Поверочно-калибровочное устройство аппаратуры акустического каротажа

Поверочно-калибровочное устройство аппаратуры акустического каротажа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

I»>894646 (6t) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 19. 03.80 (21) 2896363/18-25 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 30д 281 Бюллетень Ж 48

Дата опубликования описания 3012. 81

<я)м. к.з

0 01 V 1/40

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 550.83 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.A. Сулейманов, П.A Прямов, Т.A e и А.М. >>аломожнов институт

Всесоюзный научно-исследовательск нефтепромысловой геофизики (7 t) Заявитель (54) ПОВЕРОЧНО-KAJIHBPOBO×НОЕ УСТРОЙСТВО АППАРАТУРЫ

АКУСТИЧЕСКОГО KAPOTAKA

Изобретение относится к области промыслово-геофизических исследований скважин и может быть использовано в качестве средства метрологического обеспечения аппаратуры акустического каротажа.

Известно устройство для калибровки аппаратуры акустического каротажа, представляющее собой заполненный жидкостью резервуар в виде заглушенной с одного конца трубы с известной скоростью распространения упругих колебаний.

При калибровке скважинный прибор аппаратуры акустического каротажа по- 15 мещается в трубу. Упругие колебания, возбуждаемые излучателем прибора, поступают через жидкость на стенку трубы. Колебания распространяются по стенке трубы н через жидкость 20 попадают на приемники скважинного прибора, где преобразуются в электрический сигнал и через каротажный кабель поступают в наземный прибор аппаратуры. Наземный прибор аппаратуры преобразует времена распространения упругих колебаний в значения постоянного тока, которые являются опорными при > роведен»и измерений в скважине 1>). 30

Недостатком устройства является то, что калибровка аппаратуры производится лишь в одной точке диапазона скоростей упругих волн в горных породах.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для калибровки аппаратуры акустического каротажа, содержащее заполненный жидкостью резервуар в виде двух труб, расположенных с зазором одна в другой,причем внутренняя труба изготовлена из материала, скорость распространения упругих колебаний в котором соответствует началу диапазона измеряемых скоростей, а наружная из материала, скорость распространения упругих колебаний в котором соответствует концу диапазона измеряемых скоростей.

Полость внутри первой трубы гидроиэолирована от полости между трубами, а жидкость в полости между трубами связана с индикатором уровня жидкости в виде водомерного стекла. В процессе калибровки акустический зонд калибруемой аппаратуры помещается во внутреннюю трубу, заполненную жидкостью, а уровень жидкости между трубами регулируется и контролируется с помощью индикатора. Упругие

894646 колебания, возбужденные излучателем зонда, поступают к приемнику в виде двух волн — волны по внутренней трубе с низкой скоростью распространения упругих колебаний и обгонной волны, которая часть пути проходит по внут-. ренней трубе, а часть — по частично

5 заполненной жидкостью внешней трубе со скоростью распространения упругих колебаний, в несколько раз превышающей скорость по внутренней трубе.

Первой приходит на приемник обгонная волна, которая используется для калибровки аппаратуры. Суммарное время ее прихода определяется как сумма времени распространения но внутренней и наружной трубе. для 35 измерительного зонда аппаратуры, у которой излучатели размещены s верхней части зонда, а приемник в нижней части, кажущаяся скорость на базе между излучателем и прйемни- Щ ком приближеннО определйется Как где L - расстояние между излучателем и приемником;

- расстояние между уровнем жидкости и уровнем излучателя;

С - скорость во внутренней тру4 бе;

С вЂ” скорость во внешней трубе.

Прй подъеме .уровня жидкости в межтрубной полости f Уменьшается, а

С увеличивается, так как увеличивается составляющая пути, по которой упругие колебания распространяются с большей скоростью. Таким образом, регулируя уровень жидкости в меж- . 40 трубном пространстве, задают значения кажущихся скоростей и калибруют аппаратуру. в диапазоне скоростей от

С4 до С (2). однако данному устройству присущи следующие недостатки. Как время распространения упругих колебаний,так и амплитуда этих колебаний, принятых приемником поверяемой аппаратуры, зависит от скорости распространения 5О и коэффициента затухания упругих колебаний в рабочей жидкости. Влияние свойств жидкости в формуле (1) не учтено. Упругие свойства жидкости зависят от условий окружающей среды (температура, давление и т.д.), а

55 также от количества пузырьков воздуха в жидкости, образующихся при периодических процессах заливки жид кости в резервуар и ее сливе. Таким образом, свойства жидкости могут из- ® меняться и вносить значительные погрешности при калибровке аппаратуры акустического каротажа. Кроме того, к этим погрешностям могут суммироваться погрешности измерения рас- $5 стояния. между уровнем жидкости и активными элементами акустического зонда поверяемой аппаратуры.

