Устройство для межскважинного прозвучивания Советский патент 1984 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к устройст вам для межскважинного прозвучивани рудных, нефтяных и газовых скважин иможет быть использовано при инженерных изысканиях. Известен способ и устройство для межскважинного прозвучивания, основанные на передаче сигналов от одно скважины к другой. В качестве источ ника возбуждения колебаний в одной из скважин производят взрь1в с помощ например, детонирующего шнура длино 5-8 м. Трехкомпонентный приемник или приемник давления помещен в дру гую скйажину lj . Недостатком этого устройства является метод возбуждения колебаний. Известии также установки для меж скважинного прозвучивания, в которы в качестве источника упругих колеба НИИ волн используют источники непре рывного типа, работающие в непрерыв ном режиме (аппаратура МП-1 Казахского филиала ВИРГ). Используется интерференция волн и измеряется амп литуда колебаний 2j и sj , Иедостаткам-г этих установок явля ются невозможность измерения времен распространения волн и невозможност учета влияния горных пород на излучение и прием упругих волн без привлечения данных других методов. Известен ультразвуковой импу Ььсный способ исследования буровых скважин и устройство для его осуществления, в котором электрический импульс возбуждается на двух значениях - фиксированных частот Т и f 5 причем частоты выбираются кратньичи одна к другой 4j . Однако способ и устройство предназначены для акустического каротажа скважин, вследствие чего излучатели и приемники размещены в одной скважине на расстоянии не более 1-2 м, длины волн десятки сантиметров, выбор рабочих частот ограничен соотношением V ; де d - диаметр излучателя или приемникаV - скорость упругих волн А . Кроме того, использование устройства ограничено акустическим каротажем и не может быть применено дг1я изучения межскважинного простра ства. 0 Наиболее близким к изобретению по TexHi-гческой сущности является устройство для межскважинного прозвучивания, содержащее сквалшнный приемник, излучатель упругих колебаний электрогидравлического типа с электродами и наземную регистрирующую аппаратуру sj. Недостатками известного устройства является ограниченный диапазон частот, нестабильность излучения и низкая точность получаемых результатов . Целью изобретения является повышение точности измерения упругих и поглощающих горных пород. Поставленная це 1ь достигается тем, что в устройстве для межскважинного прозвучивания, содержащем электрогидравлический излучате-пь, приемник и наземную регистрирующую аппаратуру электрогидравлический излучатель йыполнен в виде двух излучателей, высокочастотного и низкочастотного, представляюищх собой два коаксиальных электрода, помещенных в две неодинаковые резонансные камеры, при этом высокочастотный излучатель размещен в меньшей- камере, а низкочастотный - в большей, приемник выполнен; в виде двух цилиндрических пьезоэлементов, которые размещены в резонансных камерах, с общим корпусом, заполненным жидкостью, при этом цилиндрические пьезоэлементы обращенными один к другому основаниями соединены с элементом крепления, связанным с корпусом камер, другие основания пллиндрических пьезоэлементов соединены с крыпжами одинаковой массы, имеюп1ими сквозные отверстия неодинакового диаметра и цилиндрические трубки, являющиеся продолжением сквозных отверстий неодинаковой длины. I На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для межскважинного прозвучивания, на фиг. 2 - блок излучателя; на фиг. 3 - блок приемника. Устройство для межскважинного прозвучивания содержит скважинньш источник 1 упругих волн, состоявши по крайней мере из двух резонансных излучателей, сквАжинный приемник 2, блок 3 управления накопителем, переговорное устройство с линией 4-5 синхронизации, блоки 6 питания, генератор 7 марок времени, микрофон 8 для разметки магнитной ленты, двухдорожечный магнитный регистратор 9, распределительную панель 10 с входным делителем напряжения, блок 11 фильтров, двухлучевой осциллограф 12 для визуального контроля и оптической регистрации, схему 13 синхронизации осциллографа и фоторегистратор 14. 1 Излучатель (фиг.2) и приемник (фиг.З) выполнены из двух преобразователей, работающих в резонансном режиме на частотах 600 и 1300 Гц. При этом выбор рабочих частот ограничен соотношением V ничен соотношением f -гт, где f частота; d - диаметр сквахшны и V .скорость продольных волн в жидкости Контейнер 15 излучателя (фиг.2) .состоит из двух камер 16 и 17, при этом используется известньй принцип резонатора Гельмгольца, в соответст вии с которым объем резонатора, имею щего отверстия 18 и 19с плоскостью сечения 5 и длиной L , выбирается по формуле где ft - сжимаемость; p - плотность среды и i - частота излучателя. Эти же отверстия служат и для выпуска пузырьков газа, образующихся при ра ряде.. На электрод 20 первого преобразо вателя надет электрод 21 второго преобразователя с охранными жаросто кими изоляторами-трубками 22 и 23. Приемник (фиг.З) состоит из двух преобразователей, помещенных в емкость 24, заполненную маСлом. Камеры 25 первого и второго преобразователей разделены общей крышкой 26 которая крепится с помощью жесткого элемента 27 крепления к крышке 28 емкости 24. Цилиндрические пьезоэлементы 29 первого и второго преобразователей имеют одинаковые геометрические раз меры, при этом наружные и внутренни электроды электрически соединены цилиндры закрыты крышками 30 одинаковой массы с отверстиями 31 разной длины В) и 6 , при этом длина отвер тий выбрана в соответствии с рабочи частотами, согласно приведенной фор муле. Выбор одинаковых геометрических размеров активных элементов и массы крышек обусловлен необходимостью исключения вертикальных колебаний кабеля. Компенсация вертикальных колебаний происходит за счет того, что нижний и верхний цилиндры механически колеблятся в противофазе, а электрически соединены параллельно. Стабильность излучаемого сигнггла повышена за счет того, что в каждом излучателе эмперически подобраны соотношения площади S соприкосновения электролита с электродом, энергии излучения Е, времени разряда Т и сопротивления электролита R(Т). При использовании тиристора в качестве разрядника скорость нарастания TOKadi /jt является сложной функцией параметров Е, Т, 5 и R (Т). Стабильность достигнута при слеДУЮ1ПД1Х зависимостях этих величии: при электрической энергии, накопленной на конденсаторах порядка. 500 Дж, времени разряда 10 мкс. Ппощадь соприкосновет1я не должна превьппать 4 мм. Это достигается тем, что на электрод 20 генератора надета трубка 22 из жаростойкого непроводящего материала так, что разряд проходит только через оголенную часть электрода и площадь соприкосновения электролита с электродом не изменяется за счет пр.обоя и увеличения площади излуче1шя. Значительно уменьшен уровень зслектрических наводок на приемный блок. В устройстве в качестве ключевого разрядника использован тиристор. Для этого, чтобь тиристор после разряда уверенно закрывался одновременно с подачей на тиристор запускающего импульса из блока 3 (фиг.1), прекращается подача напряжения на схему накопителя из блока 3 на источник 1. Напряжение не подается в блок 3 в течение всего времени регистрации сигнала. Этим обеспечивается уверенное закрытие тиристораразрядника и значительное уменьшение электрических наводок на приемный тракт, связанных с проникновением значительных токов заряда накопительных емкостей. Устройство работает следующим образом. В момент установки источника 1 и скважинного приемника 2 на нужные глубины оператор устройства излучения вЕспючает блок 3, обеспечивающий накопление энергии в источнике I, и по переговорной линии 4-5 дает команду Пуск оператору устройств приема магнитного регистратора 9. Через 2-3 (время набора скорости магнитной ленты) оператор устройств излучения налдамает кнопку Взрыв в блоке 3, При этом в блоке 3 произ™ водится отключение подачи напряжения. ш накопитель энергии источника 1, вьрабатьгеается импульс запуска тиристора-разрядника в скважинном источнике 1 и импульс синхронизации запускает генератор 7 марок времени Марки времени вьфабатываются в те- чение 0,5 с и записываются на вспомо гательную дорожку магнитного регистра 9. Упругие колебания щшемником 2 преобразуются в электрические, предварительно усиливаются, фильтруются и по каротажному кабелю подаются на распределительную панель 10. Распределительная панель 10 содержит входной делитель напряжения, обеспечиЕарщий ограничение уровня приня тых сигналов для устранения возможности перемодуляции при прямой аналоговой 3алией с высокочастотным по,цмагничиванием, осуществляемым магнитным регистратором 9, Уровень принятых сигналов оценивается визуально при помощи электронного осцил ГТ ЯИС13, 01 4H«a a Q3tffa

