Устройство поверки аппаратуры акустического каротажа

Устройство поверки аппаратуры акустического каротажа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

« > 949590 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.10.77 (21) 2531978/18-25 (511М.Nn з с присоединением заявки Йо2922446/18-25

1 (23) Приоритет—

G 01 Ч 1/40

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (33) УДК 550.83 (088. 8) Опубликовано 0708,82. Бюллетень М 29

Дата опубликования описания 070882 (72) Авторы изобретения

В.Г.Бородулин, В.Г.Рафиков и Н.Ф.Родионов

Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПОВЕРКИ АППАРАТУРЫ

АКУСТИЧЕСКОГО KAPOTAKA. Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин.

Для обеспечения требуемой точности измерения акустических свойств гор-. ных пород, определения качества цементирования скважин акустическим методом необходимы устройства поверки аппаратуры акустического каротажа, позволяющие с высокой надежностью производить настройку и поверку аппаратуры как при ее изготовлении, так и при эксплуатации в условиях, максимально приближенных к скважинным.

В известных поверочных устройствах акустического каротажа (АК)(1) и (2) сигнал от контрольного преобразователя возбуждается на ограниченном участке чувствительной поверхности приемника звука поверяемой аппаратуры, что не соответствует условиям приприема акустического сигнала в скважине. При этом в упомянутых устройствах не обеспечивается стабильность и идентичность. акустического сигнала при повторных замерах по причине непостоянства акустического контакта, а также по причине возможной неравномерности диаграммы направленности преобразователей поверяемой аппаратуры.

В устройствах поверки аппаратуры, основанных на измерениях в поверочных трубах, заполненных жидкостью, Ь3 и (4) условия возбуждения и приема акустического сигнала приближаются к скважинным. Наличие жидкости в трубах повышает стабильность передачи акустического сигнала при повторных замерах. дальнейшее повышение стабильности и идентичности воспроизведения акустического сигнала обеспечивается в устройстве 55) путем создания, внутреннего давления в трубе, уменьшающего количество и объем газовых пузырей в жидкости, вызывающих неподдающееся учету затухание акустического сигнала.

Однако все поверочные устройства на трубах громоздкие. Для поверки аппаратуры AK по нормируемому параметру (интервальному времени распространения упругих волн) необхрдимо пользоваться набором труб (минимум три) с различными скоростями распространения звука в материале труб. Вследствие малого затухания звука в трубах данные устройства поверки не могут обеспечить поверку аппаратуры AK по другому нормируемому параметру — коэффициенту затуха949590 ния звука в диапазоне его измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство поверки аппаратуры акустического каротажа, основанное на имитации затухания и временного запаздывания акустического сигнала при распространении в исследуемой среде с помощью электронной схемы. Устройство содержит контрольные преобразователи, формирователь входного сигнала, формирователи временных задержек, блоки возбуждения контрольных преобразователей-излучателей и калибровочные аттенюаторы, при этом вход формирователя входного сигнала подключен к контрольному преобразователю-приемнику, а выход — к входу

1О

15 формирователя временных задержек, выходы которых соединены через блбки возбуждения контрольных преобразователей-излучателей и калибровочные

20 аттенюаторы с контрольными преобраэователями-излучателями.

Время задержки между импульсами, поступающими на блок возбуждения, а также амплитуда сигнала контрольных преобразователей-излучателей плавно регулируется в необходимых пределах.

Тем самым обеспечивается поверка из25 мерительного канала, аппаратуры акус-30 тического каротажа (АК) по временным и амплитудным параметрам акустического сигнала (6).

Однако в известном устройстве амплитуда акустического сигнала, подаваемого на преобразователи аппарату,ры акустического каротажа, определяется только параметрами блоков возбуждения и аттенюаторов и не зависит

35 от амплитуды сигнала излучателя аппа-40 ратуры, что приводит к разрыву полного цикла поверки всего приемо-излучающего и измерительного тракта аппаратуры акустического каротажа, т.е. сужается диапазон поверяемых парамет-45 ров. Нарушение условий формирования акустического сигнала по сравнению со скважинными при одностороннем контакте контрольных преобразователей со скважинным снарядом, как это .имеет место в устройстве-прототипе, снижает.достоверность и точность поверки аппаратуры.

