Скважинный прибор акустического каротажа Советский патент 1983 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к технике геофизических исследований геологоразведочных скважин. Известно несколько вариантов компоновки скважинного прибора, включающего трехэлементный акустический зона с , приемником и излуч1ателями, разцеленными акустическими изоляторами,, центрирующие устройства и электронную схему,, содержащую генераторный и усилительный блоки. Конструктивное. выполнение, параметры и взаимное расположение основных узлов скважинного прибора акустического каротажа определяют в значительной мере диапазон и точность регистрируемых параметров горных пород.: Известен скважинный прибор акустического каротажа СПАК-4, содержащий следующие основные узлы, расположенные сверку вниз (со стороны подсоединения кабеля): генераторный электронный блок, два излучателя и приемник, разделенные акустическими изоляторами, усилительный электронный блок. Акустические изоляторы выполнены в виде обрезиненной стальной трубы с расположенными вщахматном порядке поперечными сквозными пазами. Центрирующие устройства в виде резиновых стержней устанавливаются перпендикулярно оси прибора в несколько ярусов l . Ограничения применения этого сква- жинного прибора вызваны недостаточной эффективностью акустических изолято- ров, не позволяющей производить измерения в породах, в которых скорости piac пространения упругих волн ниже 2300 м/ Например, в слабо уплотненных глинах), низким качеством центрирования прибора обусловленным применением нежестких центраторов, увеличением длины и массы прибора за счет разделения электронной схемы н. блок генератора и блок усилителя, разнесенных выше и ниже акустического зонда. Известно устройство для центрирования приборов акустического каротажа, содержащее более жесткие центраторы рессоры с подвижными втулками, установденными на трубках по концам прибора, причем центратор со стороны приемника отделен дополнительным акустическим изолятором t 1 Недостатки такой компоновки прибора акустического каротажа обусловлены вынесением центраторов за пределы акусти ческого зонда и электронного блока и установкой дополнительного акустического изолятора. Увеличение расстояния между верхним и нижним центраторами, а также общей длины прибора и его массы ведет к возрастанию прогиба акустического зонда, смещению излучателей и приемникас оси скважины и снижению точности регистрации параметров пород. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является скважинный снаряд акустического каротажа, в котором излучатель и приемники разделены акустическим изолятором, собранным из элементов типа позвонков и установлены внутри параллельно состыкованного второго акустического изолятора в виде, трубы, прорезанной сквозными поперечными пазами с щахматным расположениемнесущей конструкции акустического зонда. Блоки электронной схемы и рессорные цент|раторы вынесены за пределы акустического зонда З. . Недостатки этого скважинного прибор заключаются в сложности конструкции акустического зонда, недостаточной эффективности наружного акустического изолятора, увеличении длины и массы прибора за счет размещения части электронной схемы и одного из центраторов ниже акустического зонда, что ведет к ухудщению центрирования и снижению точности регистрируемых параметров пород. Цель изобретения - расщирение диапазона и повышение точности определения регистрируемых параметров горных пород. Поставленная цель достигается тем, что в скважшшом приборе, содержащем трехэлементный .акустический зонд с при емником и излучателями, разделенными акустическими изоляторами, центраторы и электронную схему, приемник размещен в нижней части прибора и отделен от ближнего к нему излучателя последовательно состыкованными акустическим поглотителем и акустическим изолятором, один из центраторов установлен на акустическом изоляторе и отделен от приемника акустическим поглотителем, а электронная схема размещена в верхней части прибора. Акустический поглотитель вьшолнен в виде соединенных на резьбе обрезинен- ных секций с глубокой проточкой, разделяющей соединительные элементы в форме стаканов, дно и цилиндрические стенки которых имеют ряды сквозных отверстий. На фиг. 1 изображен скважинный прибор, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1. В верхней части скважинного прибора (фиг. 1) в едином охранном кожухе расположен электронный блок 1, содержа щий электронную схему возбуждения излу чателей 2 и 3 и усилитель. Электронный блок 1 имеет головку для соединения с. кабельным наконечником, а внизу он сочленяется с зондовой частью. Акустический зонд имеет два излучателя 2 и 3 и приемник 4, разделенные акустическими изоляторами 5 и 6, и акустическим изолятором-поглотителем 7, выполняющи роль несущей-конструкции. Акустический изолятор 5, установленный в пределах pacctoяния между излучателями 2 и 3 (базы зонда), представляет собой двухтрубную конструкцию с расположенными в шахматном порядке поперечными сквоз ными пазами. Внутри и снаружи конструк ция покрыта слоем резины, заполняющей пазы и зазоры в ней. Акустические изоляторы 6 и 7, расположенные в пределах расстояния между приемником 4 и ближним к нему излучателем 3 (длины зонда), представляют собой комбинацию изоляторов различных. типов. По устройству изолятор 6 идентичен изолятору 5. Они .являются преимущественно линией задержки для волны-помехи. Назовем их акустическими изоляторами в отличие от акустического изсмхятора-поглотителя 7, который обладает высокой эффективностью поглощения распространяющейся по нему упругой волной. Прибор снабжен жесткими центрирукх щими устройствами 8 рессорного типа, одно из которых установлено на акусти- ческом изоляторе 6 и отделено от прием ника акустическим поглотителем 7. Друго центрирующее устройство размещено на охранном кожухе электронного блока 1. При необходимости на электронном блоке может быть размещено третье центрирующее устройство для обеспечения более на дежного удержания прибора на оси скважин с болыиими углами наклона. Акустический изолятору-поглотитель 7 (фиг. 2) выполнен в виде соединенных между собой секций 9, образующих метал лический каркас. Каркас опрессован резиной 1О, обладающей .