к промыслово- геофи эическим исследо в ани ям нефтяных и газовых скважин импульсным ультразвуковым методом.

Известен способ возбуждения магнитострикционной акустической системы излучатель-приемник, применяемый в серийно-выпускаемой аппаратуре типа АКЦ, заключающийся в возбуждении излучаемого магнитострикционного преобразователя путем разряда через управляемый ключ (аркатрон) емкости, заряженной до определенного потенциала. Излучаемые нри этом в исследуемую .среду импульсы упругих механических колебаний обусловлены затухающими колебаниями механической системы преобразователя, которые возникают в результате скач-. кообразного изменения энергетического состояни я преобразоват ел я. Принимающий магнитоатрикционный преобразователь возбуждается акустическим сигналом, распространяющимся в околоскважинном пространстве (1) .

Однако из-за очень низкого электромеханического КПД излучателя

° приходится использовать для его запуска импульсы значительной ампли.туды (около 1000 В). Очень широкий спектр запускающего импульса приводит к расширению спектра излучаемого сигнала. Иэ-за работы принимающего преобразователя на пологом участке кривой намагничивания у него низка чувствительность, что наряду с низким КПД излучателя приводит к низкому общему КПД магнитострикционной акустической системы излучатель-приемник. Со временем падает надежность акустической системы, с подобным способом возбуждения, поскольку под влиянием механических и электромагнитных воздействий пада ет величина остаточной намагниченности приемника, обуславливающая

его чувствительность. По этой причине периодически приходится прибегать к тренировке приемника путем

2О включения его в режиме работы излучателя, что связано с длительной и трудоемкой операцией разборки прибора. При подобном способе возбуж дения мала амплитуда первой фазы колебаний преобразователей, что приводит к явлению проскока фазы и к большим ошибкам при измерении временных и амплитудных параметров акустического сигнала в средах с сильЗО ным его затуханием.

817638

55

Известен сгйсоб возбуждения магнитострикционной акустической системы излучатель- приемник, при котором, наряду с запускающим сигналом, по обмотке преобразователей пропускают постоянный ток подмагничивания, величина которбго обеспечивает работу преобразователей на участке с максимальной крутизной кривой н амагничив ани я 2 .

Однако в этом способе оптимальная величина тока подмагничивания может достигать з начительных величин (до 30 А) . Реализация этого способа в скважинных геоакустических исследованиях сдерживается следующими причинами. Технические условия эксплуатации каротажного кабеля, соединяющего скважинный прибор с на- земной аппаратурой, не позволяют пропускать по нему ток, величина которого необходима для подмагничи- 20 вания преобразователей. В глубоких скважинах с высокой температурой подмагничивание постоянным током приведет к недопустимому перегреву обмотки преобразователей. Резкий 25 рост потребления электроэнергии при, подмагничивании постоянным током приводит к резкому снижению общего

КПД акустической системы.

Наиболее близким к предлагамом является способ возбуждения акустической системы излучатель-приемник, при котором на акустический излучатель подают электрический видеоимпульс со ступенчатыми фронтами,а на вершину видеоимпульса накладывают электрический радиоимпульс с частотой заполнения,равной резонансной частоте преобразователей. Целью этого способа является получение на выходе акустического приемника пря- 40 моугольного электрического импульса с синусоидальным заполнением (3J

Однако при таком способе воэбуждения амплитуда первой фазы колебаний преобразователя будет определяться челичиной переднего фронта видеоимпульса, а, как известно, скачкообразное изменение воздействия не является оптимальным для получения максимального отклика колебательной системы. Отклик от воздействия переднего фронта видеоимпульса представляет .собой собственные колебания преобразователя около смещенного видеоимпульсом положения равновесия. Амплитуда синусоидального радионмпульса при этом должна обеспечить, для реализации цели известного способа, амплитуду вынужденных колебаний, во всяком случае, не большую чем максималь-, 60 ная амплитуда колебаний от воздействия переднего фронта, т.е. максимальная амплитуда в излучаемом сигнале будет не больше, чем амплитуда первой фазы собственных колебаний 65 преобразователя, что не может удовлетворить условиям акустических измерений при больших затуханиях упругих волн в исследуемых средах.

Жесткие требования, предъявляемые этим способом к подбору фазы радиоимпульса не могут быть выполнены при некотором изменении периода собственных колебаний преобразователя в процессе проведения акустических измерений в реальных скважинных условиях больших давлений и температур.

