Способ формирования импульсов упругихКОлЕбАНий пРи АКуСТичЕСКОМ КАРОТАжЕ СКВАжиН Советский патент 1981 года по МПК G01V1/40 

3 рокий низкочастотный спектр упругих колебаний, требуемый для аппаратуры низкочастотного АК 2. Однако технически реализованный магнитострикцнонный излучатель на спектр 5-25 кГц имеет диаметр порядка 500-600 мм, в результате чего он не может быть использован для исследования нефтянь1х и газовых скважин, диаметры которых составляют 150-300 м Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ получения широкого спектра колебаний путем укорочения упругого импульса за счет применения низкодобротного магнитострикционного излучателя, например тонкостенного цилиндра. При этом, с целью получения макси мальной амплитуды упругого импульса, возбуждение излучателя осуществляется импульсом тока колоколообразной формы, длительность которого обеспечивает резонансный режий колебаний, а амплитуда достаточна для достижения магнитного насыщения последнего. Изменяя толщину стенки сердечника, можно получить необходимое количество полупериодов в импульсе упругих колебаний. При этом-все полупериоды имеют одинаковую длительность, равную половине периода основной час тоты сердечника з . Недостаток способа состоит в том, что при реальлых размерах излучателя (70-80 мм) в излучаемом спектре упругих колебаний отсутствуют низкочастотные составлякицие с частотой 5-12 кГц , необходимые для низкочастотного АК. Цель изобретения - повышение функ циональных возможностей, излучателя путем расширения спектра излучаемого упругого импульса. Поставленная цель достигается пут реализации способа формирования импульсов упругих колебаний с помощью низкодобротного магнитострикционного излучателя, возбуждаемого импульсом колоколообразной формы в режиме резонансных колебаний и повторного возбуждения излучателя импульсдм обратной полярности так, что повторно возбуждение осуществляется во време ном интервале, соответствующем четвертой четверти первого периода собственных колебаний излучателя, причем длительность импульса повторного возбуждения выбирается так, чт 24 бы она не превьш1ала временного интервала между моментом повторного возбуждения и окончанием первого периода собственных колебаний, а его амплитуда выбрана так чтобы она скомпенсировала остаточную намагниченность материала сердечника от первого возбуждения. Воздействие повторного возбуждения накладывается на собственные колебания сердечника, и приводит к увеличению длительности второго полупериода импульса упругих колебаний. Длительность третьего полупериода колебаний также увеличивается и становится близкой к длительности второго полупериода, вследствие низкой добротнос.ти сердечника излучателя. В результате увеличения длительности второго и третьего полупериодов упругого импульса, излучаемые импульсы при реальных размерах сердечника имеют широкий спектр - 5-25 кГц с достаточным количеством низкочастотных составляюищх, что требуется для эффективной работы низкочастотного АК. На фиг. 1 приведен пример реализации схемы устройства для формирования упругих импульсов по предлагаемому способу; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов. Основными элементами описьшаемого варианта схемь являются задающий генератор I, мультивибратор 2 задержки, дифференцирующая цепь 3, генератор 4 прямого возбуждения, генератрр 5повторного возбуждения, низ6:одобротный излучатель 6 с обмотками 7 и 8. Задающий генератор 1 генерирует остроконечные импульсыfфиг.2 эпюра 9Jb частотой повторения, равной частоте повторения излучаем;з1х упругих импульсов. Этими импульсами запускаедся мультивибратор задержки 2, который генерирует прямоугольные импульсы (фиг. 2 эпюра 10). Прямоугольные импульсы поступают на дифференцирующую цепь 3, на выходе которой формируется положительньй импульс от переднего фронта и отрицательный импульс от заднего фронта (фиг. 2 эпюра П). Положительным импульсом запускается генератор 4 прямого возбуждения, который формирует колоколообразный импульс тока (фиг. 2 эпюра 12J, протекающий по обмотке 7 излучателя. Длительность импульса тока равна половине периода собственной частоты излучателя, а амплитуда обеспечивает создание в сердечнике магнитной индукции насыщения (фиг. 2 эпюр 13) для получения максимальной амплитуды упругого импульса. После протекания первого импульс тока по обмотке 7 в сердечнике излучателя действует магнитная индукция В5(фиг. 2 эпюра 13), величина которой определяется постоянной составляющей тока и остаточной намагниченностью материала сердечника. Под воздействием импульса тока прямого возбуждения сердечник излучателя стремится колебаться в режиме собственных гармонических затухакщих колебаний (фиг. 2 эпюра 14)« В то время как сердечник излучателя совершает свободные колебания в четвертой четверти первого периода отрицательным импульсом (фиг. 2 эпюра II) в момент tа запускается генератор повторного возбуждения 5, который формирует импульс тока обратной полярности (фиг, 2 эпюра 15) , протекающий по обмотке излучателя 8. Амплитуда импульса выбирается такой, чтобы создаваемая индукция скомпенсировала остаточную намагниченность от первого возбуждения ( BC. О, фиг. 2 эпюра 16). Импульс обратной полярности дейст вует во временном интервале при этом на свободные колебания сердечника излучателя накладываются вынужденные силы магнитострикции, кото рые препятствуют действию упругих си свободных колебаний и увеличивают длительность второго полупериода. В связи с тем, что сердечник излучателя низкодобротный, длительность третьего полупериода также увеличивается (фиг. 2 эпюра 17). 126 В результате того, что дпительность второго и третьего полупериодов импульс д упругих колебаний увеличилась, частотный спектр импульса расширяется в область низких частот. Формула изобретения Способ формирования импульсов упругих колебаний при акустическом каротаже скважин, при котором электри- . ческим импульсом возбуждают в режиме резонансных колебаний низкодобротный магнитострикционный излучатепь, отличающийся тем, что, с целью повьщ ения функциональных возможностей излучателя путем расширения спектра излучаемого упругого импульса, излучатель повторно возбуядают во временном интервале, соответствую щем четвертой четверти первого периода собственных колебаний, импульсом обратной полярности, длительность которого не превьшает временного интервала между моментом повторного воздействия и окончанием первого периода собственных колебаний, а амплитуда компенсирует остаточную намагниченность от первого возбуждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ивакин Б.Н., Карус Е.В. и Кузнецов О,Л. Акустический метод исследования скважин, М., Недра, 1978, с. 144-145. 2.Патент США № 3.136.381 Нкл. 340155 опублик. 1965. 3.Косолапов А.Ф. и Дзебань И.П. Кольцевой магдатострикционный излучатель для приборов акус тческого каротажа. Сб. Геоакустические исследования в скважинах. Труды ВНИИГЯГГ вып. 18. М., ОНТИ ВНИИЯГГ, 1974, с. 111-121 (прототип ;|.

Фи&.1

5

и

Фиг. 2