Поверочное устройство для аппаратуры акустического каротажа Советский патент 1987 года по МПК G01V13/00 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для метрологического обеспечения аппаратуры акустического каротажа.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей поверочного устройства путем обеспечения одновременной поверки по параметрам как продольной, так и поперечной упругих волн.

Ка фиг. 1 схематически изображено поверочное устройство и пути, распространения упругих волн для расположенного в нем трехэлементного зонда; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1.

Поверочное устройство содержит емкость 1, в которую помещается зонд 2 поверяемой аппаратуры, содержащий электроакустические излучатели И и И и приемник II,

Емкость выполнена из звукопоглощающего материала, скорость распространения упругих волн в котором меньше, чем в жидкости, что полность исключает интерференцию полезного сигнала с паразитной волной по стенкам ёмкости и связанное с этим эффектом искажение полезного сигнала, воспринимаемого приемником. В качестве такого материала может быть использован, например, пенопласт, Возможен также вариант изготовления емкости из металла с обклейкой ее стенок пористым звукопоглощающим материалом (пробкой, пенопластом).

Емкость выполнена, например, в виде ванны. В зависимости от конструктивных особенностей емкости зонд поверяемой аппаратуры устанавливается в ней на подставках 3 или, напри- мер, подвешивается на специальных держателях с соблюдением условия горизонтальности его оси.

Емкость заполнена жидкостью 4, например водой. В жидкость над зондом погружается с помощью регулируемого приспособления, например талей, имитатор 5 горной породы. Имитатор породы крепится в емкости в подвешенном состоянии, например к стойкам 6 на подвесках 7. При этом выполняется условие его акустической изоляции от стенок емкости, что обеспечивает возможность получения для имитаторов породы калиброванных значений затухания.

10

935352

Расстояние между погруженным в жидкость торцом имитатора и зондом воспроизводит зазор между зондом и стенкой реальной скважины и выставля- 5 ется с помощью специальных калибров. Имитатот) породы выполнен в виде тонкой пластины прямоугольной формы, располагается он в емкости не только,, в области одноименных преобразователей (и, и И) зонда, но и в области разноименных преобразователей (П), т.е. его длина f, равная длине большей стороны ВС или ДЕ основания пластины, превышает расстояние между максимально разнесенными электроакустическими преобразователями (в данном случае между дальним излуча- телем И , и приемником П) .

Ширина тонкой прямоугольной пластины - имитатора, равная длине меньшей стороны BE или СД ее основания, превьш ает максимальную длину упругой волны в рабочем диапазоне частот по- 25 веряемой аппаратуры.

d пластины удовлетворяет CJJieдyющeмy соотношению:

d и (0,15-0,25)(А,),

ft

где (Лр) - минимальная длина продольной волны, соответствующая верхней граничной частоте f спектра акустических импульсов. Имитирующая горную породу тонкая прямоугольная пластина располагается в плоскости, перпендикулярной по- . . верхности жидкости и проходящей через ось зонда, причем основания пластины симметричны относительно этой плоскости и параллельны ей, а большая сторона (ВС) основания параллельна оси зонда.

Имитатор горной породы представляет собой сменный элемент из набора элементов, входящих в комплект поверочного устройства, каждьй из которых имеет калиброванные -значения скоростей (VP и V ) и затуханий (tip и dq ) для продольной и поперечной упругих волн. Калиброванные значения поверяемых параметров для набора сменных элементов должны охватывать весь диапазон их измерения поверяемой аппаратурой. Дпя получения необходимого набора значений VP (1700-7000 м/с) и Vj (1700 35

45

50

55

4000 м/с) при изготовлении сменных элементов, имитирующих различные типы горных пород, могут быть использованы алюминий и его сплавы, сплавы титана, органическое и силикатное стекло, а также различные композиционные материалы и пластмассы. Поскольку параметры, характеризующие затухание ( dl и ctj ) упругих волн, различны в сменных элементах, изготовленных из различных материалов, то одновременно обеспечивается набор калиброванных значений

bt-p и

d из диапазона измерения за-15

Акустические импульсы продольно и поперечной волн, приходяпще к пр емнику, преобразуются им в электри ческие сигналы, которые затем усил ваются в зонде и вместе с отметкам моментов срабатывания излучателей (моментов излучения) поступают в н земную часть поверяемой аппаратуры где производится их разделение, об 0 работка и регистрация параметров. результате измерений, проводимых с помощью поверяемой аппаратуры, опр деляются скорость (или интервально время дТ) продольной волны V , ск

туханий поверяемой аппаратуры, Допол нительное расширение этого набора в сторону увеличения значений d ис(. может быть достигнуто за счет применения накладных звукопоглотителей, устанавливаемых на основаниях пластин, а также за счет использования локальных экранов.

Поверочное устройство работает следующим образом.

При включении поверяемой аппаратуры акустического каротажа излучатели И , и Hj начинают наботать поочередно через разделительные интервалы.

S

р также

рость поперечной волны V параметры затухания продольной of р поперечной -з волн в прямоугольной пластине, имитирующей горную пород

20

Затем значения V.

VS,P

и оС.

25

Р S

измеренные с помощью поверяемой ап ратуры, сравнивают с эталонными, т.е. полученными ранее для выбранн пластины при ее калибровке с помощ аттестованных средств, и определяю погрешность измерения скоростей и затуханий Р и S волн в одной из то чек диапазона измерений. После это проводят аналогичные измерений с и

Акустический импульс от излучате- пользованием в качестве имитаторов

ля И , передается к имитатору 5 горной породы (прямоугольной пластине) по траектории и возбуждает в нем продольную Р и поперечную S упругие волны, которые, пройдя путь СНП, приходят к приемнику П.