звукопоглощаюшими свойствами. Секция 9 имеет глубокую кольцевую проточку 11, разделяющую резьбовые соединительные элементы 12 и 13 в форме стаканов. Дно стаканов и их цилиндрические стенки имеют ряды сквозных отверстий 14. Акустический по,глотитель имеет центральное отверстие J.5 для трассирсзки через него соединительных проводов. Длина этого «цсустического поглотителя выбирается равной 0,2-О,5 antiны зонда S из условия необходимой степени ослабления щумов и всмшы-помехи. Его, эффективность обеспечивае1х;я за счет удлинения пути пробега упругой волны, многократного отражения и рассеяния ее на границах с различной акустической жест костью, а также значительного поглетцения войн в широкой полосе частот благодаря чередованиям суженных и увеличенных ; по диаметру элементов каркаса. Эффекти ность поглощения волн поаьпиается за счет обрезиновки каркаса. Трассировочные провода 16 (фиг. З) от приемника 4 к электроннстлу блоку 1 проложены в центральном отверстии 15 акустических изоляторов 5-7. Провода 16 приемного тракта экранированы от .тапучателей 2 и 3 и прюводов 17, соединяющих их с электронным блоком 1 и проложенных в канале 18 внещней обрезинов- ки изолятора 5. В качестве электромагнитного экрана используется двухтрубный стальной каркас 19 двухтрубного акустического изолятора 5. На фиг.. 4 показан узел сочленения зондовой части прибора с электронным блоком 1. Стыковочные элементы 2О и 21 механически соединены накидной гайкой 22. Узел герметизируется уплор. нительными кольцами 23. Электрическое соединение осуществляется через две группы штепсельных разъемов, включак щих контактные штыри 24 и контактные гнезда 25. Контгистные щтыри 24 совме- щены с герметичными электроводами, отделяющими воздушную полость внутри охранного кожуха электронного блока 1 от заполненнсА электроизоляционной жидкостью 26 полости со скважинным дав- ; лением. Для повьщ1ения надежности эл;ранирования контактные группы разъемов приемно-усилителъного и излучающего трактов разнесены по диаметру к длине прибора и размещены в торцовых частях ступенчатых стыковочных элементов 20 и 21, которые имеют центральные 27 и 28 и внешние 29 и 30 отверстия, реизделенные металлической стенкой. Измерения производятся при подъеме прибора в скважине. Получатели 2 и 3 возбуждаются поочередно токовыми импульсами. Приемник 4 воспринимает все типы 51О возбуждаемых иэлучагепями в скважине упругих волн; и том числе распросграняюшиеся по стенке скважины {регистрируемый полезный/сигнал), промывочной жиц- кости (гидроволна), корпусу зонда (волнапомеха), а также шумы от движения при)бора. Время прихода полезного сигнала зависит от скорости распространения упругих волн в породе и промывочной жидкости, размеров акустического зонда и диаметра скважины, В приборе .акустического каротажа на головных волнах должна обеспечиваться возможность реги отрации полезного сигнала во всем диапа- зоне вплоть до времени прихода гидроволны В Известных приборах на основе жестких акустических изоляторов скорость волныпомехи по корпусу зонда превышает скорость гицроволны (их значения 2200 м/с н 1650 м/с соответственно). . В предлагаемом приборе волна-помеха по корпусу зонда ослабляется по амплитуде до уровня механических шумов от движения прибора и задерживается по времени до прихода гидроволны,, что достигнуто благодаря комбинированию после довательно состыкованных акустического изолятора иакустического поглотителя. Значительно снижен уровень шумов от прибора в скважине, что обеспечено размещением узла приемника в нижней части прибора и повышенной поме хозащищенностью его выполнения. Надеж86кое экранирование линии связи приемноусилительного тракта делает наводку от импульса возбуждения излучателей по длительности меньше времени прихода полезного сигнала в самых высокоскоростных породах. Это обеспечивает возможность регистрации пластовых скоростей во всем диапазоне вплоть до их значений в промывочной жидкости. Размещение электронной схемы возбуждения и злучателей и усилителя в едином охранном кожухе, установка одного из центратов на акустическом изоляторе в пределах длины акустического зонда снижает длину и мае-су прибора, улучшает качество центрирова- ния. Последнее обеспечивает повьпиение качества регистрируемых временных и амплитудных параметров, причем наиболее ярко это проявляется в наклонных скважинах и в разрезах с большим затуханием упругих волн, например трещинных коллекторах и слабо уплотненных глинах. В Целом все это обеспечивает улучшение метрологических и эксплуатационных характеристик скважинного прибора акуотического каротажа, расширяет область его применения для решения различных геологических задач, в частности, для качественного выделения трещинных коллекторов, выделения зон аномально высоких пластовых давлений, определения величины поровых давлений.

1. СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащий трехэлементный акустический зонд с приемник м { и излучателями, разделен-. ными акустическими изоляторами, центраторы, электронную схему, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности определения регистрируемых параметре горных пород, приемник размешен в нижней части прибора и отделен от ближнего к нему излучателя пЪследовагельно состыкованными, акустическим поглоти- телем и акустичес|сим изолятором, один из центраторов установлен на акустичес ком изолятор и отделен от приемника акустическим поглотителем, а элежтрон- ная схема размещена в верхней части прибора, 2. Г рюбор по п. 1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что акустический поглотитель выполнен в виде жестко соединенных обрезиненных секций с глубокой проточкой, {йзделяюшей соединительные элементы в форме стаканов, дно и цилиндрические стенки которыхимеют ряды сквозных отверстий. сл 00 Oi

Фиг.1

fu2.2

fS

иг.З

29

Фиг: