Устройство для импульсного ультразвукового каротажа скважин
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕ Н И Я
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 07.Ч1.1971 (№ 1664281/26 25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 22.Ч111.1973. Б1оллетень № 34
Дата опубликования описания 3!.1.1974.Ч. Кл. G Olv 1/40
Государственный камитвт
Совета Министрав СССР аа делам нзабретений и аткрытий
УДК 550.834(088.8) Автор изобретения
А. Д. Смирнов
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО
КАРОТАЖА СКВАЖИ Н
Изобретение относится к устройствам для исследования буровых скважин любых типов с целью .построения их геологических или литологических разрезов, а также установления прочностных характеристик слагающих скважину пород.
Известны устройства для импульсного ультразвукового каротажа скважин, основанные на регистрации скорости распространения или затухания упругих колебаний, состоящие из скважинного снаряда, содержащего генератор импульсов, резонансный усилитель, пьезоэлектрические излучатель и приемник упругих колебаний, и регистрирующей схемы. Недостатком таких устройств является малая разрешающая способность способа измерений и громоздкость скиажинного снаряда.
Для повышения точности, ускорения процесса измерений и сокращения размеров скважинного снаряда в предлагаемом устройстве генератор импульсов выполнен по схеме мультивибратора в автоколебательном режиме, а резонансный усилитель — по широкополосной схеме, на выходе которой включены детектор и интегрирующий каскад. Пьезоэлектрические излучатель и премник упругих колебаний выполнены каакдый, например, из пяти источников ультразвука, соединенных параллельно, и установлены в одной плоскости.
Пьезоэлектрические излучатель и приемник упругих колебаний могут быть совмещены или установлены на расстоянии один от другого не более диаметра излучателя.
Способ измерений, использованный в устройстве, основан на регистрации количества отраженной от стенок буровой скважины энергии. Величина отраженной энерпш определяется отношением волновых сопротивлений
10 жидкости, заполняlощей скважину, и гopHblx пород, слагающих геологический разрез ск13 ажиеlы. ВО 1 новос сопротивление жидl Ости в первом приближении можно считать постоянным (практически оно монотонно и нсзна15 читсльно изменяется с глубиной). Поэтому изменение величины отраженной энергии от стенок буровой скважнн определяется ф11ктпчсски изменением волновых сопроти13лений, слагающих разрез скважины пород.
20 11а чертеже прсдста13лена блок-схема оиисы13ясмОГО l строис l ва.
Устройство содержит генератор 1 импульсов, излучатель 2, звукоизолирующую прокладку 8, приемник 4, предварительный усили25 тель 5, скважинный снаряд 6, каротажный кабель 7, наземный усилитель 8, детекторный 9 и интегрирующий 10 каскады, центрирующие пружины 11, самописец 12 и регистратор 18.
Количество Отраженной акустичес1 0и энер30 гии определяется следующим образом.
В исследуемую скважину, заполненную
ЖИДКОСТЬЮ, На ТРЕХ)К!(ЛЬНО >(Кс(РОТЯЖНО. (Кс(беле 7 опускают скважинный снаряд с> в котором размещены I e IepHTop 1 ими(,1ьс013, !!3,((чатель 2, звукоизолпрующяя про(<ладка а, приемник 4 и предi)npEITeльпый мс!!Г(п(сль 5.
Трянзисторнь(!! Гепсря(ор 1 пм:(ульсo;3 «ыр»бсl! ы В я ст п мну:1ьсы и;! Г1ряжснпя с! ми,! П1 3 5(0!
20 — 50 В с частотой посылок 0,1 — 10,0 к1 ((и длитс IbuOcTblo 2 — 10 >3(((еек. Э I u Гп»п 5 Ibcbl 110ступают iin излучатель 2, прсобрязующий их в акустический c«i i(;iл. Си(и(!Г! roKO.(rii;(0 стенки скважины и частично прохо,(!!Г, испытывая преломление, «иссг!Сдус)!((О срсд3, clЯ СТИЧIIО 01 P аiK ciСТС51 И 110! I ci J ЯC! Пci ПР ПC 1!Iпк
4. Для исключения пря)!ого прохо)К1сппя сигНаЛа От ИЗЛУЧЯТЕЛЯ и ПРИСМПИ У ПО СК:)с! КППному снаряду между пимп помещена звукоизолирующая прокладка 8> изготовленная из пенопласта или специального эпокс!11но-сурикового компаунда. Излучатель и приемник из;отовлепы из пьезокерамики типа (П С, ПКД> титанат бария и др. Для изготовления сипзко-! астотпых излучателей и присмппко« могут быть использованы матери;!Лы, ос)лядающис свойст«ом мягпптострикцпп.
