Устройство поверки аппаратуры акустического каротажа Советский патент 1982 года по МПК G01V13/00 

(54) УСТРОЙСТВО ПОВЕРКИ АППАРАТУРЫ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин.

Для обеспечения требуемой точности измерения акустических свойств горг ных пород, определения качества цементирования скважин акустическим методом необходимы устройства поверки аппаратуры акустического каротажа, позволяющие с высокой надежностью производить настройку и поверку аппаратуры как при ее изготовлении, так и при эксплуатации в условиях, максимально приближенных к скважинным.

В известных поверочных устройствах акустического каротажа (АК)1 и 2 сигнал от контрольного преобразователя вбзбуждается на ограниченном участке чувствительной поверхности приемника звука поверяемой аппаратуры, что не соответствует условиям приприема акустического сигнгша в скважине. При этом в упомянутых устройствах не обеспечивается стабильность и идентичность акустического сигнала при повторных замерах по причине непостоянства акустического контакта, а также по причине возможной неравномерности диаграммы направленности преобразователей поверяемой аппаратуры. .

В устройствах поверки аппаратуры, основанных на измерениях в поверочных трубах, заполненных жидкостью, t3 j и f4 5 условия возбуждения и приема акустического сигнала приближаются к скважинным. Наличие жидкости в трубах повышает стабильность передачи акустического сигнала при повторных замерах. Дальнейшее повыше10ние стабильности и идентичности воспроизведения акустического сигнала обеспечивается в устройстве Г5 путем создания .внутреннего давления в трубе, уменьшающего количество и объ15ем газовых пузырей в жидкости, вызывающих неподдающееся учету затухание акустического сигнала.

Однако все поверочные устройства на трубах громоздкие. Для поверки

20 аппаратуры АК по нормируемому параметру (интервёшьному времени распространения упругих волн) необхрдимо пользоваться набором труб (минимум три) с различными скоростями

