Излучатель для скважинного прибора акустического каротажа Советский патент 1976 года по МПК G01V1/52 B06B1/06 

Этот исАпучатель, однако, не может быть рыя.) прие 1лемых габаритах для досТйч-очио .НИЗКИХ-частот (единицы кги). Кроме- того, в этом излучателе происходят потери энергии при ее прохождении ат одного иалучаюшего элемен а через другие, прилегающие к нему, элементы, а также при ее отражении от конического отражателя.

Цель изобретения - расширить частотный диапазон излучателя и обеспечить как одновременное, так и поочередное излучения на нескольких частотах. Это достигается за счет применения в качестве электроакустических преобразователей биморфных пьезокерамических элементов, имеющих при небольших размерах относительно низкую частоту собственных колебаний. Эти элементы объединены в несколько групп, причем элементы каждой группы расположены симметрично относительно оси скважинного прибора и имеют одинаковую частоту собственных колебаний, а частоты собств энных колебаний элементов в разных группах различны.

На фиг. 1 изображен предлагаемый излучатель; на фиг. 2 - то же, разрез.

Излучатель содержит составной корпус 1 биморфные элементы, .состоящие из двух одинаковых, но противоположно пол$физованных пьезокерамических пластин 2, жестко соединенных (с помощью пайки, электропроводного клея и тому подобное) с упругой металлической пластиной 3; металлические накладки 4, резиновую втулку 5, тонкую резиновую оболочку 6 и тонкостенный металлический кожух 7 с- отверстиями Внутренняя полость корпуса 1 заполнен маслом или иной неэлектропооводной жидкостью 8, Наружные электроды пьезокерамических пластин с помощью проводников 9 соединены (непосредственно или через коммутатор) с потенциальным выводом источника вообуждаюи,их электрических импульсов, а их внутренние электроды через пластины 3 и корпус .1-е земляным выводом того же источника. Возможен и вариант с изолированными от земли внутренними электродами,

Биморфные элементы объединены в три группы; А, Б и В, по три элемента в каждой группе {число групп и элементов в группе может быть и иным). Собственные частоты элементов внутри каждой группы одииакппы, но различны для пьеэоэлементо из разных групп.

PaanjiHue в собстве1гных частотах пьезоэлимсптов можот быть достигнуто за счет 1)мзл11чной Т )Л1.11П14 или различного матери,ала иьезоксрампчоских пластин; различной толшниы или различного материала металлической пластины; различной длины пьезоэлемента; различных способов закрепления пьезоэлемента; различной величины дополнительной массы, закрепленной на свободном конце пьезоэлемента (в частном случае, эта масса может отсутствовать, как это изображено на чертеже).

На чертеже изображен вариант, когда различие в собственных частотах пьезоэлементов достигается за счет различной толщины пьезокерамических пластин. Что касается способа закрепления, то здесь дан вариант жесткого закрепления одного конца пьезоэлемента и мягкого закрепления другого его конца, для чего слуясат, соответст венно, металлические накладки 4 и резиновая втулка 5.

Излучатель работает следующим образом. При подаче на электроды пьезоэлементрв коротких электрических импульсов пьезоэлементы совершают затухающие колебания, передаюишеся в виде упругих импульсов в буровой раствор и породу. Благодаря небольшой толщине оболочки 6 и кожуха 7, а также наличию отверстий в последнем ослабление этими деталями излучаемых упругих импульсов невелико.

Каждый пьезоэлемент излучает импульсь с видимой частотой, близкой к частоте зго

собственных колебаний. Эта частота определяет положение средней (основной) части спектра излучаемых импульсов. Ширина спектра зависит от добротности излучающего элемента.

Группы пьезоэлементов (А, Б и В) могут работать как совместно, так и независимо друг от друга. В последнем случае йти группы работают поочередно, поодиночке или в любых сочетаниях, для чего подсоединяются к источнику возбуждающих электрических импульсов через коммутатор. Первый режим работы осуществляется как частный случай второго (при определенном состоянии коммутатора) или при подсоединении всех групп элементов непосредственно к источнику возбуждающих импульсов.

Для регистрации прошедших через породу упругих импульсов должен быть применен приемник с круговой характеристикой

направленности, суммирующий упругие импульсы от всех излучающих элементов, например приемник в виде пьеэокерамическо- |Го полого цилиндра, расположенного по оси скпажинного прибора.

Предложенная конструкция позволяет ориентировать ось характеристики направленности так, чтобы по желанию преимущественно возбуждался тот или иной тип головных волн, например головная продольная или

поперечная. Это достигается тем, что пьезоэпементы располагаются по отношению к оси прибора под углом, равным среднему первому или второму критическим углам для наиболее часто встречающихся горных пород.

формула изобретения

1. Излучатель для скважинногс прибора акустического каротажа, содержащий корпус и пьезокерамические преобразователи, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и обеспе чения возможности как одновременного, так и поочередного излучения на нескольких

частотах, преобразовател выполнены и цчде нескольких гр)упп бнморфиых пьоаокера- мическнх элементов, причем элементы каждой группы расположены симметрично отно- сигелыю центральной оси прибора и имеют юдинаковую частоту собственных колебаний, а частоты собственных колебаний элементов в разных группах различны,

2. Излучатель по п. 1, отличающ и и с я тем, что, в нем пьез жерамические элементы расположены под углом по отношению к центральной оси, равным среднему первому ИЛИ второму критическому углу для наиболее часто встречающихся гор15

ных пород.

Фиг. 1

z