Аппаратура для акустических исследований скважин большого диаметра Советский патент 1980 года по МПК E21B47/14 G01V1/40 

жидкости, смогут опережать волны, распространяющиеся по исследуемой породе. Работа с одним снарядом, опускаемым вдоль стенки, дает параметры только по одной вертикальной образующей, что явно недостаточно, так как необходимо иметь информацию о всем прискважинном слое при достаточно большой глубине проникновения акустических волн. Работа с акустическими колебаниями с длиной волны, меньшей диаметра скважины, позволяет (Решать и новые задачи.

Звук-2 не обеспечивает возможность оценки азимута и угла наклона пересекающих скважину границ и оценки коэффициента вертикально-горизонтальной анизотропии акустических свойств пород.

Цель изобретения - получение объeutHofi информации о свойствах горных пород в скважине большого диаметра и ее техническом состоянии.

Цель достигается тем, что в предлагаемой аппаратуре глубинный прибор выполнен в виде направляющего шаблона, состоящего из двух направляющих конусов с гнездами, снабженных поясами центраторов и соединен- ных между собой центральным силовым стержнем, а зонды закреплены в гнездах и установлены между конусами, при этом зонды в гнездах расположены на равном расстоянии один от другого по окружности. Направляющие конуса выполнены с отверстиями для протекания жидкости. Центральный стержень выполнен в виде акустического изолятора.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой аппаратуры; на фиг. 2 - конструкция шаблона.

Аппаратура содержит скважинный снаряд, в который входит шаблон 1, изготовленный по диаметру скважины с закрепленными в нем тремя акустическими зондами 2. Каждый из них имеет три направленных широкополосных приемника П,, Hj, Пд и один широкопрлосный излучатель И, приемник HI расположен рядом с излучателем И; приемники Hj и Пз удалены от него. Зонды с обоих концов оканчиваются акустическими изоляторами 3, закрепленными в нижней и верхней секциях шаблонов. Секции шаблона и средняя стяжка снаружи покрыта слоем акустической изоляции (например, фторопластом или резиной). В нижней немагнитной части, установлен блок азимутальной привязки 4. Скважинный снаряд соединен с наземной аппаратурой многожильным каротажным кабелем 5 .

Наземная аппаратура состоит из соединенных с кабелем блоков 6, синхронизации 7 выделения вступлени 8 усиления и фильтрации. Блоки синхронизации б и выделения вступлений

7 соединены с блоками 9-1, 9-2 измерения кинематических параметров акустического сигнала, распространяющегося по вертикальной образующей и по горизонтальной образующей цилиндра соответственно.

Блоки синхронизации б и блоки усиления и фильтрации 8 соединены также с блоками 10-1, 10-2 измерения динамических параметров акустических сигналов, распространяющихся по вертикальной образующей и горизонтальной образующей цилиндра соответственно и блоком магнитной регистрации первичного сигнала 11. Выходы блоков 9 измерения кинематических и 10 динамических параметров сигнала соединены с каротажным регистрирующим осциллографом 12. Выход блока усиления и фкл.ьтрации 8 соединен также с блоками 13 регистрации волновых картин и 14 регистрации фазокорреляционных диаграмм. В наземной аппаратуре есть блоки 15 разметки глубин 1 временной разметки, имитатор 17, бло .питания 18 и ряд вспомогательных блоков .

Аппаратура работает следующим образом.