25 распространения звука в материгше труб. Вследствие мгшого затухания звука в трубах данные устройства поверки не могут обеспечить поверку аппаратуры АК по другому нормируе30мому параметру - коэффициенту затухания звука в диапазоне его измерения . . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство поверки аппаратуры акустического каротажа, основанное на имитации затухания и временного запаздывания акустического сигнгша при распространении в исследуемой среде с помощью электронной схемы. Устройство содержит контрольные преобразователи, формирователь входного сигнала, формирователи временных задержек, блоки возбуждения контрольных преобразователей-излучателей и калибровочные аттенюаторы, при этом вход формирователя входного сигнала подключен к контрольному преобразователю-приемнику, а выход - к входу формирователя временных задержек, вы ходы которых соединены через блоки возбуждения контрольных преобразователей-излучателей и калибровочные аттенюаторы с контрольными преобразо вателями-излучателями. Время задержки между импульсами, поступающими на блок возбуждения, а также амплитуда сигнала контрольных преобразователей-излучателей плавно регулируется в необходимых пределах Тем самым обеспечивается поверка измерительного канала, аппаратуры акус тического каротажа АК) по временным и амплитудным параметрам акустического сигнала б. Однако в известном устройстве амплитуда акустического сигнала, подаваемого на преобразователи аппарату,ры акустического каротажа, определяется только параметрами блоков возбуждения и аттенюаторов и не зависит о,т амплитуды сигнала излучателя аппа ратуры, что приводит к разрыву полно го цикла поверки всего приемо-излуча ющего и измерительного тракта аппара туры акустического каротажа, т.е. сужается диапазон поверяемых парамет ров. Нарушение условий формирования акустического сигнала по сравнению с скважинными при одностороннем контак те контрольных преобразователей со скважинным снарядом, как это имеет место в устройстве-прототипе, снижает, достоверность и точность поверки аппаратуры. Кроме того, подобная конструкция не позволяет обеспечить стабильност акустического контакта между контрольным преобразователем и преобразователем поверяемой аппаратуры. Аку стический контакт контрольного преоб разователя осуществляется с ограниченным участком чувствительной п6верхности преобразователя поверяемой аппаратуры, и, кроме того, не воспроизводятся условия передачи и приема акустического сигнала в скважине, представляющей собой цилиндрическую границу раздела двух сред. Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности поверки. Поставленная цель достигается тем, что устройство поверки аппаратуры акустического каротажа, содержащее контрольные преобразователи, формирователь входного сигнала, формирователи временных задержек, блоки возбуждения контрольных преобразователей-излучателей и калибровочные аттенюаторы, при этом вход формирователя входного сигнала подключен к контроль ному преобразователю-приемнику, а выход - к входу формирователя временных задержек, выходы которых соединены через блоки возбуждения контрольных преобразователейизлучателей и калибровочные аттенюаторы с контрольными преобразЪвателями-излучателями, дополнительно снабжено нормирующим блоком, а контрольные преобразователи размещены в узлах ориентации, причем вход нормирующего блока подключен к выходу контрольного преобразователя-приемника, а выход - к управляемому входу блока возбуждения. Узлы ориентации, расположенные напротив преобразователей аппаратуры акустического каротажа, выполнены в виде герметичных контейнеров кольцевой формы с внутренней оболочкой из эластичного материала, и каждый из них снабжен устройством для поддержания гидравлического давления. На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - конструкция узла ориентации. Устройство поверки содержит контрольный преобразовательприемник 1, формирователь 2 входного сигнала, формирователи 3 и 4 временных задержек, блоки 5 и 6 возбуждения контрольных преобразователейизлучателей, контрольные преобразователи-излучатели 7 и 8, калибровочные аттенюаторы 9 и 10, нормирующее устройство 11. Нормирующее устройство 11 может состоять из схемы 12 выделения сигнала, соответствующего первому полупериоду колебания интегратора 13 амплитуды первого полупериода, регулирующего элемента 14, например усилителя постоянного тока. Конструкция узла ориентации контрольных преобразователей как излучателей 7 и 8, так -И приемников 1 одинаковая. Узел ориентации фиг.2) состоит из наружного корпуса 15, эластичной оболочки 16, дисков 17, крепящих эластичную оболочку 16 к наружному корпусу 15,двух кранов 18, электрического разъема 19. Объем, образованный наружным корпусом 15 и эластичной оболочкой 16, заполняется жидкостью. Между корпусом 15 и оболочкой 16 находится контрольный преобразователь 20. Устройство работает следующим образом. При поверке контрольные преобразователи устанавливаются непосредственно над преобразователями 21 и 22 скважинного прибора 23 (фиг.1) аппаратуры АК. К одному из кранов 18 под соединяется насос, создающий избыточ ное давление жидкости во внутренней полости контрольного,преобразователя Размеры эластичной оболочки 16 выбра ны так, что при атмосферном