1

Кроме того, подобная. конструкция не позволяет обеспечить стабильность акуотического контакта между контрольным преобразователем и преобра55 зователем поверяемой аппаратуры. Акустический контакт контрольного преобразователя осуществляется с ограниченным участком чувствительной пЬверхности преобразователя поверяемой аппаратуры, и, кроме того, не воспроизводятся условия передачи и приема акустического сигнала в скважи- 65 не, представляющей собой цилиндрическую границу раздела двух сред.

Цель изобретения — расширение диапазона и повышение точности поверки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство .поверки аппаратуры акустического каротажа, содержащее контрольные преобразователи, формирователь входного сигнала, формирователи временных задержек, блоки. возбуждения контрольных преобразователей-излучателей и калибровочные аттенюаторы, при этом вход формирователя входного сигнала подключен к контрольному преобразователю-приемнику, а выход — к входу формирователя временных задержек, выходы которых соединены через блоки возбуждения контрольных преобразователейизлучателей и калибровочные аттенюаторы с контрольными преобразователями-излучателями, дополнительно снабжено нормирующим блоком, а контроль- ные преобразователи размещены в узлах ориентации, причем вход нормирующего блока подключен к выходу контрольного преобразователя-приемника, а выход — к управляемому входу блока возбуждения.

Узлы ориентации, расположенные напротив преобразователей аппаратуры акустического каротажа, выполнены в виде герметичных контейнеров кольцевой формы с внутренней оболочкой из эластичного материала, и каждый из них снабжен устройством для поддержания гидравлического давления.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 — конструкция узла ориентации. Устройство поверки содержит контрольный преобразовательприемник 1, формирователь 2 входного сигнала, формирователи 3 и 4 временных задержек, блоки 5 и 6 возбуждения контрольных преобразователейизлучателей, контрольные преобразователи-излучатели 7 и 8, калибровочные аттенюаторы 9 и 10, нормирующее устройство 11.

Нормирующее устройство 11 может состоять из схемы 12 выделения сигнала, соответствующего первому полупериоду колебания интегратора 13 амплитуды первого полупериода, регулирующего элемента 14, например усилителя постоянного тока. .Кояструкция узла ориентации контрольных преобразователей как излучателей 7 и 8, так .и приемников 1 одинаковая. Узел ориентации (фиг.2) состоит из наружного корпуса 15, эластичной оболочки 16, дисков 17, крепящих эластичную оболочку 16 к наружному корпусу 18, двух кранов

18, электрического разъема 19. Объем, образованный наружным корпусом 15 и эластичной оболочкой 16, заполняет949590 ся жидкостью. Между корпусом 15 и оболочкой 16 находится контрольный преобразователь 20.

Устройство работает следующим образом.

При поверке контрольные преобразователи устанавливаются непосредственно над преобразователями 21 и 22 скважинного прибора 23 (фиг.1) аппаратуры AK. К одному из кранов 18 подсоединяется насос, создающий избыточ-10 ное давление жидкости во внутренней полости контрольного, преобразователя.

Размеры эластичной оболочки 16 выбраны так, что при атмосферном давлении оболочка с небольшим натягом охваты- 15 вает поверяемый преобразователь.

Под действием избыточного давления жидкости корпус 15 вместе с контрольным преобразователем 20 занимает концентрическое положение относительно поверяемого преобразователя, обеспечивая тем самым качественное центрирование преобразователей скважинного прибора относительно контрольных, имитирующих цилиндрическую поверхность скважины. В этом случае создаются условия геометрического подобия распространения и приема акустического сигнала в скважине.

Стравливание возможных пузырьков воздуха из жидкости производится через второй кран 18. Слой жидкости, находящийся под давлением, резиновая оболочка 16 создают стабильный акустический контакт контрольных преобразователей с поверяемыми преобразователями, обеспечивая идентичный акустический сигнал при повторных установках контрольных преобразователей.

В связи с тем, что упругая о6олочка 16 при атмосферном давлении плотно облегает поверяемые преобразователи, при снятии и установке иэ внутренней полости контрольного преобразователя выкачивается жидкость.

