Скважинный датчик для геофизических исследований

 

Использование: в области геофизических исследований массива горных пород, в том числе при определении их свойств и состояния. Сущность изобретения: датчик с активным элементом 1 и эластичной оболочкой 4 снабжен устройством для фиксации эластичной оболочки. Последнее выполнено в виде двух щечек 6 со стойками 8. Жидкость подают в оболочку 5 через штуцер 9 и патрубок 10. Активный элемент акустически развязан от полой опоры 2. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в массиве горных пород и может быть использовано для определения свойств и состояния горных пород в массиве.

Известно устройство, содержащее датчик упругих колебаний, возвратную и прижимную пружины, клиновую пару со штоком [1] .

Недостатком данного устройства является низкая достоверность полученных результатов ввиду случайности акустического контакта датчиков со стенкой скважины, что влечет за собой искаженный прием упругих колебаний.

Известно также устройство, содержащее активный элемент, эластичную оболочку с жидкостью, устройство для фиксации эластичной оболочки, толкатель и кабель [2] .

Однако оно обладает низкой достоверностью, так как внутри эластичной оболочки находятся механические узлы, которые при перемещении полусфер для достижения контакта со стенками скважины влияют случайным образом на излучаемый сигнал (в частности, по диаграмму направленности). Это зависит не только от расстояния между механическими узлами и излучателем, но и от расстояния до стенок скважины и наличия мелкого шлама, оставшегося после бурения на стенках скважины или случайно попавшего, а также от взаимного расположения различных частей механических узлов, так как не осесимметричны. Поэтому достоверность измерений, проводимых таким образом, весьма низка. Внутри эластичной оболочки, заполненной жидкостью, находится только активный элемент и щечки находятся на фиксированном расстоянии, а акустический контакт выбирается только путем регулировки давления жидкости.

Цель изобретения - повышение достоверности проводимых измерений и упрощение конструкции.

На чертеже изображен общий вид скважинного датчика.

Устройство содержит активный элемент 1, расположенный на одном конце полой опоры 2 и электрически соединенный кабелем 3, проходящим внутри полой опоры с электрическим разъемом 4. В то же время этот же конец полой опоры 2 закрыт эластичной оболочкой 5, включающей в себе активный элемент 1. Активный элемент 1 и эластичная оболочка 5 заключены между резиновыми щечками 6, включающими в себя металлические диски 7, соединенные между собой стойками 8. Штуцер 9, соединенный с полой опорой 2, и патрубок 10 размещены на дополнительной щечке 11. Второй торец полой опоры герметично закрыт герметизированным держателем 12 под досылочную штангу для установки датчика в скважину 13.

Работу устройства можно пояснить следующим образом.

Собранный скважинный датчик помещается в скважину 13 посредством штанги, установленной в держателе 12. Первая резиновая щечка 6 при продвижении датчика в скважину прочищает ее стенки от буровой мелочи, совершая возвратно-поступательные движения. Установив датчик на заданной глубине через подключенный к штуцеру 9 шланг, нагнетают жидкость (в качестве которой может быть использована вода) до полного облегания эластичной оболочкой 5 стенок скважины 13 и щечек 6. В этом случае своеобразным протектором такого датчика является слой воды (от активного элемента 1 до стенки скважины 13) и толщина эластичной оболочки. Ввиду того, что толщина эластичной оболочки существенно меньше излучаемых длин волн, то ею можно пренебречь. Регулируя давление жидкости, добиваются более плотного контакта эластичной оболочки 1 со стенкой скважины 13. Оболочка 5 ввиду своей эластичности и малой толщины (в качестве такой оболочки можно использовать детский воздушный шарик) плотно огибает оставшиеся неровности стенок скважины, а поэтому площадь соприкосновения больше. Зафиксировав заданное давление в эластичной оболочке, фиксируется акустический контакт. Следовательно, при переустановках датчика, доводя давление до первоначального, можно судить об акустическом контакте, как тождественном с первоначальным.

Используя скважинный датчик такой конструкции, можно получить более достоверные результаты измерений при прозвучивании и сопоставимые как друг с другом, так и с экспериментами и исследованиями, проводимыми на различных объектах разными исследователями. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1441066, кл. G 01 V 1/40, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР N 1229704, кл. G 01 V 1/40, 1984.

Формула изобретения

1. СКВАЖИННЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, содержащий активный элемент, размещенный в эластичной оболочке, которая заполнена жидкостью, устройство для фиксации эластичной оболочки, толкатель и электрический кабель, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений и упрощения конструкции, он дополнительно содержит штуцер с патрубком и электрический разъем, при этом устройство для фиксации эластичной оболочки выполнено в виде соединенных стойками опорных щечек, а толкатель - в виде соосно соединенных через дополнительную опорную щечку герметизированного держателя и полой опоры, на дополнительной опорной щечке закреплены штуцер и электрический разъем, электрический кабель и патрубок размещены в полой опоре, при этом активный элемент закреплен на втором конце полой опоры и акустически развязан от нее.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что опорные щечки выполнены в виде резиновых прокладок диаметром, равным диаметру скважины, размещенных между двумя металлическими дисками меньшего диаметра.

3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что активный элемент выполнен сферическим или цилиндрическим и расположен соосно с полой опорой.

РИСУНКИ

Рисунок 1