Основными измеряемыми величинами аппратуры акустического каротажа с трехэлементной структурой акустического зонда являются интервальное время ЬТ и коэффициент затухания амплитуды Ы. упругих колебаний, распространяющихся в скважине на базе S между одноименными активными элементами зонда. При поверке и калибровке аппаратуры оценивается точность измерения этих величин. (2) ЬТ = Тг - T>

Ы. 2 О 1 о9-- -, А г где Т., А - время прихода и амплитуды колебания, измеренные первым каналом аппаратуры;

Т, А,2 - те же параметры, Измеряемые другим каналом аппаратуры.

Данное калибровочное устройство при калибровке аппаратуры с трехэлементной структурой зонда по параметрам йТ и позволяет ее калибровать только в двух точках в диапазоне измерений, когда свойства жидкости не влияют на измеряемые параметры. Это возможно лишь тогда, когда упругие колебания, зарегистрированные разными каналами аппаратуры, имеют идентичные геометрические пути распространения и отличаются лишь длиной пути в одной из труб.

Когда уровень жидкости находится за пределами (выше или ниже) базы между одноименными активными элементами зонда, то свойства жидкости одинаково влияют на параметры упругих колебаний, зарегистрированных обоими каналами аппаратуры, и, как следует из формул (2) и (3), не влияют на измеряемые параметры ЬТ и сК.

В этих двух случаях измеряются значения ЬТ и oL определяемые упругими свойствами одних лишь труб. Если же уровень жидкости находится в пределах базы зонда, то геометрические пути и условия распространения упругих колебаний, зарегистрированных разными каналами аппаратуры, резко отличаются. Упругие колебания по жидкости, распространяющиеся от излучателя, находящегося выше уровня жидкости в межтрубном пространстве,сначала преобразуются в головные волны по внутренней трубе, а затем в головные волны по внешней трубе. От излучателя, находящегося ниже уровня жидкости в межтрубном пространстве, упругие колебания в вице проходящих волн распространяются через два слоя жидкости и внутреннюю трубу и затем

894646 преобразуются в головные Волин по внешней трубе. Амплитудные коэффициенты образования головных волн во внутренней трубе и амплитудные коэффициенты прохождения волн через слоистые среды резко отличаются и зависят от многих факторов, в том числе

5 от упругих свойств жидкости. Кроме того, на амплитудные и временные характеристики упругих колебаний, распространяющихся по этим различным путям, влияют по-разному явления отражения и рассеяния упругих волн на границе воздух-жидкость. Таким образом, калибровка аппаратуры с помощью данного устройства по параметрам b.Т и а(. в диапазоне от знаЧЕНИй ЬТен и с(энвиутренней трУбы до значений hT и с(.Н наружной трубы связана с большими погрешностямй.Однако в соответствии с требованиями государственых метрологических 26 служб измерительная аппаратура должна калиброваться и проверяться не менее, чем в 3-5 точках диапазона измерений.

Цель изобретения — повышение точности калибровки аппаратуры акустического каротажа, предназначенной для измерения интервального времени ьТ и коэффициента затухания д(, упругих колебаний на базе 5 ЗО зонда за счет исключения погрешностей, связанных с нестабильностью свойств жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что поверочно-калибровочное 35 устройство аппаратуры акустического каротажа, содержащее заполненные жидкостью внутреннюю и внешнюю трубы, расположенные с зазором одна в другой, причем внутренняя труба изготовлена из материала,ско- 4() рость распространения в котором соответствует началу диапазона измеряемых скоростей, а наружная из материала, скорость распространения упругих колебаний в котором соответ- 45 ствует концу диапазона измеряемых скоростей, дополнительно содержит промежуточные трубы различного диаметра, установленные соосно между внутренней и внешней трубами, gg а межтрубные полости гидроизолировани между собой и соединены через разъединительные вентили с гидро:системой, причем, скорости распространения упругим колебаний в промежуточных трубах увеличиваются с увеличением их диаметра и лежат в диапазоне между скоростями внутренней и внешней труб.

