Устройство для акустического каротажа скважин Советский патент 1981 года по МПК G01V1/52 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА Изобретение относится к промысповогеофизическим исследователям скважин, а более конкретно к аппаратуре акустическо го каротажа. Известны устройства оля акустическог каротажа скважин, позволяющие |5 егистрировать параметры упругих волн 11функции от глубины скважины. Скважинные приборы в этих устройствах содержат трехэлементный акустический зонд, генератор запуска излучателя, электронный коммутатор, усилитель сигналов акустических при-емников и блок питания. Наземная часть аппаратуры включает в себя регистрирующие схемы. В связи с тем, что скважинный прибор опускается в скважину на большие глубины и подвергается действию аномально высоких температур и давлений, он должен обладать повышенной термобаростойкостью. При этом скважинный прибор должен обладать большой надежностью, так как его отказ приводит к длительным простоям скважины 1 и t23. СКВАЖИН Однако электронные и ионные приборы, используемые в скважинном приборе, имеют ограниченный диапазон рабочих температур, а их эксплуатация на предельных температурах снижает надежность работы прибора. Известно устройство для акустического каротажа скважин, которое состоит из излучателя, соединенного с генератором возбуждения излучателя, двух приемников, соединенных через усилитель акустических сигналов, коммутатор, согласующее устройство и каротажный кабель с наземным регистрирующим устройством. Все элект ронные устройства скважинного прибора заключены в сосуд Дьюара с применением эвтёктрического поглотителя, за счет чего Достигается термостойкость прибора. Применение сосуда Дыоара позволило частично защитить электронные элементь от воздейств{1я высокой температуры окружающей среды в скважине, в результате чего скважинный прибор может работать ПРИ температуре скважине большей,чем ЭТО допускают применяемые в. нем электронные приборы ГЗЦ. Однако за счет саморазогрева электронных элементов скважинного приб ора и частичного проникновения тепла во внутреннюю полость сосуда Дьюара, температура в нем постепенно повышается, и через некоторое время достигает максимально допустимого значения. Для увеличения времени работы прибора при высоких температурах его нужно предварительно охлаждать. Надежность такого скважинного прибора невысока из-за использования большого количества (более сотни) электронных элементов, работающих при высоких температурах. Воздействие температу ры в скважине приводит к дополнительной погрешности измерений за счет температурной нестабильности применяемых электронных приборов. Габариты скважинногр прибора подобного типа достаточно велики. Целью изобретения является повышение надежности работы скважинного прибора при высоких температурах и давлениях в скважине и уменьшение его габаритов. Поставленная цель достигается тем,что в устройство для акустического каротажа, содержащее один излучатель и два приемника, коммутирующие и согласующие устройства, причем излучатель соединен с согласующим устройством непосредственно, а приемники соединены каждый со сво им согласующим устройством через комму тирующие устройства, а также генератор возбуждения излучателя, усилитель акустических сигналов, соединенные с устройством обработки акустических сигналов и В1 1числения параметров упругих волн, дополнительно введен генератор подмагничивания, один из выходов которого соединен с синхронизирукшим входом генератора возбуждения, а два другие выхода соедине ны с помощью каротажного кабеля с сог ласующими устройствами излучателя и пр емников, причем выход генератора возбуж дения излучателя соединен через каротаж ный кабель с согласующим устройством и лучателя, а вход усдатателя через каротаж ный кабель - с выходами согласующих устройств приемников. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для акустического каро тажа скважин; на фиг. 2 - временные ди а граммы, поясняющие работу генератора возбуждения излзгчателя и генератора под магничивания. Скважинный прибор устройства для акутического каротажа скважин включает в ебя два акустических приемника 1 и 2, злучатель 3, коммутаторы 4 и 5 акусических сигналов первого и второго приемников, согласующие устройства 6-8 риемников и излучателя. Коммутаторы акустических приемников выполнены из ермостойких диодов или механических переключающих элементов типа геркон. Согласующие устройства представляют собой трансформаторы, сердечники которых . имеют форму, аналогичную сердечникам акустических приемников и излучателя, и расположены с ними соосно в одном и том же герметичном контейнере. Такая конструкция позволяет разместить согласующие устройства в контейнере акустического преобразоватёля, практически