Поверочно-калибровочное устройство аппаратуры акустического каротажа Советский патент 1981 года по МПК G01V13/00 

колебания, возбужденные излучателем зонда, поступают к приемнику в виде двух волн - волны по внутренней тру с низкой скоростью распространения упругих колебаний и обгонной волны, которая часть пути проходит по внут ранней трубе, а часть - по частично заполненной жидкостью внешней трубе со скоростью распространения упруги колебаний, в несколько раз превыыаю щей скорость по внутренней трубе. Первой приходит на приемник обгонмая волна, которая используется для калибровки аппаратуры. CVNwapHoe время ее прихода определяется как сумма времени распространения по внутренней и наружной трубе. Для измерительного зонда аппаратуры, у которой излучатели размерены в верхней части зонда, а приёмник в нижней части, кажущаяся скорость на базе между излучателем и приемни ком приближенно определяется как где L - расстояние между излучателем и Приемником; I - расстояние между уровнем жидкости и уровнем излучателя;С,. - скорость во внутренней трубе;Cg - скорость во внешней трубе. При подъеме уровня жидкости в меж трубной полости 2 уменьшается, а Сц увеличивается, так как увеличивается составлякяяая пути, по Которой упругие колебания распространяются с больыей скоростью. Таким образом, регулируя уровень жидкости в межтрубном пространстве, задают значения кажущихся скоростей и калибруют аппарэтуру, в диапазоне скоростей от с до Cita, Однако даннот-чу устройству прису1ПИ следующие йедостатки. Как время распространения упругих колебаний,та и амплитуда этих колебаний, принятых приемником поверяемой аппаратуры, зависит от скорости распространения и коэффициента затухания упругих колебаний в рабочей жидкости. Влияние свойств жидкости в формуле ) не учтено. Упругие свойства жидкости за от условий окружающей среды {температура, да;вление и т.д.), а от количества пузырьков воздуха в жидкости, образующихся при периодических процессах заливки жидкости в резервуар и ее сливе. Таким образом, свойства жидкости могут изменяться и вносить значительные погрешности при калибровке аппаратуры акустического каротажа. Кроме того, к этим погрешностям могут суммироваться погрешности измерения расстояния.между уровнем жидкости и активными элементами акустического зонда поверяемой аппаратуры. Основными измеряемыми величинами аппретуры акустического каротажа с трехэлементной структурой акустического зонда являются интервальное время ЛТ и коэффициент затухания амплитуды oL упругих колебаний, распространяющихся в скважине на базе S между одноименными активными элементами зонда. При поверке и калибровке аппаратуры оценивается точность измерения этих величин .. , ДТ Т2 - Tj ; с6 20 log, а А - время прихода и амплитуды колебания, измеренные первым каналом аппаратуры; те же параметры, измеpяe ыe другим каналом аппаратуры. Данное калибровочное устройство при калибровке аппаратуры с трехэлементной структурой зонда по параметрам ДТ и oJ, позволяет ее калибровать только в двух точках в диапазоне измерений, когда свойства жидкости не влияют на измеряемые парамет1ял. Это возможно лишь тогда, когда упругие колебания, зарегистрированные разныГШ каналами аппаратуры, имеют идентичные геометрические пути распространения и отличаются лишь длиной пути в одной из труб. Когда уровень жидкости находится за пределами (выше или ниже) базы между одноименными активными элементами зонда, то свойства жидкости одинаково влияют на параметры упругих колебаний, зарегистрированных обоими каналами аппаратуры, и, как следует из формул (2) и (3), не влияют на измеряемые параметры ДТ и cfВ этих двух случаях измеряются значения ДТ и ci, определяемые упругими свойствами одних лишь труб.Если же уровень жидкости находится в пределах базы зонда, то геометрические пути и условия распространения упругих колебаний, зарегистрированных разными каналами аппаратуры,резко отличаются. Упругие колебания по жидкости, распространяющиеся от излучателя, находящегося выше уровня жидкости в межтрубном пространстве,сначала преобразуются в головные волны по внутренней трубе, а затем в головные волны по внешней трубе. От излучателя, находящегося ниже уровня жидкости в межтрубном пространстве, упругие колебания в виде проходящих волн распространяются через два слоя жидкости и внутреннюю трубу и затем преобразуются в головные волны по внешней трубе. Амплитудные коэффициенты образования головных волн во внутренней трубе и амплитудные коэф фициенты прохождения волн через сло истые среды резко отличаются и зависят от многих факторов, в том чис от упругих свойств жидкости. Кроме того, на амплитудные и временные характеристики упругих колебайий, распространякадихся по этим различны путям, влийгот по-разному явления о ражения и рассеяния упругих воля н границе воздух-жидкость. Таким образом, калибровка аппаратуры с помощью данного устройства по параметрам ЛТ и oL в диапазоне от зн чений лТен и трубы д значений ATf, и с.