SU542965A1 - Устройство дл регистрации импульсов давлени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области геофизических методов разведки, в частности может быть использовано при проведении скважинных сейсмических исследований.

Приемник дл  регистрации импульсов давлени  в скважине должен иметь высокую чувствительность во всем сейсмическом диапазоне частот. Чувствительность прибора не должна зависеть от глубины погружени  прибора.

Наибольшей чувствительностью обладают датчики .мембранного типа, представл ющие собой упругий диск (мембрану) с укрепленным на нем изгибным элементом пьезоэлектрического «ли другого типа. Ме.мбрана  вл етс  одной из стенок приемной камеры, заполненной газом либо сжимаемой жидкостью. Однако подобный датчик не может работать на больших глубинах, так как не выдерживает большого внешнего давлени .

Дл  расширени  диапазона рабочих глубин таких датчиков необходимо использовать выравнивание гидростатического давлени  на внутренней и внешней поверхност х мебраны. В наиболее совершенных приборах такое выравнивание происходит автоматически при помоши дополнительного резервуара с податливыми стенками (компенсационной камеры), заполненного той же жидкостью (либо газом), что и внутренн   полость узла приемника, и сообщающегос  с этой полостью посредством

устройств, служащих фильтром частот. Назначение этих устройств - беспреп тственно передавать во внутреннюю полость датчика медленные изменени  гидростатического давлени , возникающие при спусках и подъемах прибора, и исключать вли ние динамического давлени  от упругого импульса на внутреннюю сторопу мембраны.

Так, например, в известном устройстве дл  регистрации импульсов давлени  I дл  компенсации гидростатического давлени  используют сжатый воздух. Конструкци  компенсатора содержит специальный резервуар из резины, заполненный воздухом и соединенный с внутренней полостью датчика через небольщое отверстие, систему пружип и поршней , служащих дл  регулировани  давлени  воздуха во внутренней полости путем изменени  ее объема при изменении впещнего давлени . Однако такое устройство из-за большой сжимаемости воздуха несмотр  на громоздкость и сложность все же не может работать ,в необходимом диапазоне глубин, используемых при глубоководных исследовани х .

В устройстве дл  регистрации импульсов давлени  2 в качестве гидравлического дроссел  использована капилл рна  трубка большой длины. Она также соедин ет компенсационную камеру с внутренней полостью приемной камеры и служит дл  пер(етекани  заполн ющей их жидкости при медленных изменепи х давлени . Это устройство обеспечивает работу приемника нри значительных изменени х гидростатического давлени , но при регистрации колебаний низких частот в сейсмическом диапазоне капилл рна  трубка должна иметь очень малое сечение и большую длину , что вызывает определенные неудобства при нзготовлении и в эксплуатации.

Известно устройство дл  регистрации импульсов давлени , например, нри скважинных сейсмических исследовани х, содержащее преобразователь, например, мембранного тина , приемную п компенсационную камеру и соедин ющий их канал 3.

На мембране,  вл ющейс  одной из стенок нрнемной камеры, наклеены пьезокерамическне диски. Приемна  и компенсационна  камеры заполнены кремнийорганической жидкостью и сообщаютс  одна с другой через тонкие щели, образованные отверсти ми с проход щими через них электрическими проводами .

Используемые в системе компенсации данного устройства тонкие щели имеют большую веро тность засорени  из-за эффекта облитерации , который присутствует в тонких капалах с ненодвижными стенками, либо продуктами распада жидкости, заполн ющей камеры , или инородными частицами, нонавшими в жидкость при сборке .прибора. Это приводит к нестабильности регистрируемых параметров и даже к полному отказу системы компенсации , а следовательно, и к разрушению чувствительного элемента.

Цель изобретени  - повышение надежности конструкции и улучшение эксплуатационных характеристик. Это достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве компенсационна  камера и канал занолнены магнитной жидкостью п отделены от нрнемной камеры, заполненной немагнитной жидкостью, эластичной перегородкой, а вокруг канала, соедин ющего камеры, размещен соленоид.

На чертеже показано предлагаемое устройство .

Устройство состоит из каротажного кабел  1, на котором в скважину, за-полнепную буровым раствором 2, опускают корпус 3 с отверсти ми 4.

Внутри корпуса 3 размещен преобразователь , представл ющий собой упругую мембрану 5 С у,креплеппым на ней нзгнбпым пьезоэлементом 6. Мембрана 5 перекрывает .приемную камеру 7, в которой содержитс  сжимаема , нанример силиконова  жидкость. Камера 7, соединена каналом 8 с компенсационной камерой 9, заполненной магнитной жидкостью п имеющей св зь с буровым раствором 2 через резиновую диафрагму 10. Со стороны приемной камеры 7 канал 8 перекрыт эластичной перегородкой 11, нреп тствуюпдей смещенпю

жидкостей. В корпус 3 вмонтирован соленоид 12 так, что канал 8  вл етс  внутренним пространством соленоида.

Устройство работает следующим образом.

На каротажном кабеле 1 прибор опускают на нужную глубину в скважину, заполненную буровым раствором 2. Статическое давление столба жидкости через отверсти  4 в корпусе

3 прибора воздействует как на мембрану 5 чувствительного элемента, так и на резиновую диафрагму 10 компенсационной камеры 9. Через магнитную жидкость давление передаетс  на эластичную перегородку 11. Таким образом , в приемной камере 7, заполненной силиконовой жидкостью, создаетс  давление, равное по величине статическому давлению на внешнюю поверхность мембраны 5 чувствительного элемента. Компенсаци  статического

давлени  обеспечивает сохранность датчика и посто нство его параметров на любой глубине .

Носле установки прибора на нужную глубину через обмотку соленоида 12 пропускают

ток. Магнитное поле соленоида увеличивает в зкость магнитной жидкости, заполн ющей соединительный канал 8, и этот канал приобретает свойства капилл ра, т. е. становитс  фильтром низких частот. В среде возбуждаютс  сейсмические колебани , которые в виде импульсов давлени  воздействуют на мембрану 5 чувствительного элемента.

Электрический сигнал снимаетс  с укренленного на мембране 5 изгибного пьезоэлемента 6 и передаетс  по кабелю 1 на поверхность к регистрирующему устройству (на чертеже не показано). По окончании измерений соленоид 12 обесточиваетс , в зкость магнитной жидкости уменьшаетс , и снова возможен свободный и быстрый переток необходимого количества жидкости из камеры в камеру дл  компенсации гидростатического давлени . Устройство перемещаетс  на новую глубину и весь цикл повтор етс .

Преимущество лредложенного устройства заключаетс  в том, что компенсаци  статического давлени  осуществл етс  нри начальной малой в зкости жидкости, а при приеме упругих колебаний, в результате воздействи  магнитного пол  в зкость жидкости в соединительном канале 8 существенно возрастает вплоть до затвердевани  и изолирует вли ние

компенсационной камеры на диафрагму. В результате эффективного управлени  в зкостью жидкости по вл етс  возможность отказатьс  от тонкой капилл рной трубки, трудной в изготовлении и ненадежной в эксплуатации.

В предлагаемом устройстве компенсаци  статического давлени  благодар  щирокому каналу происходит практически мгновенно,что исключает веро тность нарушени  (продавливани ) тонкой диафрагмы при быстром спуске прибора в скважину.

Claims (3)

1.Патент США К° 3237152. кл. 340-8, 1966г.

2.«Seismograph Service Corporation, Division Birdwall, 1970 r.

)

3.«Подводна  акустика. Мир, М., 1970 г., стр. 52-57 (прототип).