/( 1

&|дж№нмет вгтаг:го8дш ги яет- . zitrfsssestasif} Я5.тд CKZP Sffiri) ezrcsvi 1 06 лографа 12, Осциллограф 12 используется также для оценки уровня микросейсм и при перезаписи для визуализации сигналов. При перезаписи сможет быть использован блок 11 фильтров . Синхронизацию работы фоторегистратора 14, осциллографа 12 и магнитного резистора 9 осуществляют по схеме 13 синхронизации. Опорным сигналом при синхронизации являются марки времени, записываемые магнитным регистратором 9. При визуальном контроле за записью осциллографа 12 запускается импульсом, совпадающим по времени с передним фронтом первой марки времени, записываемой магинтным регистратором 9. Перезапись сигналов на фоторегистратор 14 может быть осуществлена в лабораторных условиях. Излучение и прием резонансных частот осуществляется одновременно. В ряде случаев предлагаемое устройство позволяет решать задачи, которые представляют принципиальные трудности для других видов аппаратуры, в том числе и аппаратуры ТМ-1 и 1АП-1, например задачу выделения рудных тел н закарстованных зон в сложнопостроенных средах в условиях промышленных помех без привлечения информации других методов, например акустического каротажа, что значительно повышает экономическую эффективность исследования.

J52/ /9-23

г

-20

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕЖСКВАЖИННОГО ПРОЗВУЧИВАНИЯ, содержащее электрогидравлический излучатель, приемник и наземную регистрирующую аппаратуру, отличнЕощееся тем, что, с целью повышения- точности измерения упругих и поглощающих свойств горных пород, электрогидравлический излучатель выполнен в виде двух излучателей, высокочастотного и низкочастотного, представляющих собой два коаксиальных электрода, помещенных в две неодинаковые резонансные камерыу при зтом высокочастотный излучатель размещен в i меньшей камере, а низкочастотный в. большей, приемник выполнен в виде (Л двух цилиндрических пьезоэлементов, С которые размещены в резонансньтх камерах с o6mjiM корпусом, заполненным жидкостью, при этом цилиндрические пьезоэлементы обращенными оДно к другому основаниями соединены с элементом крепления, связанным с корпусом камер, другие основания цилиндричесvj ких пьезоэлементов соединены с крыш4 ками одинаковой массы, имеющими 00 CKBO3Ht ie отверстия неодинакового диаметра и цилиндрические трубки неодинаковой длины, являющиеся про;дапжением сквозных отверстий.

11.18