м наружной трубы . связана с большими погрешностями.О нако в соответствии с требованиями государственых метрологических служб измерительная аппаратура дол на калиброваться и проверяться не менее, чем в 3-5 точках диапазона измерений. Цель изовретения - повышение то нести калибровки аппаратуры акусти ческого каротажа, предназначенной для измерения интервального вре- мени AT и коэффициента затухания ot, упругих колебаний на базе S зонда за счет исключения погрешностей, связанных с нестабильность свойств ЖИJgKOCTИ. Поставленная цель достигается тем, что поверочно-калибровочное устройство аппаратуры акустическог каротажа, содержащее заполненные жидкостью внутреннюю и внешнюю трубы, расположенные с зазором одна в другой, причем внутренняя тру ба изготовлена из материала,окорость распространения в котором со ответствует началу диапазона измеряемых скоростей, а наружная из ма териала, скорость распространения упругих колебаний в котором соотве ствует концу диапазона измеряемых скоростей, дополнительно содержит промежуточные трубы различного диаметра, установленные соосно между внутренней и внешней трубами а межтрубные полости гидроизолированы между собой и соединены через разъединительные вентили с гидро:системой, причем, скорости распространения упругих колебаний в промежуточных трубах увеличиваются с увеличением их диаметра и лежат в диапазоне между скоростями внутрен ней и внешней труб. На чертеже схематически изображено поверочно-калибровочное устройство, общий вид, и пути распространения упругих колебаний. Поверочно-калибровочное устройство содержит внутреннюю трубу 1, промежуточные трубы 2 и 3, внешнюю трубу 4, основание 5 с уплотнениями, обеспечивающими гидроизоляцию межтрубных полостей, рабочую жидкость 6, вентили 7-9 и гидросистему 10. Вентили соединяют межтрубные полости с гидросистемой. Гидросистема предназначена для заливки рабочей жидкости в межтрубные полости и ее слива. При этом выбирается труба с известной скоростью и коэффициентом затухания упругих колебаний. Трубы выполняются, например, 1 из винипласта (V 1810 м/с), 2 из бакелита (V 2600 м/с), 3 - из асбестоцемента {V 3300 м/с), 4 из стали (V 5200 м/с). В процессе поверки и калибровки аппаратуры акустического каротажа ее скважинный прибор помещается в заполненную жидкостью внутреннюю-р трубу 1 резервуара, всё межтрубные полости которого также предварительно заполняются жидкостью б через вентили 7-9 с помощью гидросистемы 10. Упругие колебания, возбуждаемые излучателем, через жидкость попадают последовательно на все трубы, распространяются по ним и поступают через жидкость на приемники. Первой приемников достигает волна по внешней трубе, так как скорость распространения упругих колебаний в ней выше, чем скорость в остальных трубах. Волна по внешней трубе используется для калибровки аппаратуры. Затем с помощью гидросисте «и 10 рабочая жидкость через вентиль 7 полностью сливается из полости между трубами 3 и 4. В этом случае упру1 ие волны по трубе 4 не распространяются и первыми достигают приемников упругие колебания по промежуточной трубе 3, которые используются для калибровки аппаратуры. После этого с помощью гидросистемы 10 и вентилей 8 жидкость сливается из полости между трубами 2 и 3. При этом упругие волны не распространяются по трубам 3 и 4, а для калибровки используется волна по трубе 2, и так далее. Количество точек диапазона измерений и поверки аппаратуры равно cyr-wapному числу всех труб. Число промежуточных труб может варьироваться в зависимости от требований по метрологическому обеспечению, предъявляемых к данному типу аппаратуры акустического каротажа. Калибровочные значения ДТ и о, воспроизводимые предложенным устройством в промежуточных точках калибруемого диапазона, зависят только от упругих свойств промежуточных труб и не зависят от свойств рабочей жидкости, так как пути прохождения упругих колебаний от излучателя до приемников идентичны и различаются только длиной пути в одной из труб. Другим существен