Устройство для подземного акустического исследования Советский патент 1977 года по МПК G01V1/40 

I

Изобретение относится к средствам акустического исследования подземных -полостей, например для хранения нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов, создаваемых в пластах каменной соли путем размыва пласта через буровые скважины.

Известен подземный гидролокатор, используемый для проведения геофизических измерений. Этот гидролокатор включает в себя наземную регистрирующую аппаратуру, содержащую усилитель импульсов, последовательно включенные блок развертки по дальности, выполненный на генераторе пилообразного напряжения, и индикатор обзора на электроинолучевой трубке, и скважинный снаряд с калибрующим устройством, содержащий последовательно включенный задающий генератор, генератор ультразвуковой частоты (УЗЧ), электроакустический преобразователь (ЭАП) обзора и двигатель I.

Недостатком этого гидролокатора является низкая производительность труда, так как рабочая частота задающего генератора, определяющая моменты излучения зондирующих импульсов УЗЧ, определяется максимальным лоцируемым расстоянием. Следовательно, для получения необходимого числа измерений при лоцировании малых расстояний скорость кругового обзора должна быть не высокой.

Известен также ультразвуковой гидролокатор 2, содержащий последовательно включенные схему запуска, приемно-излучающий ЭАП, приемный усилитель, триггер, регистрирующий блок и следящую систему, состоящую из фазового детектора, управляемого генератора, двоичного счетчика и трех схем совпадения. Следящая система воздействует на управляемый генератор таким образом, что частота на его выходе пропорциональна скорости распространения упругих колебаний в среде. Выход управляемого генератора через схему совпадения подключен к регистрирующему блок}.

Недостатком этого устройства является девиация частоты на выходе следящей системы, снижающая точность измерений.

Ближайщнм по технической сущности к предлагаемому изобретению является подземный гидролокатор, содерл ащий записывающую аппаратуру, включающую в себя устройство управления, регистратор, измеритель дальности и схещ запуска, выход которой в скважинном снаряде через блок управления, генератор ультразвуковой частоты и ЭАП подключен ко входу усилителя 3.

Схема запуска выдает в скважинный снаряд команду, определяющую момент излучения электроакустическим преобразователем колебаний УЗЧ с периодом следования У 20 V где D - расстояние до стенки камеры; V - скорость распространения колебаний УЗЧ в воде. Колебания УЗЧ, отраженные от лоцируемой стопки камеры, преобразуются ЭАП в электрические сигиалы, усиливаются и фиксируются регистратором. Выходной сигнал измерителя дальности через схему заиуска поступает в блок управления скважииного снаряда и производит локацию камеры в следующем направлении и т. д. Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость, так как чувствительность усилителя и мощность зондирующего импульса выбираются исходя из максимальиого лоиируемого расстояния. Следовательио, при измерении малых расстояний (например, прн обмере скважии) из-за избытка излучаемой мощности зондирующего импульса и малых потерь в среде имеют место многократные отраження упругих колебаний УЗЧ от нротивоположиых стенок, которые воспринимаются ЭАП и через усилитель и измеритель дальности вызывают дополнительные срабатывания схемы запуска. Для повыщеиия помехоустойчивости предлагаемое устройство для подземного акустического исследования содержит генератор тока и накопительную емкость, при этом к выходу генератора тока параллельио подключены накопительная емкость и второй вход генератора ультразвуковой частоты. На чертеже представлена блок-схема гидролокатора. Гидролокатор содержит записывающую апиаратуру, включающую в себя устройство управления 1, регистратор 2, измеритель дальности 3 и схему запуска 4, выход которой через блок управлеиия 5, генератор ультразвуковой частоты 6 и электроакустический преобразователь 7 подключен ко входу усилителя 8, генератор тока 9 и накопительную емкость 10. Предлагаемый гидролокатор работает следующим образом. Схема запуска 4 выдает в блок управления 5 скважинного снаряда команды, определяющие моменты излучения колебаний ультразвуковой частоты с иериодом следования Г. За временной интервал Т на конденсатор 10 накапливается энергия, равная Е - 2С т21 q Idt - заряд, иакоиленный конденсатором 10 за интервал времени Т. Тогда (3) Так как накопительиая емкость 10 является источником коллекторного напряжения генератора ультразвуковой частоты 6 и разряжается через пего нри излучении, то из выражеиия (3) видно, что мощность излученного зондирующего импульса иропорииональна квадрату лоиируемого расстояния. После излучения электроакустическим преобразователем 7 зоидирующего импульса ультразвуковой частоты накопительная емкость 10 до прихода следующей команды со схемы запуска 4 заряжается выходным током генератора тока 9. Колебания УЗЧ, отраженные от стенки камеры, иреооразуются электроакустическим преобразователем 7 в электрические сигналы и через усилитель 8 и измеритель дальности 3 фиксируются регистратором 2. Таким образом, введение в подземный гидролокатор генератора тока и накопительной емкости снижает уровень помех при измереиии расстояиий менее 10 м ио меньшей мере п два раза ио сравнению с устройством-нрототипом, так как в предлагаемом гидролокаторе мощность зондирующего импульса определяется не максимальным, а реально измеряемым расстоянием в соответствии с выражением (3). Формула изобретения Устройство для подземного акустического исследования, содержащее записывающую аппаратуру и скважинный снаряд, содержащий генератор задержки, генератор ультразвуковой частоты, вибратор, усилитель и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повыщения помехоустойчивости, оно содержит генератор тока и накопительную емкость, при этом к выходу генератора тока иараллельно иодключеиы накопительная емкость и второй вход генератора ультразвуковой частоты. Источники информации, принятые во вниМТние при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №317782, кл. Q 01V 1/43, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР №172507, кл. G 01V 1/40, 1965. 3. Разработка аппаратуры для гидроакустической локации подземных камер, отчет, профиль 8, 1975, с. 14.