Акустический изолятор Советский патент 1985 года по МПК G01V1/52 

ел

:й

со

-ч Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин и может использоваться для акустического каротажа скважин, проходящих по породам, имеющим низкие скорости и сильно поглощающим энергию распространяющихся по ним волн. Известен акустический изолятор, содержащий переходники и волноводную часть в виде стальной спирали, заполненной внутри кремнийорганической смолой с наполнителем, в которой раз мещены диски из материалов с резко отличающимися акустическими свойствами Ci . Недостатком устройства является зависимость его характеристик от длины волноводной части для того, чтобы обеспечить требуемую задержку, погасить энергию распространяющегося импульса, Наполнитель не оказывает , существенного влияния на гашение импульса и поэтому не обеспечивает ожидаемого эффекта. Известен Также акустический изоля тор, в котором звукоизоляционная секция выполнена из пластин или стержней, причем звукоизоляционная секция заполнена пластичным веществом, например резиной 2. Недостатком акустического изолятора является то, что в нем задержка сигнала при зигзагообразной конструк ции звукоизоляционной секции зависит от качества соединений между пластинами или стержнями и от общей длины стержней, которая не может быть большей, чем в винтовой пружине, поэтому обеспечить более качественную звукоизоляцию такая конструкция не может. Наполнитель здесь играет роль связующего вещества. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является акусти ческий изолятор, содержащий звукоизо ляционную секцию в виде металлической спирали и переходники, при этом звукоизоляционная секция выполнена из трубчатой скважины плоскоовальног сечения З. Недостатком известного акустического изолятора является то, что при сравнительно небольпгах расстояниях между переходниками в звукоизоляционной секции трубчатой плоскоовальной формы невозможно обеспечить достаточно большое сопротивление распространяющимся в ней упругим кол баниям и гашение их энергии путем увеличения числа витков пружины без изменения их диаметра. Целью изобретения является повышение эффективности звукоизоляции. Поставленная цель достигается тем, что в акустическом изоляторе, содержащем звукоизоляционную секцию в виде металлической спирали и пере-, ходники, звукоизоляционная спираль выполнена в виде призматической треугольнообразной навивки, а переходники изготовлены из слабопроводящего звук электроизолирующего материала, например из полиэтиленового композита I12-C5. На фиг. 1 изображена схема каротажного зонда, расположенного в скважине, в котором используются акустические изоляторы; на фиг. 2 - акустический изолятор, общий вид; на фиг.Зконструкция навивки пружины звукоизоляционной секции, аксонометрия; на фиг, 4 - форма поперечного сечения навивки звукоизоляционной секции , аксонометрия; на фиг. 5 - схема распространения (преломления и отражения ) волновых лучей в месте изгиба пружины звукоизоляционной секции; на фиг, 6 - вид формы отражения поверхностей на изгибах пружины; на фиг. 7 - вариант вьтолнения изгиба пружины. Акустический изолятор является составной частью каротажного зонда (фиг. 1 ), Каротажный зонд содержит акустические преобразователи I, акустические изоляторы 2 и соединительные пружины 3 . Акустический изолятор 2 состоит из звукоизоляционной секции и переходников 4 и 5 (фиг, 2). Звукоизоляционная секция выполнена из металлической пружины 6 треугольной (или полигональной ) навивки с углом изгиба меньшим угла полного внутреннего отражения в этом материале. Пружина 6 вьтолнена из сплошного или полого (трубчатого) стержня. Форма поперечного сечения стержня выбирается из расчета обеспечения наибольшей жесткости на скручивание. Переходники 4 и 5 выполнены из слабопроводящего ультразвук материала, например полиэтиленового композита П2-С5. Это обусловлено необходимостью избежать распространения по каротажному зонду случайных электрических сигналов, а также 3 подавлять BTopi-гчиьге колебания, способные вызывать паразитные импульсы Звукоизоляционная секция крепитс своими торцами к переходникам путем заливки полиэтиленовым композитом П2-С5 при изготовлении переходников Акустический изолятор 2 соединяется с преобразователями 1 каротажного зонда посредством соединительных пружин 3 (фиг, 1 и 2 ), Акустический изолятор использует ся следующим образом. Зондирующий импульс генерируется одним из преобразователей 1 зонда (фиг. 1) и распространяется, с одной стороны,по исследуемому участ ку породного массива, а с другой по корпусу зонда, переходя от преобразователя-генератора через акустические изоляторы 2 и соединительные пружины 3. При распространении в звукоизоляционной секции монохроматического ультразвукового сигнала (фиг. 5 ) падающая на изгиб пружины волна частично отражается (в плоскости нормальной падению ), частично выходит за пределы пружины в виде переломленной волны к следующим изгибам. Таким образом, в каждом изгибе пружины энергия волны теря|ется в виде обратно отраженной и преломленной волны. При этом чем больще угол изгиба отличается от угла полного внутреннего отражения в стержне, тем больше потери энерги распространяющейся волны за счет ее перехода в волну преломленную. Большую роль в величине потерь играет также форма и положение отражающей поверхности на изгибе (фиг. 6 и 7 ). . Фактическое распространение ультразвуковой волны по пружине, имеющей резкие изгибы, более сложно При распространении монохроматичесkoro пучка волн; на изгибах он разделяется на серию хаотических отра 74 жений как в сторону хода, так и навстречу падающему пучку.Учиты вая, что все отраженные колебания когерентны прямым лучам, после прохождения ими первого изгиба уже развиваются интерференционные явления, значительно ослабляющие энергию распространяющихся по стержню пружины звукоизоляционной секции колебаний. В действительности движущийся звуковой поток далеко не монохроматичен, так как состоит из импульсных сигналов с широким спектром частот, поэтому в звукоизоляционной секции распространяется более сложньй поток когерентных колебаний с более сложной картиной интерференционных явлений, гасящих энергию распространяющихся ультразвуковых волн, резко ослабляющихся от изгиба к изгибу пружины. Поскольку наиболее активно затухают высокочастотные наиболее энергонесущие составляющие импульсов, вместе с амплитудой несколько снижается и скорость распространения колебаний. Кроме того, при снижении несуг щей частоты увеличивается длина волны, а скорость распространения волны становится равной скорости наиболее низкой из всех известных, характерной, для тонкого стержня. Преимуществом изобретения является то, что акустический изолятор со звукоизоляционной секцией, выполненой из пружины треугольной (или полигональной) навивки, обеспечивает наиболее эффективное снижение скорости распространения звука и гашение энергии колебаний за счет многократного отражения и преломления звуковых волн. В конечном итоге это позволяет повысить точность измерения параметров колебаний, распространяюихся в слабых и трещиноватых горных породах.

фаг. 5

Фиг. 6

АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗОЛЯТОР,содержащий звукоизоляционную секцию в виде металлической спирали и переходники, отличающийся тем, что, с целью повьщ ения эффективности звукоизоляции, звукоизоляционная спираль выполнена в виде призматической треугольнообразной навивки, а переходники изготовлены из cлaбo проводящего звук электроизолирующего материала, например: из полиэтиленового композита П2-С5.

Фиг. 7