На приемник 4 поступя!От c»!Ir;iлы разной кратности отражения, которые складываются друг с другом и образуют единый суммарный пакет колебаний. Этот пакет преобразуется в электрический сигнал такой же формы и поступает на предварительный транзисторный усилитель 5, выполненный по схеме эмиттерного повторителя. Усилитель служит для согласования выхода приемника 4 со Входом наземного усилителя 8, устраняя влияние сосдпйительного кабеля 7. Количество GTpaii(eii!io(1 от стенок буровой скважины энсргии пропо()(ионально площади, ограниченной огибающей суммарный пакет ко1002!llili крш)ой. Для измерения этой площади к выходу усилителя
8 подключен детекторный к icKHJ, 9 и через неГO интегрирующий каскад 10 с «GKH3!>!13210II(II)l прибором. Интегрирующий каскад IIIITerpiiрует сигнал, а показ (I)HIOI((I(II приоор позволяет судить о величине отраженной якуспгческой энсргии. К Выходу интегратора можст быть подключен самописец 12, с приводом лентопротяжного механизма которого связан приводд спуско-подъемного устройстг>я скважинного снаряда. Блоки 1 — 5 сл(о!Г(!!ро!)япы В скважинном снаряде 6, блоки 8 — 10 — -В пугите регистратора 18. Скважппный снаряд 6 центрируется в скважине пружинами 11.
При регистрации отраженной от стенок скважины акустической энергии чувствительность и разрешающие возможности cilocoon измерения тем выше, чем меньше ряccT05r!rпс между излучателем и приел(пико3(и чем Вьппс частота посылок возбу)кдающих импульсов (оптимальная частота (lop)IHKH 1 — 4 л1 rj) и
1 с
cIHC10T;1 СООС113СНПЫХ !<ОЛЕОЯПИЙ ПЗЛУ IHTe 151 И ! рпсмппка (с)п(ПЗ(алш!ЯЯ частота ОЯ вЂ” 1,5л1rj
l3 3 i ВИСПМОСТП 0 1;(Иcn:«C1 Pc! СКВс!ЖИПЫ), ПОЭТОМУ В ОП ИСЫ:)с(ЕМО!! КОНСТР КЦИИ СКВЯЖИНПОГО
5 снаряда пз .. !H.!ель и приемник акустических колсоа(:и!". ряс!!оло кепы пя расстоянии 1.— 2 ел
ОД((и Oт )(РУГ()(О, «ГО ВРЕМЯ Kc(K > .!3!)ЕС!П!.!Х
KO0C l p c K!i. I!!K 3TO p ci CCT051ullC J) 2«ucJ 20 — 50 ея.
