Устройство для калибровки приборов акустического каротажа Советский патент 1988 года по МПК G01V13/00 

Изобретение относится к технике геофизических исследований геологоразведочных скважин и предназначено для использования при полевой позер- , ке и калибровке аппаратуры акустического каротажа по амплитудным пфамет- рам, .

Цель изобретения - повышение точности и воспроизводимости операций ю поверки электронно-акустического тракта аппаратуры по амплитудным параметрам.

На фиг, 1 показано устройство для калибровки приборов акустического 15 каротажа по амплитуде, общий вид; на фиг, 2 - устройство для иллюстрации закономерности распространения плоских волн в волновЪде звукопрово- да{ на фиг, 3 и 4 - графики изменения20 амплитудно-частотной характеристики пропускания волноводного звукопрово- да под влиянием присоединенной демпфирующей массы,

В калибровочное устройство входят 25 звукопровод 1, концентратор, 2 и 3 рупорного типа, которые крепятся непосредственно на узлах излучателя 4 и приемника 5 упругих колебаний, и съемные демпфирующие массы 6. Указан-30 1ные части устройства являются самостоятельными узлами и сочленяются между собой с помощью узлов 7 и 8 фиксации, а с преобразователями сква- жинного прибора 9 - посредством хому-jj тов-застежек 10, Торцовые поверхности звукопровода 1 и концентраторов 2 1и 3 выполнены в виде эластичных мембран 11 и 12 из резины, которые при взаимном соприкосновении одна с дру- 40 гой и цилиндрической поверхностью акустических преобразователей - излучателя 4 и приемника 5 образуют на- дежньй акустический контакт, Звукопровод 1 и концентраторы 2 и 3 запол- j нены инертной, дегазированной жидкостью с волновым сопротивлением, близким к волновому сопротивлению резины.

Давление жидкости внутри отдель- „ ных частей устройства регулируется с помощью гидронасоса 13, который можно присоединить с помощью наружных штуцеров 14 к той или иной чарти калибровочного устройства.JJ

Увеличение давления внутри отдельных частей устройства вызывает деформацию контактных мембран 11 и 12 и

обеспечивает надежный и воспроизводимый акустический контакт между ними,

Звукопровод 1 выполняет роль жид- костно-наполненного волновода с жесткими стенками. Чтобы упругие колебания распространялись,«внутри такого звукопровода в виде плоской волны с минимальными потерями упругой энергии, внутренний диаметр d последнего должен быть равен d 1,2 , где Л - длина волны в жидкости,

Дпя гарантированного выполнения такого условия, а также с целью уменьшения наружных габаритов звукопровода используется между этими величинами соотношение d А/2, В этом случае для рабочей частоты преобразователей 30 кГц и скорости распространения упругих колебаний в жидкости звукопровода V 1500 м/с диаметр последнего должен быть не более 2,5 см. Для обеспечения минимального искажения амплитудно-частотной характеристики упругого сигнала, передаваемого от звукопровода 1 калибровочного устройства к акустическим преобразователям - излучателю 4 и приемнику 5 скважинного прибора 9, пер- вьй снабжен концентраторами 2 и 3 рупорного типа, имеющими плавньй дугообразный переход от диаметра звукопровода 1 к диаметру акустических преобразователей, образующему с осью калибровочного звукопровода 1 некоторый угол at , а с осью скважинного прибора 9 - угол /S ,

Следующей задачей является получение нормированного ослабления упругих колебаний не менее чем в 1000 раз с целью калибровки канала измерения амплитуд по известным относительньи значениям интенсивности сигнала.

Введение нормированного затухания основано на влиянии демпфируювщх масс, выполненных из материала с резко отличающимися (от жидкости, запол- някнцей звукопровод) волновыми сопротивлениями.

Демпфирующие массы 6 представляют собой сменные цилиндры, которые плотно крепятся с помощью узлов 7 и 8 фиксации на звукопроводе 1, Каждый цилиндр разнимается в диаметральной плоскости на две половины, что обеспечивает его быструю фиксацию на звукопроводе 1, Разная степень затухания упругих волн в волноводе путем присоединения демпфирующих масс достигается за счет изменения сквозной амплитудно-частотной характеристики зву- копровода под влиянием наружной присоединенной массы 6 (фиг. 3 и 4). По- лучение нормированного ослабления сигнала не менее чем в 1000 раз обеспечивается набором из трех сменных демпфирующих масс.

Устройство работает следующим об- разом.

Концентраторы 2 и 3 закрепляют на узлах акустических преобразователей излучателя 4 и приемника с помощью хомутов-застежек 10 и подсоеди- няют к ним звукопровод 1 с помощью узлов 7 и 8 фиксации. Через штуцера 14 делают подкачку давления жидкости в каждом узле устройства до 1,5 - 2 кгс/см с помощью гидронасоса 13. При этом происходит уплотнение акустического контакта между мембранами 11 и 12. После выполнения указанных подготовительных операций устройство гот ово к работе.

Включают прибор акустического каротажа и приступают к его калибровке по амплитудным характеристикам упругих волн.

Упругие колебания на рабочей част те излучателя 3 поступают в виде цилиндрических волн через мембрану 12 в объем рупорного концентратора 2, распространяются по заполняющей его жидкости к входу в трубчатьш звуко- провод и, проходя через контактную мембрану 11, поступают в звукопровод в котором распространяются в виде плоской волны практически без затухания до выходного конца, где снова проходят через контактную мембрану .1 и поступают в рупорный концентратор.

Упругие колебания в виде плоской волны проходят контактную мембрану 1 на узле приемника и достигают прием- ника 5. Потери энергии на контактных мембранах особенно незначительны,../

если внутренние объемы узлов излучателя 4 и приемника 5 заполнены жидкостью с волновым сопротивлением, близким к волновому сопротивлению жидкости, заполняющей калибровочное устройство. При отсутствии демпфирующих масс на поверхности звукопрово- да амплитуда упругого сигнала, достигающего приемник, является максимальной и принимается за первое калибровочное значение (фиг. 3). Затем, надевая на звукопровод сменные демпфирующие массы 6 и вводя тем самым дополнительное затухание распространяющихся по нему упругих колебаний, получают следующие нормированные (по отношению к максимальному значениям амплитуд А при свободном зву- копроводе) значения амплитуд упругих волн (фиг. 4) на гфиемном преобразо; вателе ( А, А). Полученный калибровочный график сравнивается с образцовым (эталонным) и в случае необходимости осуществляется корректировка характеристик скважин- ного прибора, после чего операция калибровки повторяется до получения полного соответствия между полученным и образцовым калибровочными графиками.

Устройство предназначено в основном для калибровки амплитудных каналов приборов акустического каротажа, в том числе приборов для акустического контроля цементирования скважин в полевых условиях. Благодаря простоте и удобству конструкции устройства а также стабильности амплитудно-частотных характеристик во времени и. их контролируемым изменениям в процессе измерений устройство позволяет оперативно, с минимальньв ш затратами времени и средств и с высокой точностью, обеспечить калибровку приборов акустического каротажа по амплитудным параметрам.

/4

Г2

Ю

. Z

Фцг,1

УО /,кГц