Устройство для поверки аппаратуры акустического каротажа Советский патент 1987 года по МПК G01V13/00 

Изобретение относится к методам акустических исследований в промысловой геофизике и предназначено для поверки и контроля аппаратуры акустического каротажа при измерении интервального времени и коэффициента затухания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности воспроизведения измеряемых динамических параметров упругих волн,

На фиг. 1 схематично изображено устройство для поверки аппаратуры акустического каротажа; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство включает заполненную жидкостью акустическую ванну 1, выполненную из материала с большим затуханием упругих волн, например из полиэтилена, в которую помещен звукопровод 2 (в данном случае полуцилиндр) . ЗвукопровоД 2 имеет цилиндрические сегменты 3 и 4, закрытые .акустическими экранами 5 и,6. Сегмен 7 не имеет акустического экрана, Внутрь звукопровода2соосно устанавливается поверяемый скважинный прибор 8, трехэлементная зондовая уста- 30 чения соосно в сегментной части зву- новка которого содержит электроакус- копровода интенсивность волны, за- тические преобразователи 9-11 (преоб- регистрированной на оси в сплошной разователи 9 и 10 - приемники, а преобразователь 11 - излучатель; когда

части звукопровода, зависит от площади поверхности незаэкранированных измерительную базу зондовой установ- 5 сегментов, находящихся в акустически прибора 8 образуют два излучателя, ком контакте с излучателем, преобразователи 9 и 10 - излучатели, преобразователь 11 - приемник).

Звукопровод 2 установлен в ванне

1 на подставках 12 и 13. Так как ван 0 участка с сегментами падает, на 1 выполнена из материала с боль- Когда излучатель установлен на

С уменьшением площади незаэкрани- рованных сегментов интенсивность волны на оси звукопровода за пределами

шим поглощением упругих колебаний, она практически не оказывает влияния на процессы распространения волн в системе скважинный прибор - звукопровод .

Процессы, возникающие при распространении волны в звукопроводе, помещенном в жидкость, протекают следующим образом.

В соответствии с прин:ципом Гюйгенса-Френеля при возбуж,цекии волн в звукопроводе, помещенном в жид- костБ, они распространяются по зву- копроводу е одновременным излучением в жидкость вторичных волн.

Максимальная интенсивность головных обменных преломленных волн достигается при размещении кольцевого

излучателя соосно, а приемника давления с круговой характеристикой на-. правленности - на оси цилиндрического звукопровода, так как в этом случае в точке приема происходит синфазное сложение колебаний, излученных соответствующими точками поверхности звукопровода.

Интенсивность головных обменных волн, фиксируемых приемником давления на оси цилиндрического звукопровода, можно изменять, если в теле звукопровода выполнить несколы;:о прорезей одинаковой длины (не меньше

двух). Часть цилиндрических сегмен- . тов, заключенных межд,у соседним: прорезями, закрыты акустическими экранами. Количество заэкранированных

сегментов зависит от требуемого ослабления. С увеличением количества заэкранированных сегментов интенсив- ность головных обменных волн в точке на оси звукопровода падает. Максимальная интенсивность достигается, когда экранирование полностью отсутствует.

При расположении кольцевого излучасти звукопровода, зависит от площади поверхности незаэкранированных сегментов, находящихся в акустическом контакте с излучателем,

С уменьшением площади незаэкрани- рованных сегментов интенсивность волны на оси звукопровода за пределами

оси звукопровода в его сплошной части, при импульсном возбуждении кольцевого излучателя в теле звукопровода g возникают головные преломленные волны, которые распространяются также в сторону цилиндрических сегментов. - При достижении упругими колебаниями границы сегментов существенного не-. кажения фронта волны и отражений - не наблюдается, так как прорези расположены нормально фронту волны, а их ши- рина не превьш1ает 0,1 длины распространяющейся головной волны, т.е. волна не чувствительна к неоднородное- тям - продольным прорезям, поэтому процесс распространения волны непосредственно в цилиндрических сегментах одинаков.

0

5

3 1350638 При этом только с поверхности незаэкранированных сегментов происходит излучение в жидкость вторичных волн, которые достигают оси звуко- провода.-С заэкранированных сегментов излучение практически отсутствует, так как происходит отражение и затухание упругих волн в акустических экранах, расположенных на поверх- Q нув границы сегмента 7 (дна проре-

зей), происходит расхождение фронта волны, т.е. имеется переходная область, но она незначительна по прот женности, так как в заэкранированны сегменты 3 и 4 происходит частично отсос акустической энергии.

ности этих сегментов.

Аналогичный процесс происходит при проведении поверки аппаратуры акустического каротажа, база зондо- вой установки которого выполнена на двух приемниках. Для этого скважин- ный прибор 8 помещают соосно внутрь звукопровода 2 таким образом, чтобы дальний приемник (преобразователь 10) размещался над незаэкранированным сегментом 7, а ближний приемник (преобразователь 9) и излучатель (преобразователь 11) - за пределами сегментной части звукопровода 2.

15

зей), происходит расхождение фронта волны, т.е. имеется переходная область, но она незначительна по протяженности, так как в заэкранированные сегменты 3 и 4 происходит частично отсос акустической энергии.

