Скважинный источник сейсмоакустических сигналов Советский патент 1985 года по МПК G01V1/04 G01V1/52 

Vg V 5. Источник по пп. 1, 2 и 4, отличающийся тем, что в защитном корпусе в зоне, распологде Л о - длина волны упругих колебаний в жидкости, заполняющей скважину. скорость распространения упругих колебаний в веществе, заполняющем каналыj скорость распространения. упругих колебаний в материале насадки. 1168881 женной вдоль насадки, вьшолнены отверстия, соосные со сквозными каналами, при этом расстояние R между осями отверстий определяется соотношением

1. СКВАЖИННЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий защитный корпус с установленными в нем магнитострикционным преобразователем и насадкой, жестко прикрепленной к магнитострикционному преобразователю, отличающийся тем, что, с пелью увеличения излучаемой в среду акустической мощности путем согласования волновых сопротивлений магнитострикционного преобразователя и среды, в насадке вьтолнены радиальные сквозные каналы, оси которых перпендикулярны продольной оси насадки, а защитньм корпус вьшолнен в виде двух частей, имеющих между собой продольный паз, с утолщениями на внутренней поверхности, соединенными с магнитострикционным преобразователем в узле его колебаний. 2. Источник по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что оси сквозных каналов в насадке повернуты относительно одна другой на один и тот же угол d вокруг оси насадки, определяемый соотношением ЗЬО 2п где п - количество каналов. 3. Источник по пп. 1 и 2-, о т ли чающийся тем, что расстояния г между осями каналов вдоль оси насадки определяются из соотношения Вп г : fH (Л 1 2f, -диаметр отверстия канала-; где D п -количество каналов; -плотность материала насадfH Е ки: О5 -модуль Юнга материала насад00 00 00 ки j JJ - скорость распространения V, упругих- колебаний в жидкости , заполняющей скважину. 4. Источник по пп. 1-3, о т л ичающийся тем, что каналы заполнены веществом, волновое сопротивление fg Vg которого определяется соотношением где РО - плотность жидкости, заполняющей скважину; у. - плотность вещества, заполняющего каналы .

1

Изобретение относится к геофизическим методам разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано в качестве источника упругих колебаний при выявлений акустических неоднородностей в межскважинном лрострянстве.

Известен скважинньш источник сейсмических сигналов, содержащий защитньй корпус и преобразователь, заглушенньй торец которого упруго связан посредством резинового уплотнительного кольца с цилиндрическим стаканом, причем кольцо раз мещено на расстоянии, соответствующем пучности колебаний .преобразвателя, а стакан жестко прикреплен к магнитострикционному преобразователю в узле его собственных коле НИИ. К излучающему торцу магнитострикционного преобразователя прикреплена насадка l3.

Недостатком этого источника является низкий уровень звукового давления, возбуждаемого, в среде, обусловленный сложностью подбора материала для насадки, позволяющего согласовать волновое сопротивление магнитострикционного преобразователя с волновым сопротивлением среды. .

Композиционные материалы на основе редкоземельных элементов обладают гигантской магнитострикцией. Выполнение магнитострикционного преобразователя из подобного материала также не позволяет подобрать насадку, обеспечивающую согласование преобразователя со средой.

Кроме того, использование аналогич ного защитного корпуса для источника с одностержневым преобразователе также приводит к снижению уровня звукового давления, возбуждаемого источником в среде, из-за образования короткозамкнутого витка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является скважинньй источник сейсмических сигналов L2J, содержащий защитньй корпус с установленными в нем магнитострикционным преобразователем и насадкой,.жестко прикрепленной к магнитострикционному преобразователю. В защитном корпусе источника со стороны излучающего торца выполнены радиальные отверстия, причем между диаметрами указанных отверстий, расстоянием между НИМРТ, длиной перфорации и длиной волны в среде, заполняющей корпус, установлено соотношение

d Ah -г: Д h, где d - диаметр отверстия-,

ЛЬ - расстояние между отверстиями j

Л - длина волны-, h - длина перфорации.

Недостатком известного источника является низкий уровень звукового давления из-за разницы волновых сопротивлений.