Наличие крутых фронтов в возбуждающем сигнале ведет к расширению спектра излучаемого сигнала, Кроме того, наличие крутых фронтов в электрическом видеоимпульсе делает невозможным его применение для смещения рабочей точки магнитострикционного преобразователя в область максимальной крутизны кривой намагничивания. Существенным недостатком этого способа возбуждения акустической системы с магнитострикцио..ными преобразователями является то, что QH не ликвидирует постепенную потерю чувствительности магнитострикционного приемника и необходимость его периодической тренировки .

Цель изобретения — повышение об-. щего КПД и надежности магнитострикционной системы излучатель-приемник, снижение напряжения запускающего сигнала, сужение спектра излучаемого импульса и получение Максимальной амплитуды первой фазы упругих механических колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе возбуждения акустической системы излучатель-приемник, включающим возбуждение пакетом гармонических колебаний, частота которых равна частоте собственных колебаний преобразователей, наложенным на электрический видеоимпульс со ступенчатыми фронтами, на акустическую систему с согласованными колебательными контурами подают синусоидальный видеоимпульс низкой частоты заданной полярности с ограниченной вершиной, а на начало участка ограничения накладывают запускающий импульс, причем уровень ограничения обеспечивает работу преобразователей на участке .с максимальной крутизной кривой намагниченности, длительность участка ограничения равна максимально возможному времени распространения акустического сигнала между излучателем и приемником, а начальная фаза запускающего синусоидального импуль/ са равна 0 или к .

На чертеже приведены эпюры возбужденияя магнитостри кцион ной системы излучатель-приемник при акустическом каротаже.

Способ осуществляется следующим образом.

817638

Формула изобретения

При подаче на магнитострикционнук акустическую систему излучатель-приемник электрического видеоимпульса низкой частоты рабочая точка преобразователей под действием возникающего магнитного поля смещается по кривой намагничивания ° Величина смещения определяется амплитудой импульса. Уровень ограничения видеоимпульса выбирается таким образом, чтобы рабочая точка преобразователей сместилась в область с максимальной крутиз- ной кривой намагничивания. В начале г участка ограничения на излучатель подается запускающий. импульс синусоидальной формы с начальной фазой,равной 0 или tt.,÷òo обеспечивает полу- 15 чение максимальной,при данной амплитуде запуска, амплитуды первой фазы упругих механических колебаний излучателя. Длительность участка ограничения электрического видеоимпульса 3О выбирается таким образом, чтобы во всемдиапаэоне изменения скоростей распространения акустического сигнала в исследуемых средах обеспечить нахождение рабочей точки, приемника на учас- »; тке кривой намагничивания С максимальной крутизной, т. е. чтобы обес- печить постоянство КПД акустической системы излучатель-приемник. Согласование электрических контуров позволяет снизить их реактивное сопротивление до минимума, что, в свою очередь, наряду с использованием подмагничивающего видеоимпульса и запускающего синусоидального импульса с частотой заполнения, равной частоте собственных колебаний преобразователя, позволяет снизить напряжение э апускающего сигнала.

Предлагаемый способ позволяет оптимизировать э апуск магнитострикци- 40 онной системы излучатель -приемник при акустическом каротаже путем повышения общего КПД акустической системы, повышения надежности работы акустической системы, ликвидации не- 45 обходимости тренировки принимающего магнитострикционн го преобразователя, снижения напряжения запускающего импульса до 100 В, получения максимальной амплитуды первой фазы колебаний, снижения. вероятности проскока фазы при геоакустических исследованиях, снижения спектра излучаемого сигнала.

Все это, в свою очередь, повыь ает эффективность акустических измерений в промысловой геофизике.

Способ возбуждения магнитострикционной системы, включающий возбуждение магнитострикционного излучателя синусоидальным импульсом, частота заполнения котсрого равна частоте собственных колебаний излучателя, наложенным на видеоимпульс, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения общего КПД и надежности системы излучатель-приемник, на акустическую систему с согласованными колебательными контурами подают синусоидальный видеоимпульс низкой частоты заданной полярности с ограниченной вершиной, а начало участка ограничения накладывают запускающий импульс, причем уровень ограничения устанавливают из условия Обеспечения работы преобразователей на участке с максимальной крутизной кривой намагничивания,,длительность участка ограничения - равной максимально возможному времени распространения акустического сигнала между излучателем и приемником, а начальную фазу запускающего импульса — равной

0 или, .

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1. Ивакин В.Н., Kapyc Е. В. и др.

Акустический метод исследования скважин. M., Íåäðà, 1978, с.144.

2. Гершпол Д.А., Фридман В.М.

Ультразвуковая техйологическая аппаратура. M., Энергия, 1976, с. 74-78.

3. Авторское свидетельство СССР

9 362647, кл,. В 06 В 1/02, 1971 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 1435/61

Тираж 732 Подписное

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