20

При поочередной работе излучателей поверяемого скважинного прибора 8 интенсивность первых фаз обменной продольной волны, зарегистрированной приемником зондовой установки, различна из-за меньшей энергии, вводи-г мой от дальнего излучателя в звуко- провод 2. Таким образом имитируется При этом ослабление сигнала по каналу 25 ослабление упругих волн, приходящих излучатель - дальний приемник по срав- по физической.модели - звукопроводу

нению с каналом излучатель - ближний приемник осуществляется за счет снижения интенсивности головной обменной продольной волны, фиксируемой приемником из-за поглощения волн, излучаемых точками поверхностей сегментов 3 и 4, соответственно акустическими экранами 5 и 6.

Тем самым имитируется ослабление волн, приходящих по звукопроводу 2 на приемник (преобразователь 10) от излучателя, т.е. имеется возможность определения по известной методике коэффициента затухания и погрешности его измерения поверяемой аппаратурой акустического каротажа. Поверка измерительного канала интервального времени аппаратуры осуществляется без смены звукопровода 2 также по известной методике.

Когда над сегментной частью звукопровода 2 расположен дальний излучатель скважинного прибора, базу трехэлементной зондовой установки которого образуют два излучателя, интенсивность первых фаз обменной преломленной продольной волны, зарегистрированной приемником зондовой установки, зависит от площади поверхности сегмента 7, находящейся в акустическом контакте с излучателем 10. Чем больше при заданных размерах излучателя ширина сегмента 7, тем больше

энергии -вводится в тело звукопровода 2. С уменьшением ширины сегмента 7 уменьшается акустическая энергия, вводимая от излучателя 10 в цилинд- рический сегмент 7 звукопровода 2. При этом в теле сегмента 7 возникают упругие колебания, которые распространяются -в обе стороны. Достигнув границы сегмента 7 (дна проре-

зей), происходит расхождение фронта волны, т.е. имеется переходная область, но она незначительна по протяженности, так как в заэкранированные сегменты 3 и 4 происходит частично отсос акустической энергии.

0

5

0

5

0

5

2 - от дальнего.излучателя. Следовательно, как и для приборов с базой, образованнрД, двумя приемниками давления, можно по известным методикам проводить поверку аппаратуры акустического каротажа по интервальному времени и коэффициенту затухания.

Используя в устройстве набор зву- копроводов из одного и того же материала и одного типоразмера, но с различной шириной незаэкранированного сегмента (сегментов), можно производить поверку аппаратуры по измерительному каналу интервального време- .ни в нескольких точках динамическог о диапазона затухания упругих волн, встречаемых в реальных породах.

С целью повышения стабильности характеристик устройства необходимым условием при измерении затухания является отсутствие интерференции в первых трех-четырех фазах головной продольной волны, для чего расстояние от места установки дальнего преобразователя измерительной базы зондовой установки от конца сегментной части звукопровода должно быть не менее двух длин волн в материале звукопровода.

Акустические экраны, используе- Mbie в устройстве, представляют собой цилиндрические сегменты, выполненные из материала с большим коэффициентом

затухания и малой скоростью распространения упругих колебаний, например из микропористой резины, наклеенной на поверхность сегментов звукопровода

Применение предлагаемого устройства повышает оперативность поверки, так как на одном звукопроводе можно осуществлять в данной точке диапазона поверку по интервальному времени и коэффициенту затухания.. Повышение точности воспроизведения динамических параметров упругих волн (первых трех фаз головной обменной продольной волны) достигается за счет наличия на границе сегментного участка звукопровода незначительной переходной области, за пределами которой всегда имеется возможность расположить дальний преобразователь измерительной базы зондовой установки даже при малых базах.

Формула и зобретения

1. Устройство для поверки аппара- 25 туры акустического каротажа, содержаX

10

15

20

25

щее заполненную жидкостью ванну, выполненную из звукопоглощающего материала, и набор звукопроводов цилиндрической формы, имеющих продольные окна для установки скважинного прибора, с калиброванными значениями скоростей упругих волн, отличающееся тем , что, с целью расширения функциональных возможностей и повьшения точности воспроизведения измеряемых динамических параметр1ов упругих волн, в теле каждого звукопровода выполнены продольные прорези,- разделяющие звукопровод на цилиндрические сегменты, часть из которых закрыта акустическими экранами. 2. Устройство по п.1,о т л и - ча ющееся тем, что продольные прорези в звукопроводах выполнены со стороны дальнего электроакустического преобразователя измерительной базы трехэлементньй зондовой установки скважинного прибора с шириной, не превьш1ающей О,1 длины головной преломленной волны. /4

7J

5

Х

Изобретение относится к методам акустических исследований в промысловой геофизике и предназначено для поверки и контроля аппаратуры акустического каротажа при измерении интервального времени и коэффициента затухания. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повьшение точности воспроизведения измеряемых динамических параметров упругих волн. Устройство со- держит заполненную жидкостью ванну из звукопоглощающего материала и набор звукопроводов цилиндрической формы. Звукопроводы имеют продольные окна для установки скважного прибора. Для достижения цели в теле каждого звукопровода выполнены продольные прорези, разделяющие звукопровод на цилиндрические сегменты. Часть сегментов закрыта акустическими экранами.Q Продольные прорези в звукопроводе выполнены со стороны дальнего электроакустического преобразователя измерительной базы трехэлементной зон- довой установки. 1 з.п. ф-лы., 2 ил. в (Л со ел о. 05 со оо

Редактор П. Гереши

Фие.2

Составитель Н. Журавлева Техред Л.Олийньк

Заказ 5283/47 Тираж 730Подписное

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

Корректоре. Кравцова