не увеличивая era габаритов. Наземная часть устройства состоит из генератора подмагничивания 9 излучателя и приемников, генератора возбуждения 10 излучателя, усилителя 11 акустических сигналов и устройства обработки 12 акустических сигналов и вычисления параметров упругих волн. Акустические приемники 1 и 2 соединены через коммутаторы 4 и 5, согласующие устрой ства 6 и 7 и каротажный кабель с усилителем 11 акустических сигналов. Акустический излучатель 3 соединен через согласущее устройство 8 и каротажный кабель с выходом генератора возбуждения 10 излучателя. Выходы генератора подмагничивания 9 включены посредством жил кабеля излучателю и приемником, а другой его выход сЬединен с генератором возбуждения излучателя для синхронизации работы аппарату- . ры. Выходы генератора возбуждения 1О и усилителя 11 соединены с устройством обработки 12 акустических сигналов и вычисления параметров упругих волн, выход которого подключен к фоторегистратору ФР. Генератор возбуждения 10 вырабатывает отрезки синусоиды, изображенные на фиг, 2 б, которые накладываются на подмагничивающее напряжение, вырабатываемое генератором подмагничивания 9 (фиг. 2 а), причем, напряжение подмагничивания выбирается таким образом, чтобы акустические приемники и излучатель работали на участке максимальной крутизны магнитострикдионной характеристики. Возбуждающий сигнал (фиг. 2 в) подается через каротажный кабель и согласующее устройство 8 на акустический излучатель 3. Излучатель преобразует электрическую энергию в акустическую, которая излучается в околоскважинное пространство. Акустические приемники 1 и 2 преобразуют акустический сигнал, прошедший через породу , в электрический и подают на коммутаторы 4 и 5, которые поочередно подключают первый или второй приемник через согласуюшие устройства 6 и 7 к сигнальной жиле кабеля. Коммутаторы управляются напряжением подмагничивания, которое подается через сигнальную чсилу кабеля с генератора подмагничивания 9 на обмотки приемников 1 и 2. При прохождении положительной полуволны напряжения подмагничивания коммутатора 4 подключает приемник 1 к жиле кабеля, а при отрицательной - коммутатор 5 подключен приемник 2.Сигнал, полученный от акустических приемников, усиливается усилителем 11 и поступает на вход устройства обработки 12 акустических сиг нало1в и вычисления параметров упругих волн, на второй вход которого поступают синхроимпульсы момента запуска излучателя. Выход устройства обработки 12 соединен с фоторегистратором для записи параметров упругих волн в скважине в функ ции от глубины. Использование предлагаемого устройства для каротажа скважин обеспечит, в от , личие от существующ ис устройств, поилшение надежности работы скважинного прибора при высоких температурах и давленнях в скважине, так как из скважинного прибора вынесены в наземное оборудование устройства, содержащие электронные и ионные элементы. Дополнительно снижаются габариты скважинного прибора, так как исключается корпус электронного блока, и увеличивается точность измерения за счет уменьшешш прямой волны по корпусу, которая является помехой и накл 1Дывается на полезный сигнал. Применение предлагаемого устройства позволяет проводить акустический каротаж глубоких и сверхглубсжих скважин. Фор м у ла изобретен и я Устройство для акустического карогажа скважин, содержащее один излучатель и .два приемника, коммутирующие и согласуюшие устройства, причем излучатель соединен с согласующие устройством непосредственно, а приемники соединены каждый со своим согласующим устройством через коммутирующие устройства, а также генератор возбуждения излучателя, усилитель акустических сигналов, соединенные с устройством обработки акустических сигналов и вычисления пар 1Метров упругих . волн, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы скважинного приб(а при высоких температурах и давлениях в скважине и уменыиения его габаритов, в него дополнительно введен генератор подмагшгаиванип, один из шдходов которого соединен с синхроннзирухущим входом генератора возбуждения, а два другие выхода соединены с помощью каротажного кабеля с согласующими устройст- вами излучателя и преемников, причем вы-, ход генерате возбуждения иалучатедя соединен через каротажный кабель с согласующим устройством, а вход усилителя через каротажный кабель соединен с выходом согласующих устройств приемников. Источники ивфсфмашт, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СХХЗР № 379899, кп. q OlV 1/40, 1971. 2. Белоконь В. Д. Комплексная аппаратура акустического каротажа СПАК-2. С Теофвзичёская аппаратура , вып. 48, Л., Недра , 1972, с. 83-8. 3.series 307AW( tewperd orelooe :Е-6р1з:Юр25-Р Onstruct ovi n grvjgg. jd Кг Siburtw .pctoЪer L972(oтpтип)...

ipue.l

Л

a

фиг.2