SU693307A1 - Скважинный прибор акустического каротажа - Google Patents

Description

(54) СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА

Изобретение относитс  к области геофизических исследований скважин, в частности, к аппаратуре акустического каротажа, работающей в комплексе с другими геофизическими приборами. Посредством комплексировани  и агрегатировани  приборов различных ме тодов достигаетс  болыирй выигрыш как с точки зрени  проведени , измерений в одинакошлх УСЛОВИЯХ, так и экономии за счет сокращени  времени задалживани  скважины под геофизические исследовани . Акустические методы нашли широкое применение дл  решени  различ ных задач скважинной геофизики, позто му они комплексируютс  со всеми известными и вновь разрабатываекыми приборами  дерно-магнитного каротажа электро- и радиметрии. Дл  этих целей необходимо использовать баевые приборы акустического каротажа, обладаю1ци 8 повыиенными прочностными характеристиками, позвол ющими выдерживать большие изгибные и раст гивающие нагрузки, так как подсоедин емое приборы (например, приборы ГГК) по весу почти в два раза превышают вес приборов АК и имеют высокую степень усилий на стенки скважины центрирую111ими или прижимными устройствами , В св зи с этим конструкци  скважин но гчэ прибора АК, должна обеспечить надежности работы комплекса, его мэханическую прочность, исключить аварийные ситуации в скважине и, в то же врем , обеспечить достаточно эффективного акустическую разв зку излучающих и приемных преобразователей как при длительной эксплуатации аппаратуры, так и при работе в глубоких скважинах. Наиболее механически слабыми в приборах АК  вл ютс  узлы акустических изол торов. известны конструкции скважинных приборов с полужесткими или жестк.и.ми акустическими изол торами . Однако во всех рассмотренных конструкци х акустических зондов изолирующий элемент характеризуетс  слож-т ным изготовлением, большим весом и малой механической прочностью, что вызвано большим количеством прорезей, канавок и сочлен ющихс  деталей. Наиболее близким к изобретению  вл етс  скважинньй прибор акустического каротажа, .основной конструкции которого  вл етс  ворпус, оканчиваюЩИЙСЯ полым стержнем, проход щим по центру изол тора и обладающий высокой механической прочностью на раст жение и изгиб 7. На стержень посажена толста  резинова  труба, служаща  дл  поглощени  упругих колебаний Непосредственно в резине расположены преобразователи акустической энергии К обоим концам несущего стержн  жестко креп тс  герметичные г таллические контейнеры (пола  труба большого диаметра) дл  электронных схем генератора и усилител . Внутри стерж н  проход т провода источников пита нй  и других электрических соединени Прибор имеет относительно удовлетворительную мехсшическую прочность при комплексировайии или агрегатировании с приборами других геофизических ме.тодов. Однако конструкци  зонд не обеспечивает достаточно эффективн звукоизол ции преобразователей при длительной его эксплуатации и, особенно , при работе в комплексе с другими приборами в т желых скважинных услови х (большое гидростатическое давление, высока  тёмпёрату ра, агрессивна  среда, большие ударные, изгибные и рас.т гивающие нагрузки) . В процессе эксплуатации прибора в та ких услови х акустический изол тор (резина) подвергаетс  интенсивному старению, тер ет упругость и эластич ность, крошитс  и растрескиваетс . За счет увеличени  жесткости резины и при заполнении трещин в ней буровы раствором увеличиваетс  коэффициент прохождени  акустической энергии от преобразовател  к несущему металлйче кому стержню корпуса прибора, а так же между преобразовател ми по резиновой трубке. В результате недостаточное ослабление упругих кЬлебаний акустическим изол тором может приве сти к по влению в регистрируемых первых вступлени х ложийх сигналов. 9то делает запись диаграмм акустическоро каротажа некачественной и затрудн ет их последующую интерпре .тацию. ;. : ;.. .;.:,;.-..-:„-./.,.- ..v ----;. . л. .. Целью изобретени   вл етс  увелич ние механической прочности и повышен эффективности акустической изол ции в процессе длительной эксплуатации в т желых скважинных услови х, Достигаетс  это тем, что корпус прибора выполнен из целБНрй.,металличегской гнльзы с умелы енибм наружного диаметра в области акустического изол тора, который, в сЪсжо очередь, сострит из коаксиального набора, цилиндров с резко различающейс  акус тической жесткостью, со скольз щим крнтактрм отнрсительно друг друга и с резонансными частотами собствен ных механических колебаний, лежащими поочередно выше и ниже спекТра;. излучени  преобразовател  ,-а также соосного набора шайб с различной акустиеской жесткостью, насаживаемых внешний цилиндр по обе стороны акустических преобразователей. На фиг.1 показан основной узел конструкции предлагаемого скважинного прибора; на фиг.2 - спектр излучени  акустического преобразовател  распределение резонансных частот собственных механических колебаний цилиндров изол тора. Прибор состоит из металлического корпуса 1, в котором расположена электронна  схема (генератор, усилитель ) и который оканчиваетс  полым стержнем, проход щим по центру изол тора . В корпусе имеютс  свечйые вводы 2 дл  проводов от акустических преобразователей 3. Изол тор состоит из цилиндров4,5 и 6 (или более), шайб 7 и 8, уплотн ющей прокладки 9 и ст гивающей гайки 10. Толщина стенок несущего металлического стержн  изол тора и его диаметр„выбир аютс  .из расчета мак-симальной нагрузки каротажного кабел  на раст жение (7,0 т), примерно , таких же изгибных нагрузок и резонансной частоты, собственных механических колебаний, превышающей основную частоту спектра излучаемого акустического импульса в 5-10 раз, На несущий стержень насаживаютс  несколько цилиндррв различной толщины и диаметра, поочередно выполненных из различных материалов, например фтрропласта, металла, стеклотекстолита и т.д. При этом сочленен иецилиндров между собой с несущимстержнем и с. преобразовател ми по диаметральным поверхност м выполн етс  со скольз щим контактом. Зазор между ними з прлн е тс  трнкой пленкой резиньа , фторопласта или жидкости. Наилучший звукоизолирующий эффект может быть получен с воздушными зазорами. Однако, в этом случае, усложн етс  конструкци  к изоготовлению прибора. В результате скольз щего сочленени  и чередовани  цилиндров с резко различающейс  акустической жесткостью (в зависимости от материала) в значительной степени уменьшаетс  обща  величина коэффициента прохождени  акустических колебаний от преобразователей , насаженных на внаиний цилиндр , к несущему металлическому стержню и обратно. С другой стороны, набор цилиндров со скольз щими контактами представл ет собой набор, .колебательных систем, собственные резонансные частоты колебаний которых определ ютс  средним диaмeтpoм и материалом цилиндров. Коэффициент прохождени  акустических колебаний от преобразовател  в радиальном направлений к несущему стержню прибора будет значительно уменьшатьс , если частоты механических резонансов цилиндров не совпадают с основной частотой (спектром) излучени  и наход тс  поочередно в противоположных диапазонах .,