Широкополосный излучатель И зонда излучает акустические колебания, которые принимаются широкополосными акустическими приемниками П, и П, после распространения сигнала по вертикальной образующей, приемником П этого же зонда после отражения сигнала от стенки и приемником П соседнего зонда после распространени сигналов по дуге горизонтальной образующей. Далее поочередно срабатывают излучатели следующих зондов и соответствующие приемники зондов принимают аналогичные акустические сигналы, распространяющиеся по соседним вертикальным образующим и следующим дугам горизонтальной образующей. Моменты излучения и акустические сигналы, принятые приемниками П|, П и Пз по многожильному каротажному кабелю передаются к наземной аппаратуре. По этому же кабелю передается сигнал от блока определения азимута, соответствующего углу между направлением на север и одним из зондов. Сигнал с многожильного каротажного кабеля подается в наземные блоки синхронизации б, выделения вступлений 7, усиления и формирования 8. Блок синхронизации выделяет импульсы, соответствующие моментам излучений и принимаемые за начальные для измерения кинематических параметров и запускающие блоки измерения кинематических парс1метров акустического сигнала, распространяющегося по вертикальной образующей и горизонтальной образующей. Сигналы окончания измеряемых кинематических- параметров подаются на блоки 9-1 и 9-2 с блока выделения вступлений 7, на который поступают усиленные сигналы с приемников зон дов. Измеренные кинематические параметры с блоков 9-1 и 9-2 подаются на каротажный осциллограф 11 и записываются. Сигналы с приемников после усиления и фильтрации блоком 8 подаются на блоки измерения динамических параметров акустических сигналов, распространяющихся по вер тикальной образующей цилиндра 10-1 и горизонтальной образующей цилиндра 10-2. Измеренные параметры передаются для регистрации на каротажный осциллограф 11. Регистрация всего акустического сигнала осуществляется блоком фоторегистрации волновых картин 13 и магнитным регистратором 11, на .которые подается сигнал .с блока усиления и фильтрации. С него же подается сигнал на блоки регистрации фа зокорреляционных диаграмм 14. Вместо измеряемого сигнала для проверки аппаратуры на вход наземны (блоков может быть подан сигнал от имитатора 17. Шаблон (фиг.2) состоит из двух направляюишх конусов: 19, 20, изгот ленных из прочного материала (стали). Конусы имеют луковицеобразную форму для уменьшения возможности зацепа за неровности стено скважины. В каждом конусе прорезаны отверстия 21 для облегчения протекания скважинной жидкости при движе нии снаряда. Конусы снабженыпо наибольшему диаметру поясом центраторов 22, например, в виде стандартных резиновых стержней в гнездах. Они служат для уменьшения шумов при движении снаряда и его трении о стены скважины. Верхний и нижний конус соединены между собой центральным стержнем 23 который для удобства транспортировки всего снаряда имеет разъемные соединения 24 и 25. Основная средня секция стержня 26 выполнена в виде жесткого акустического изолятора (например, с несколькими рядами вырезов типа елочка). В конусах друг против друга имеются гнезда для закрепления зондов. На фиг. 2 показана трехзондовая конструкция с гнездами, соединенными звездочкой со средним стержнем и собственно стенкой конуса. Конструкция может быть сварной. Верхний конус сверху оканчивается головкой 28 для присоединения каротажного кабеля. При сборке скважинного снаряда зонды устанавливаются в гнезде конусов и присоединяются переходным кабелем к нижней части кабельной головки. Формула изобретения 1.Аппаратура для акустических исследований скважин большого диаметра, содержащая х лубинный прибор с акустическими зондами, каждый из которых имеет широкополосный излучатель и приемник, соединенные каротаж ным кабелем с наземными блоками обработки и регистрации акустического сигнала, отличающаяся тем, что, с целью получения объемной информации о свойствах горных пород в скважине большого диаметра и о ее техническом состоянии, глубинный прибор выполнен в виде направляющего шаблона, состоящего из двух направляющих конусов с гнездами, снабженных поясами центраторов и соединенных между собой центральным силовым стержнем, а зонды закреплены в гнездах, установленных между конусами . 2.Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что.зонды в гнездах расположены на равном расстоянии один от другого по окружности . 3.Аппаратура по пп. 1, 2, о т личающаяс я тем, что направляющие конусы выполнены с отверстияи для протекания жидкости. 4.Аппаратура по пп. 1, 2 и 3, отличающаяся тем, что центральный силовой стержень выполнен в виде акустического изолятора. Источники информа1 ии, принятые во внимание при экспертизе 1.Булатова Т.М., Дубов Е.Ф. Акус-тический каротаж. Недра, 1970, с. 125-127. 2.Карус Е.В. и др. Опытно-промышленное опробование и внедрение аппаратуры Звук-2, Геология и развед a, 10, 1974, с. 18-33.