Уменьшение расстояп;(я между изг! чателем
10 и ПРИС)!НИКО)! ПОЗВО 151(.T Четко OTOu«HTb ГРс(ппцы ме)кду слоями горН !(орол, слагающих
; СОГ!Огпс!СCKuil j) ßHP03 C (132u(EI«Û,:31>i;Ce.!ßTI. !iя
Рсlз!)СЗС C!(«Hiullubl C, 10u (IPHKTuc CCI(II, I(GOO«
>(OUI i(OC10 l OT 1 — 2 Crr EI Bb((ue) > ÇunciuTe1buO
15 1 .">(спьп(11ть хlОЩПОс1 ь 13030УжДсllоших !()(Пмг(ьсо 51 коэффициент усиления усилите,(я (пракТи !ЕСК!! ДОС1 Я ТОЧЕН КОЭффИЩ!ЕНТ C СИЛЕНИЯ
l3Cer ) С ИЛИ1 Е 1:>! iO!О Тр 2 КТя В Пр ЕдЕЛ с!Х 300—
400) и ç!!ачитсльпо !(овысить сс)бсп)епные ча20 стоты излу rnтс1я и приемпика (до 1,5 л)"((). (- С . «CTI) сi i(! I5! Ис!ТСГР ЯЛ с> ОГ !баlОЩРЙ ПОЗ ВО! 5! 0Ò 3 un i! ! C 1! !10 3 llP OCT«T!> П с(3 0)IПУIО ci liliciP ЯТУРУ, Tciu КЯК ПРИ ИСПОЛЬЗОВЯНИИ ШИРОКОПОлоспо! 0 3 cl!ли! е.i5! crii.па i!)r) с мсньlпii)r кoncj)25 фицис(ITc!3(\ c.11<.;ll!51 « I«33(ep>i i 01«II \ ю схс )Iъ
НС I)хо;(Я Т 010!(!1 1!Ор )! я I «3 !I!Hi! Clil !! H, IОВ, 113Х!СРСПIIЯ В,)0МЕНПЫХ !IПТCР«i1,10В, ПJ)000PЯЗОВ iпия временны:< шггс.р«H)10!3 13 з!!Я(ение скороСТИ, СРЯВНСНИЯ с1 >(ПЛИТ! I, C! I(!(el 1013, 3сз ПО>1!1!(с(30 ния и др. Используемыс вместо нпх схемы 1c .ТЕКТИРОВЯЧ;151 (0.1ИН вЂ” ДВЯ ДИОДЯ) И ИНТСГРИрования (о (и(! — (Ве лампы u;Iu транзистора) проще !3 изг»то Ieuu(I и пала,(ке.
35 Прс.(м ст изобретения
1. Устройст«о для импульсного ультразвуко!
3010 Кс!РОТЯ)нс! CK«ciiuiili, СОС10Я(ЦСС !13 СКВЯЖИП НОГО СП с,J) 51 (с(, СОДЕРТК с((ЦЕГО ГСНСР с! ТОР ИМпульсов, резонансный успг!Птсг!ь, пьсзоэлект40 рическпе излучатель и приемник упругих колебаний, и регистрирующей схемы> отличаю(иеееся тем, !то, с целью повышения точности, ускорения u () Оц cn измсp(. ll!i !i u coKJ) яlцсп31я
Р 2 3 М С Р О !3 C K 13 c! iK I I I! I O O С П Я, ) и Д с(, С. П С j) ci T OP u ) Iпульсо««ыпо..псп по схсмс мгггьтпвибряторя
«Hl3-.околеб;!тельном режиме, рсзо:!ансный
3 СИ, I!IT<Ë(> i)I>I II;). I!ICII ПО uII!POKOI!OËOÑ!101! СХС)(С, Пс) ««(ХО (С . О I ОРОИ «КЛ Iос! СНЫ ДС! СКТОР И
rrriTe«p lip,!Оп! и!! 1(яс!
КОВ i ЛЬТРс13!33;) . СОСДII!ICI! Iil>!) !i;i f) и ° 1.! C.l b«O>:-I устапо«лспы «одной I!;!ocuocTП.
2. Устройсп)о по и. 1, от.гис(а(ои(ееея тем, ЧтО ПЬЗОЭЛСКтРпc!00.(I10 ИЗЛ «HTC;II,;r ПРИСМ!!и упругих колсба:1:(й совмеп(спы.
3.,5 стройствс) Ilo .r. 1, от rlzc!II!0!ireег)! тем, что:и зоэлектричсск:!е пзл (ятсли и прием !Пк ПР) ГИХ КОЛЕС ПИП СТЯ !!О(3,10!!I>! 1!2;) 2 C. СТ05!!!ИИ
60 o;rui! от другогo;10 бол"-с ди I)!CTpn излу !а е, i я.
394743
5олна
1 едактор А. Пейсоченко
Корректор В. Брыксина
Заказ 3518/19 Изд. М 1887 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5
Типография, пр. Сапунова, 2
I
I 1
Составитель Б. Перунов
Тсхред Л. Богданова