Цель изобретения - увеличение излучаемой в среду акустической мощности путем согласования волновых сопротивлений магнитострикционно го преобразователя и среды.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном источнике сейсмоакустических сигналов, содер щем защитный корпус с установленны ми в нем магнитострикционным преоб разователем и насадкой, жестко при крепленной к магнитострикционному преобразователю, в насадке вьтолне радиальные сквозные каналы, оси которых перпендикулярны продольной оси насадки, а защитный корпус выполнен в виде двух частей, имеющих между собой продольный паз, с утолщениями на внутренней поверхности, соединенными с магнитострикционным преобразователем в узле его колебаний. Оси сквозных каналов в насадке могут быть повернуты относительно о на другой на один и тот же угол cL вокруг оси насадки, определяемьй соотношением где и - количество каналов. Расстояния г между осями каналов вдоль оси насадки можно определить из соотношения где D - диаметр отверстия канала; (1 - количество каналов; . РЦ - плотность материала насадкиVP - скорость распространения упругих колебаний в жидкос ти, заполняющей скважинуj Е - модуль Юнга материала насадки. Каналы могут быть заполнены веществом, волновое Сопротивление gVg которого определяется соотношениемfH VH. плотность жидкости, заполгде fo няющей скважину-, плотность вещесчва, заполняющего каналы-, скорость распространения упругих колебаний в вещест ве, заполняющем каналы; скорость распространения упругих колебаний в материале насадки. В защитном корпусе в зоне, расположенной вдоль насадки, могут быть выполнены отверстия , соосные со сквозными ка 1алами, при этом рас стояние R между осями отверстий определяется соотношением длина волны упругих, колебаний в жидкости, заполняющей скважину. Каналы в насадке, расположенные указанным образом, позволяют придать насадке требуемые свойства для согласования магнитострикционного преобразователя со средой. Выполнение защитного корпуса в виде двух частей, имеющих между собойпродольный паз, обеспечивает разрыв электрической цепи и исключает образование короткозамкнутого витка. Выполнение отверстий в защитном корпусе в указанных местах обеспечивает формирование цилиндрической волны, затухакщей медленнее, чем сферические волны, pacпpoctpaняющиeся в среде от торца насадки, что позволяет увеличить дальность просвечения массива горных пород. На чертеже изображен скважинный источник сейсмоакустических сигна-j лов, общий вид. Источник содержит магнитострикционный преобразователь 1 с обмоткой 2 возбуждения, цилиндрическую насадку 3, жестко прикрепленную к излучающему торцу .магнитострикционного преобразователя 1, имеющую фланец 4, который размещен в узле колебаний магнитострикционного преобразователя 1. Последний вместе с насадкой установлен в защитном корпусе 5, выполненном из двух частей, имеющих между собой продольный паз 6 и утолщения 7, а также окна 8. Фланец 4 размещен в утолщениях 7 защитного корпуса 5 и обеспечивает крепление и центровку магнитострикционного преобразователя 1 и насадки 3 внутри защитного корпуса 5, к которому со стороны излучающего торца насадки 3 прикреплен отражающий конус 9. В насадке 3 выполнены радиальные сквозные каналы 10, оси которых перпендикулярны продольной оси насадки 3 и повернуты относительно одна другой на один и тот же угол 0 вокруг оси насадки 3-. Например, для каналов, изображенных на чертеже, угол ei составляет 30 в соответствии с соотношением (1). Расстояние г между осями каналов 10 вдоль оси насадки 3 можно определить по соотношению (2). При изменении волнового сопротивления среды параметры насадки 3 могут быть изменены путем заполнения каналов веществом, волновое сопротивление которого подбирают в соответствии с соотношением (3).

В защитном корпусе 5 в зоне, расположенной вдоль насадки 3, выполнены отверстия 11, соосные с каналами 10, при этом расстояние R между отверстиями 11 определяют по соотношению (4).

Магнитострикционный преобразователь 1 выполнен в виде стержня из композиционного материала на основе редкоземельных элементов, обладающего гигантской магнитострикцией, что позволяет обеспечить дополнительный прирост акустической мощности источника.

Источник работает следующим образом.

При подаче на обмотку 2 возбуждения переменного напряжения требуемой частоты в магнитострикционном преобразователе 1 возбуждаются упругие колебания, которые передаются в насадку 3. Так как фланец 4 расположен в узле колебаний магнитострикционного преобразователя 1, упругие колебания не передаются утолщениями 7 защитного корпуса 5, Паз 6 в защитном корпусе 5 не. позволяет образоваться короткозамкнутому витку. Упругие колебания, распространяясь вдоль насадки 3, рассеиваются на каналах 10, сдвиг осей которых относительно одна другой и соответствующие расстояния

между ними обеспечивают требуемые эффективные волновые параметры на7 садки 3 и, соответственно,, согласование их со средой. Упругие колебания достигают излучающего торца насадки 3, распространяются далее в жидкости, заполняющей защитный корпус 5, достигают конуса 9 отражаются от негои через окна 8- распространяются в среде. Кроме того, отверстия каналов 10, расположенные в пучности упругих колебаний, распространяющихся в жидкости, заполняющей защитный корпус 5, также возбуждают упругие колебания, которые

через отверстия 11 в защитном корпу, се 5 излучаются в среду, где формируют цилиндрическую волну.

Предлагаемый скважинный источник сейсмоакустических сигналов обеспечивает согласование источника со средой по волновому сопротивлению, т.е. повьш1ает акустическую мощность передаваемую в среду; приводит к уменьшению диаметра источника за счет использования одностержневого магнитострикционного преобразователя повьш1ает акустическую мощность, передаваемую в среду, за счет изготовления магнитострикционного преобразователя из композиционного материала на основе редкоземельных элементов.

j Все это позволяет увеличить дальность прозвучивания горных пород и уменьшить диаметр скважинного снаряда, что. особенно важно из-за наблюдающейся тенденции уменьшения диаметров скважин. Обеспечение дальности прозвучивания дает значительный эффект, за счет экономии буровых работ.