На чертеже схематически изображено поверочно-калибровочное уст- @ ройство, общий вид, и пути распространения упругих колебаний.

Поверочно-калибровочное устройство содержит внутреннюю трубу 1, промежуточные трубы 2 и 3, внешнюю 65 трубу 4, осночание 5 с уплотнениями, обеспечивающими гидроизоляцию межтрубных полостей, рабочую жидкость

6, вентили 7-9 и гидросистему 10.

Вентили соединяют межтрубные полости с гидросистемой. Гидросистема предназначена для заливки рабочей жидкости в межтрубные полости и ее слива. При этом выбирается труба с известной скоростью и коэффициентом затухания упругих колебаний.

Трубы выполняются, например, 1 из винипласта (V 1810 м/c), 2 из бакелита (V 2600 м/с), 3 — из асбестоцемента (V 3300 и/c), 4 из стали (Ч 5200 м/с).

В процессе поверки и калибровки аппаратуры акустического каротажа ее скважинный прибор помещается в заполненную жидкостью внутреннющg трубу 1 резервуара, все межтрубные полости которого также предварительно заполняются жидкостью 6 через вентили 7-9 с помощью гидросистемы

10. Упругие колебания, возбуждаемые излучателем, через жидкость попадают последовательно на все трубы, распространяются по ним и поступают через жидкость на приемники. Первой приемников достигает волна по внешней трубе, так как скорость распространения упругих колебаний в ней выше, чем скорость в остальных трубах. Волна по внешней трубе используется для калибровки аппаратуры.

Затем с помощью гидросистемы 10 рабочая жидкость через вентиль 7 полностью сливается из полости между трубами 3 и 4. В этом случае упругие волны ro трубе 4 не распространяются и первыми достигают приемников упругие колебания по промежуточной трубе 3, которые используются для калибровки аппаратуры. После этого с помощью гидросистемы 10 и вентилей 8 жидкость сливается из полости между трубами 2 и 3. При этом упругие волны не распространяются по трубам 3 и 4, а для калибровки используется волна по трубе 2, и так далее.

Количество точек диапазона измерений и поверки аппаратуры равно суммарному числу всех труб. Число промежуточных труб может варьироваться в зависимости от требований по метрологическому обеспечению, предъявляемых к данному типу аппаратуры акустического каротажа. Калибровочные значения bT o(, воспроизводимые предложенным устройством в промежуточных точках калибруемого диапазона, зависят только от упругих свойств промежуточных труб и не зависят от свойств рабочей жидкости, так как пути прохождения упругих колебаний от излучателя до приемников идентичны и различаются только длиной пути в одной из труб. Другим существен894646

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 11483/75 Тираж 735 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул. Проектная, 4 ным отличием устройства от известного является то, что для воспроизведения промежуточных калибровочных значений ЬТ и qL. не нужно измерять уровень жидкости в межтрубной полости (как это делается в известном устройстве), индикатор уровня жидкости отсутствует.

Предлагаемое устройство, по срав нению с известными, позволяет повысить точность поверки и калибровки аппаратуры акустического каротажа, предназначенной для измерения интервального времени распространения

ВТ и коэффИциента затухания o(. упругих колебаний, так как увеличивает точность калибровки в точках,лежащих внутри диапазона измерений аппаратуры.

Поверочно-калибровочное устройство аппаратуры акустического каротажа, содержащее заполненные жидкостью внутреннюю и внешнюю трубы, расположенные с зазором одна в другой, причемр внутренняя труба изготовлена иэ материала, скорость распространения упругих волн в котором соответствует началу диапазона измеряемых скоростей, а наружная иэ материала, скорость распространения упругих волн в котором соответствует концу диапазона измеряемых скоростей, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности поверки и калибровки аппаратуры акустического каротажа, устройство дополнительно содержит промежуточные трубы. различного диаметра, установленные соосно между внутренней и внешней трубами, все межтрубные полости гидроизолированы между собой и соединены через разъединительные вентили с гидросистемой, причем, промежуточные трубы выполнены иэ материалов, скорости распространения упругих волн в которых увеличиваются с увеличением их диаметра и лежат в диапазоне меж20 ду скоростями внутренней и внешней труб.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе д 1. Патент CUA 9 3056464, кл. 181-5, опублик. 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 693304, кл. G 01 V 1/40, 1976 (прототип).