Частотна  характеристика такой системы цилиндров приведена на фиг.2, где а- - спектр излучаемого импульса от преобразовател , б- резонансна  частота механически колебаний несущего металлического стержн  И, 2-, 5 соответственно , собственные резонансные частоты, механических колебаний цилиндров из пластика, металла и пластика. Система подобных свободноколеблющихс  цилиндр он, не нагружен- ; ных на присоединенную массу,  вл етс  эффективным преп тствием, весьма рассеивающим звук. Таким образом, повышение эффективности звукоизол ции в . наиболее важном направлении распространени  волны - к несущему стержню и от него достигаетс  за счет чередовани  цилиндров с резко различающейс  акустической жесткостью, наличи  скольз щих контактов между ними и системл свободных резонаторов, не нагруженных на присоединенную массу и имеющих резонансные частоты собственных механических колебаний г лежащие поочередно выше и ниже частоты (спектра ) .излучени  акустической энергии.

В осевом направлении скважинного прибора акустический изол тор по обе стороны от преобразователей выполнен в виде набора шайб, имеющих различ- , ную акустическую жесткость. Шайбы насажены на внешний цилиндр со сколь з щими контактами по диаметральным поверхност м. Это сделано как с целью подавлени  поверхностной волны по корпусу прибора, так и дл  обеспечени кюханической прочности креплени  преобразователей , в осевом направлении поджимаютс  и фиксируютс  указанными шайбами.

Предлагаема  конструкци  скважинного прибора по количеству акустических преобразователей может быть как двух, так и многоэлемэнтной. Необходимые электрические провода

могут быть пропущены через осевое отверстие в несущем стержне корпуса прибора,Формула изобретени 

Скважинный прибор акустического каротажа, содержащий корпус, акустические преобразователи и акустический изол тор, от личающий ,с   тем,что, с целью увеличени  его механической прочности и повышени  эффективности .акустической изол|Ции в процессе длительной эксплуатации в т желых скважинных услови х, корпус прибора выполнен из цельной металлической гильзы с уменьшением наружного диаметра в области акустического изол тора, а акустический изол тор состоит из коаксиального набора цилиндра резонаторов, выполненных из материала с различной акустической жесткостью и с резонансными ча.стотами собственных механич:еских колебаний, которые наход тс  поочерёдно вшие и ниже спектра получени  преобразовател ,.;, а также из соосного набора шайб выполненных из материала с различной акустическ жесткостью, насаживаемых на внешний резонатор по обе стороны от акустических преобразователей.

Источники информации, прин тые во внимание при эскпертизе

1.Патент с:ША.№ 2757358, кл. 340-18. 1956.

2.Патент США 2847655, кл. 340-18, 1958.

3.Патент США 3364463, кл. 340-17, 1968.

4.Патент США №3381267,

кл. 340-17, 1968.

5.Патент США 3190388, , кл. 181-5, 1965.

6.Авторское свидетельство СССР №303422, кл. G 01 V 1/40, 1971.

7.Патент США 1 3102604, кл.181-05, 1968 (прототип).

-., xs;

,30.7,.

- л .

.«

.-.--.