Диаметр эластичной оболочки 16 увеличивается, обеспечивая тем самым свободную установку контрольных преобразователей.

При поверке акустический сигнал, излучаЕмый преобразователем-излучателем 21 скважинного прибора 23, 35

45 принимается контрольным приемником 1.

Электрический сигнал, соответствующий акустическому, через формирователь 2 входного сигнала запускает формирователи 3 и 4 временных задержек и одновременно поступает на нормирующее устройство 11. Выделенная амплитуда первого полупериода интегрируется в интегратора 13 нормирую55щего устройства. Напряжение с выхода интегратора 13 устанавливает выходное напряжение регулирующего элемента 14 нормирующего устройства 11 пропорционально величине акустического 65 сигнала преобразователя- излучателя

21 поверяемой аппаратуры AK. Напряжение с выхода нормирующего устройства 11 определяет величину сигнала, создаваемого блоками 5 и 6 возбуждения в контрольных преобразователяхизлучателях 7 и 8. Усиленные в скважинном приборе сигналы подаются в наземную аппаратуру АК, в которой производится вычисление разницы времен прихода сигнала на приемники поверяемой аппаратуры, а также отношения их амплитуд.

Поверка метрологических возможносгей аппаратуры по измерению скорости распространения и затухания акустического сигнала обеспечивается соответствующими переключениями в формирователях 3 и 4 временных задержек и в калиброванных аттенюаторах 9 и

10, позволяющих задавать неограниченг ное число эталонных значений интервального времени и коэффициента затухания по всему диапазону измерений.

Таким образом, использование контрольных преобразователей обеспечивает поверку аппаратуры AK одновременно по кинематическим и динамическим параметрам в любом необходимом диапазоне измеряемых величин путем задержки с помощью электронной схемы момента возбуждения контрольных преобразователей и регулировки величины их сигнала.

Стабильность и идентичность воспроизведения поверочным устройством эталонных значений акустического сигнала при повторных замерах достигается постоянством акустического контакта между контрольными преобразователями и прЕобразователями поверяемой аппаратуры. Акустический контакт производится через слой жидкости и тонкий слой эластичного материала.

При этом жидкость в контейнере преобразователя находится под давлением, воздух удален из контейнера преобразователя.

Устройство поверки аппаратуры акустического каротажа не сложно в эксплуатации, портативно, может использоваться как при поверке в лабораторных условиях, так и при настройке аппаратуры перед работой на скважине в натурных условиях.

Формула изобретения

1. Устройство поверки аппаратуры акустического каротажа, содержащее контрольные преобразователи, формирователь входного сигнала, формирователи временных задержек, блоки возбуждения контрольных преобразователей-излучателей и калибровочные аттенюаторы, при этом вход формирователя входного сигнала подключен к 949590 контрольному преобразователю-приемнику, а виход — к входу формирователя временных задержек, выходы которых соединены через блоки возбуждения контрольных преобраэователейизлучателей и калибровочные аттенюаторы с контрольными преобразователями-излучателями, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности поверки, оно снабжено норми- -10 рующим блоком, а контрольные преобразователи размещены в узлах ориентации, причем вход нормирующего блока подключен к выходу контрольного преобразователя-приемника, а выход. — )5 к управляемому входу блока возбуждения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узлы ориентации, расположенные напротив 20 преобразователей аппаратуры акустического каротажа, выполнены в виде герметичных контейнеров кольцевой формы с внутренней оболочкой иэ эластичного материала, и каждый иэ них снабжен устройством для поддержания гидравлического давления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9 516009, кл.G. 01 V 1/40, 1974.

2. Патент США 9 3145365, кл.340-5, опублик. 1964.

3. Авторское свидетельство СССР

9 551578, кл.G 01 V 1/40, 1974.

4. Патент США Р 3056464, кл.181-102, опублик. 1962.

5 ° Авторское свидетельство СССР

М 641376, кл.G 01 Ч 1/40, 1975.

6. Патент CIA М 2944621, кл. 340-155, опублик. 1960 (прототип).