давлении оболочка с небольшим натягом охватывает поверяемый преобразователь. Под действием избытЬчного давления жидкости корпус 15 вместе с контрольным преобразователем 20 занимает концентрическое положение относительно поверяемого преобразователя,, обеспечивая тем качественное центрирование преобразователе скважинного прибора относительно кон трольных, имитирующих цилиндрическую поверхность скважуны. В этом случае создаются условия геометрич;еского подобия распространения и приема акустического сигнала в скважине. Стравливание возможных пузырьков воз духа Из жидкости производится через второй кран 18, Слой жидкости, находящийся под давлением, резиновая обо лочка 16 создают стабильный акустический контакт контрольных преобразователей с поверяемыми преобразователями, обеспечивая идентичный акустический сигнал при повторных установках контрольных преобразователей. В связи с тем, что упругая оболочка 16 при атмосферном давлении плотно облегает поверяемые преобразователи, при снятии и установке из внутренней полости контрольного преобразователя выкачивается жидкость. Диаметр эластичной оболочки 16 увеличивается , обеспечивая тем самым свободную установку контрольных преобразователей. При поверке акустический сигнал, излучаемый преобразователем-излучателем 21 скважинного прибора 23, пр 1Нимается контрольным приемником 1 Электрический сигнал, соответствующий акустическому, через формирователь 2 входного сигнала запускает формирователи 3 и 4 временных задержек и одновременно поступает на нормирующее устройство 11. Выделенная амплитуда первого полупериода интегрируется в интегратора 13 нормирующего устройства. Напряжение с выхода интегратора 13 устанавливает выходное напряжение регулирующего элемента 14 нормирующего устройства 11 про порционально величине акустического сигнала преобразователя- излучателя 21 поверяемой аппаратуры АК. Напряжение с выхода нормирующего устройства 11 определяет величину сигнала, создаваемого блоками 5 и 6 возбуждения в контрольных преобразователяхизлучателях 7 и 8. Усиленные в скважинном приборе сигналы подаются в наземную аппаратуру АК, в которой производится вычисление разницы времен прихода сигнала на приемники поверяемой аппаратуры, а также отношения их амплитуд. Поверка метрологических возможностей аппаратуры по измерению скорости распространения и затухания акустического сигнала обеспечивается соответствуннцими переключениями в формирователях 3 и 4 временных задержек и в Ксшиброванных аттенюаторах 9 и 10, позволякяцих задавать неограниченг ное число эталонных значений интервального времени и коэффициента затухания по всему диапазону измерений. Таким образом, использование контрольных преобразователей обеспечивает поверку аппаратуры АК одновременно по кинематическим и динамическим параметреии в любом необходимом диапазоне измеряекых величин путем задержки с помсядью электронной схемы момента возбуждения контрольных преобразователей и регулировки величины их сигнала. Стабильность и идентичность воспроизведения поверочным устройством эталонных значений акустического сигнала при повторных замерах достигается постоянством акустического контакта между контрольными преобразователями и преобразователями поверяемой аппаратуры. Акустический контакт производится через слой жидкости и тонкий слой эластичного материала. При этом жидкость в контейнере преобразователя находится под давлением, воздух удален из контейнера преобразователя. Устройство поверки аппаратуры акустического каротажа не сложно в эксплуатации, портативно, может использоваться как при поверке в лабораторных условиях, так и при настройке аппаратуры перед работой на скважине в натурных условиях. Формула изобретения 1. Устройство поверки аппаратуры акустического каротажа, содержащее контрольные преобразователи, формирователь входного сигнала, формирователи временных задержек, блоки возбуждения контрольных преобразователей-излучателей и калибровочные аттенюаторы, при этом вход формирователя входного сигнала подключен к контрольному преобразователю-приемнику, а - к входу формирователя временных задержек, вы:Соды которых соединены через блоки возбуждения контрольных преобразователейизлучателей и калибровочные аттенюаторы с контрольными преобразователями-излучателями, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности поверки, оно снабжено нормирующим блоком, а контрольные преобр зователи размещены в узлах ориентации , причем вход нормирукицего блока подключен к выходу контрольного преобразователя-приемника, а выходк управляемому входу блока возбуждения. 2. Устройство по П.1, от л и чающееся тем, что узлы ориентации , расположенные напротив преобразователей аппаратуры акустического каротажа, выполнены в виде герметичных контейнеров кольцевой .формы с внутренней оболочкой из эластичного материала, и каждый из них снабжен устройством для поддержания гидравлического давления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 516009, кл.С 01 V 1/40, 1974. 2.Патент США 3145365, кл.340-5, опублик. 1964. 3.Авторское свидетельство СССР 551578, кл.С 01 V 1/40, 1974. 4.Патент США 3056464, кл.181-102, опублик. 1962. 5.Авторское свидетельство СССР W 641376, кл.С 01 V 1/40, 1975. 6.Патент США 2944621, кл. 340-155, опублик. 1960 (прототип)