Изолятор для скважинных приборов акустического каротажа Советский патент 1984 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к геофизическим приборам, предназначенным для исследования скважин методом акустического каротажа. Известен акустический изолятор, выполненный из двух труб, труба в трубе, со сквозными поперечными пазами, расположенными в шахматном порядке. Зазор между трубами и пазы в них заполнены материалом с малой скоростью распространения упругих волн, например, резиной 1. Известен также акустический изолятор, выполненный в виде трубы, прорезанной наружными и внутренними спиральными канавками, заполненными материалом с большим удельным весом и низким модулем упругости 2. Наиболее близким техническим решением является акустический изолятор, состояший из стальной цилиндрической спирали, внутри которой расположены на определенном расстоянии герметичные стальные диски, имеющие внутри врздущную полость. Эти диски связаны между собой и с цилиндрической спиралью эпоксидной или кремнийорганической смолой с наполнителем 3. I J Недостаток этих изоляторов состоит в их низкой эффективности. Цель изобретения - улучшение звукоизоляционных свойств и придание изолятору акустической прозрачности. Поставленная цель достигается тем, что изолятор для скважинных приборов акустического каротажа, состоящий из стальной спирали, выполнен в виде п первых спиралей с одинаковым направлением навивки, и п вторых спиралей с противоположным направлением навивки, где п 1,2,3,..., первые и вторые спирали выполнены с одинаковым диаметром или касаются друг друга внутри или снаружи, причем в узлах пересечения спирали жестко скреплены. На фиг. 1 приведен пример выполнения изолятора для скважинных приборов акустического каротажа, вид спереди; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - другой пример выполнения изолятора; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3. В первом случае (фиг. 1) изолятор содержит две наружные цилиндрические спирали 1 с правой навивкой со средним диаметром dcH и шагом hy и две внутренние цилиндрические спирали 2 с левой навивкой со средним диаметром и шагом hg. Спирали из стальной круглой проволоки. В местах пересечения витки внутренних и наружных спиралей скреплены между собой сваркой. Во втором случае (фиг. 2) изолятор содержит две спирали 1 с правой навивкой и две спирали 2 с левой навивкой. Все спирали имеют одинаковое квадратное сеченив, шаг шавивки h и средний диаметр dc. Правые пирали проходят через левые и образуют перфорированную трубу. Такой изолятор может быть изготовлен литьем или из трубы фрезерованием. В случае необходимости увеличить прочность изолято,ра число спиралей, составляющих изолятор, увеличивают. Действие изолятора основано на известном принципе удлинения пути пробега упругой волны по виткам спиралей за счет чего уменьшается скорость распространения упругой волны вдоль изолятора. При щаге спирали h, длине 1, среднем диаметре dc увеличение длины пробега волны в акустическом изоляторе выражается формулой ) Кажущаяся скорость V определяется формулой Voh /llrdc)24-b УО - скорость распространения волны в материале изолятора. Шаг спирали определяется выражением, получаемым из (2.) V УО V где - эмпирический коэффициент, учи тывающии, что упругая волна распространяется по виткам спирали не по винтовой линии, а путем многократных отражений от поверхностей, образующих витки цилиндрических спиралей. При мм, Vo 5500 м/с, V 1200 м/с шаг винтовой цилиндрической спирали мм. При прохождении упругой волны по изолятору последняя сильно ослабляется по следующим причинам: цилиндрические спирали имеют по всей своей длине радиус искривления, вследствие чего упругая волна распространяется путем многократных отражений от поверхностей, образующих цилиндрическую спираль, а многократные отражения интерферируют между собой и рассеиваются в материале спирали; конструкция изолятора дает возможность не в ущерб прочности выполнять его из цилиндрических спиралей, имеющих в поперечном сечении размеры намного меньще 1/4 длины волны, излучаемой генератором скважинного прибора, что затрудняет прохождение упругой волны по спирали изолятора. Испытания изолятора, по конструкции соответствующего изображенному на фиг. I и выполненного из стальных спиралей диаметром 4 мм с Ни 30 мм, hj 23,5 мм, dcH 36 мм, dcB 28 мм и длиной 1 91 мм показали, что по затуханию он превосходит более чем в 20 раз близкий по размерам резиновый изолятор по частоте 25 кГц по первому вступлению упругих волн, а по максимальной амплитуде полного сигнала в 2,6 раза и имеет скорость распространения первого вступления упругой волны |110 м/с.

Изолятор, имея большое затухание упругой волны, скорость распространения волны меньшую минимальной скорости ее распространения в буровом, растворе (равной 1300 м/с), размеры сечения составляющих его цилиндрических спиралей много меньше 1/4 длины волны и отверстия, образованные пересекаюш,имися витками цилиндрических спиралей, с размерами, соизмеримыми с длиной волны, излучаемой генератором скважинного прибора, практически не вносит искажений в процесс распространения волн по скважине, в том числе и гидроволны, и обладает акустической прозрачностью в любом направлении, что позволяет размещать в нем акустические приемники и обеспечивать качественный прием поперечных, продольных и гидроволн без интерференции волн на элементах обрамления акустических приемников в низкоскоростных разрезах.

Акустический изолятор в сравнении с известными металлическими изоляторами обладает малой металлоемкостью и весом. Последнее улучшает эргономические характеристики скважинного прибора с таким изолятором.

Конструкция изолятора позволяет изготавливать его со скоростями распространения по нему упругой волны в диапазоне от 500 до 3000 м/с. Необходимая скорость волны по изолятору обеспечивается выбором нужного расчетного шага стальных цилиндрических спиралей.

Изолятор может найти применение в качестве эталонов скорости распространения и большого затухания первого вступления упругой волны для проверки различной акустической аппаратуры. Скорость распрост ранения и затухание упругой волны по первому вступлению в изоляторе определяютсй его геометрическими размерами, которые пренебрежимо мало меняются в стали при изменении температуры и влажности окружающей среды.

ИЗОЛЯТОР ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ А КУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, состоящий из стальной спирали, отличающийся тем, что, с целью улучшения его звукоизоляционных свойств и придания изолятору акустической прозрачности, он выполнен в виде п первых спиралей с одинаковым направлением навивхи и п вторых спиралей с противоположным направлением навивки, где п 1,2,3,..., первые и вторые спирали выполнены с одинаковым диаметром или касаются друг друга внутри или снаружи, причем в узлах пересечения спирали жестко скреплены. (Л о о О) со 00

Л- А

Фиг. 2