При срабатывании излучателя И акустический импульс от него передается по траектории к той же пластине и возбуждает в ней Р и S волны, приходящие к приемнику, пройдя путь FGIffl.

Первьм приходит к приемнику П акустический импульс продольной волны от ближнего излучателя И,, затем акустический импульс поперечной волны от того же излучателя. Акустические импульсы от дальнего излучателя И ,., приходят к приемнику П в той же последовательности, что и от ближ- него излучателя И, но со сдвигом во времени.

Дпина пути GH или FH,пройденного упругими волнами в прямоугольной пластине, используемой в качестве имитатора горной породы, достаточна для разделения во времени акустических импульсов Р и S волн.

15

935354

Акустические импульсы продольной и поперечной волн, приходяпще к приемнику, преобразуются им в электрические сигналы, которые затем усиливаются в зонде и вместе с отметками моментов срабатывания излучателей (моментов излучения) поступают в наземную часть поверяемой аппаратуры, где производится их разделение, об- 0 работка и регистрация параметров. В результате измерений, проводимых с помощью поверяемой аппаратуры, определяются скорость (или интервальное время дТ) продольной волны V , скоS

р также

рость поперечной волны V параметры затухания продольной of р и поперечной -з волн в прямоугольной пластине, имитирующей горную породу.

Затем значения V.

VS,P

и оС.

Р S .

измеренные с помощью поверяемой аппаратуры, сравнивают с эталонными, т.е. полученными ранее для выбранной пластины при ее калибровке с помощью аттестованных средств, и определяют погрешность измерения скоростей и затуханий Р и S волн в одной из точек диапазона измерений. После этого проводят аналогичные измерений с использованием в качестве имитаторов

горной породы других сменных элементов в виде прямоугольных пластин, входящих в комплект устройства.

Таким образом, осуществляют поверку во всем диапазоне измерения поверяемых параметров продольных и поперечных волн. Для поверки аппаратуры в точке, соответствующей нижнему пределу измерения скорости продольной волны, равному по величине ско- рости гидроволны, в качестве имитатора горной породы, как и в известном устройстве, используют жидкость, заполнянидую емкость 1.

Поверочное устройство позволяет осуществить поверку аппаратуры акустического каротажа с различными типами зондов, в том числе с-зонд ом, содержащим один излучатель и два приемника, а также с зондом, содержащим два излучателя и два приемника (встречная система наблюдения), необходимо лишь, чтобы длина имитатора горной породы в поверочном уст ройствб превышала расстояние между наиболее удаленными друг от друга электроакустическими преобразователями зонда.

Формула изобретения Поверочное устройство для аппаратуры акустического каротажа, содержащее заполненную жидкостью емкость, выполненную из звукопоглощающего материала, в которую помещается зонд поверяемой аппаратуры, и имитатор горной породы, выполненный в виде тонкой пластины, погружаемой в жидкость над зондом, акустически изолированный от емкости и выбираемый из набора сменных имитаторов породы, прокалиброванных по скорости упругих волн и их затуханию, о т л и ю щ е е с я тем, что, с целью рас ширения функциональных возможностей поверочного устройства путем обеспечения одновременной поверки по пара

ч а .

метрам как продольной, так и поперечной упругих волн, имитирующая породу тонкая пластина выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда и расположена в плоскости, перпендикулярной поверхности жидкости и прохо- дяп;ей через ось зонда так,что основания пластины симметричны относительно этой плоскости и параллельны ей, а большая сторона основания пар-аллель- на оси зонда, при этом длина пластины превышает расстояние между максимально разнесенными электроакустическими преобразователями зонда, а ширина пластины превьшает максимальную длину упругой волны в рабочем диапазоне частот поверяемой аппаратуры.

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для метрологического обеспечения аппаратуры акустического каротажа. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей поверочного устройства путем обеспечения одновременной по- верки по параметрам продольных и поперечных упругих волн. Поверочное устройства для аппаратуры акустического каротажа содержит заполненную жидкостью емкость, в которую помеща- .ется зонд поверяемой аппаратуры, и выполненный в виде тонкой пластины имитатор горной породы, погруженный в жидкость и расположенный над зон- дом, причем стенки емкости изготов- леньг -из звукопоглощающего материала, а имитатор породы акустически изолирован от емкости и представляет собой сменный элемент, выбираемый из набора сменных элементов, прокалиброванных по скорости упругих волн и их затуханию. Новым в поверочном устройстве является выполнение тонкой пластины, имитирующей порЬду в .виде прямоугольного параллелепипеда, и расположение этой пластины в плоскости, перпендикулярной поверхности жидкости и проходящей через ось зонда таким образом, что основания пластины симметричны относительно этой плоскости и параллельны ей, а большая сторона основания параллельна оси зонда. Дпина пластины превы- . шает расстояние между максимально разнесенными электроакустическими преобразователями зонда, а ширина пластины превышает максимальную длину упругой волны в рабочем диапазоне частот поверяемой аппаратуры. Поверочное устройство позволяет осуществлять поверку аппаратуры акустического каротажа с различными типами зондов, в том числе с зондом, содержащим один излучатель и два приемника, а также с зондом, содержащим два излучателя и два приемника. 2 ил. (Л N9 00 СП 00 ел

. Г

Редактор .Н.Слободяник

Составитель Н.Журавлева

Техред П.Сердюкова Корректор А.Зимокосов

375/44

Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 2