SU744410A1 - Преобразователь акустических волн скважинного прибора - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области промыслово-геофизических исследований нефт ных и газовых скважин, а более конкретно- к акустическим излучател м и приемникам дл  скважйнной аппаратуры акустического каротажа по продольным и поперечным волнам.

Известны акустические преобразователи касательного типа, у которых вектор колебательного воздействи  направлен параллельно активной поверхности излучени  1. В режиме приема такие преобразователи чувствительны к сдвиговым колебани м рабочей поверхности преобразовател . Конструкци  преобразователей представл ет собой «консольную балку, свободный конец которой касаетс  стенки скважины, и . выполнена из биморфного материала с положительной и отрицательной магпитострикцией; на пьезокристалле с соответствующим срезом или из пьезокерамических пластин, в которых возбуждаютс  колебани  изгиба. При соответствующей ориентации такого преобразовател  в вертикальной или горизонтальной плоскости скважины он будет возбуждать или регистрировать продольную или поперечную волну SH пол ризации .

К недостаткам указанных преобразователей можно отнести следующее.

Так как при прижатии рабочей поверхности преобразовател  к стенке скважины наибольша  амплитуда смещений будет в центре «балки, то КПД такого преобразовател  невелик и в режиме возбуждени , мощность излучени  в горную породу будет недостаточна, а в режиме приема будет слабой чувствительность преобразовател  к полезному сигналу. Это, в свою очередь,

10 приводит к тому, что при движении скважинного прибора регистрируемое отношение сигнал/шум практически всегда много меньше единицы, что не иозвол ет использовать данные преобразователи в аппаратуре акустического каротажа, предназначенной дл  массовых исследований нефт ных и газовых скважин. Кроме того, при трении иреобразовател  о стенку скважины , особенно в случае твердой горной породы, происходит истирание рабочей поверхности , что приводит к изменению активной массы преобразовател  и, следовательно , к изменению его рабочих характеристик .

25 Наиболее близким по технической сущности к насто щему изобретению  вл етс  преобразователь акустических волн скважинного прибора, содержащий кольцеобразный магнитострикционный сердечник,

30 состо щий из двух групп пластин с отридательной и положительной магнптострпкцией , и электрическую обмотку возбуж;1сии  2.

Кольцеобразный сердечник одним концом также прикреплен к штоку, прижимающему его к стенке скважины, а другой конец - рабочий - касаетс  горной породы.

При подаче в обмотку возбуждени  электрического тока в сердечнике происходит как сжатие, так и раст женне двух групп металлических пластин, т. е. сердечник начинает изгиблтьс  в направлении, перпендикул рном плоскости биморфного контакта . Так как один конец сердечника жестко закреплен, то преобразователь представл ет собой консольную «балку, свободный конец которой движетс  по стенке скважины . За счет сил трени , при достаточно xopouieM акустическом контакте преобразовател  с породой, колебательные смещени  рабочей поверхности преобразовател  передаютс  в горную породу н возбуждают в ней упругие колебани . В зависимости от ориентации сердечника по отношению к оси скважины в породе возбуждаетс  поперечна  волна SV пол ризации или поперечна  волна SH пол ризации, вектор которой направлен по касательной к окрул ности скважииы. Данный излучатель может также работать как нриемник колебаний. Преобразователь имеет низкий КПД и не может быть использован в аппаратуре непрерывного акустического каротажа, предназначенной дл  массовых промыслово-геофизических исследований из-за низкого отношени  снгнал/шум н истирани  рабочей поверхности иреобразовател  о стенку скважины при движении скважииного прибора.

Целью иасто ш,его изобретени   вл етс  создание преобразовател  акустических волн, позвол ющего в процессе непрерывного каротажа более эффективно возбуждать и регистрировать пр мые упругие волны в горной породе, пересекаемой скважиной.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что на выгнутой торцовой рабочей поверхности магиитострикционного сердечника выполнен паз, в котором н естко закреплена смеина  контактна  пластина из м гкого металла, например из бронзы, причем сердечник размещен в металлическом башмаке , к которому он жестко прикреплен своими концами, н что контактные пластины выполнены в форме диска, который установлен с возможностью вращени .

На чертеже показан один нз возможных вариантов конструктивного выполнени  преобразовател  акустических волн.

Преобразователь содержит магннтострик циониый кольцеобразный сердечник 1, который состоит нз двух групп пластии 2 и 3. Перва  группа 2 изготовлена из материала , обладающего отрицательной магнитострикцией , например, из никел , который

сжн.маетс  при действии на него магнитного нол . Втора  грунна 3 изготовлена нз материала , обладающего ноложительиой магиитострикцией , например, из пермендюра, который расшир етс  при действии иа него магнитного пол . Торцова  рабоча  новерхность сердечника 1 выполнена выгнутой дл  предотвращени  возможного касаин  преобразователем (особенно его концевыми част ми) горной иороды при наличии мелких неровностей на стенке скважины. В центральной части рабочей поверхности сердечника 1 выполнен паз, в который вставл етс  смежна  контактна  пластина

4 из м гкого металла, например из бронзы , и котора , в свою очередь, жестко закреплена в сердечнике 1 ст гивающим болтом 5, форма иластины 4 и материал, из которого она изготавливаетс , выбираютс  153 оптимальных условий возбуждени  (ириема) упругой волны в горной породе, отпошеии  сигнал/шум, ее нстирани  и сопротивлени , при движении прибора. Магннтострикционный сердечник 1 помещен в

металлический башмак 6 и жестко закреплен в нем ст гпвающими болтами 7 таким образом, что представл ет собой «балку, жестко закрепленную на концах. На сердечник 1 намотана электрическа  обмотка

возбуждени  8, котора  создает в нем магнитное поле. Башмак 6 с преобразователем кренитс  к рессорной пружине 9, котора  отжимает его от корпуса прибора н прижимает к стенке скважины. Вместо пружины 9 башмак 6 может крепитьс  к любому другому мехаиизму, вьшолн ющ/ му ту же функцию.

Работа преобразовател  основана на изгнбных колебанн х балкн, жестко закреплеииой иа коицах. Наибольша  амплит/да смещени  будет в середине «балки, гд,.; и расиоложеиа контактр а  нластнна. При подаче в обмотку возбуждеии  электрического тока в сердечиике происходит как сжатне , так и раст жение двух групп металлических пластин. В результате он начинает совершать изгибные колебани , а контактна  налстииа - колебани  по вектору Л. Если теперь прижать преобразователь к

стенке скважииы таким образом, чтобы коитактна  пластина была расположена вдоль ее образующей, то в горной породе будет возбуждатьс  поперечна  волна 5// пол ризации. Если иреобразователь развернуть на 90°, то он будет возбуждать в породе ноперечную волну SV пол ризации. Преобразователь может работать также в режиме приема акустических волн. При движении скважинного нрнбора вдоль ствол а скважииы за счет трени  контактной пластины о горную породу возникают акустические шумы, величина которых может превышать величину полезного сигнала. Дл  уменьшени  этого шума контактна 

иластнна изготавливаетс  нз м гкого ме

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Преобразователь акустических волн 25 скважинного прибора, содержащий кольце образный магнитострикционный сердечник, состоящий из двух групп пластин с отрицательной и положительной магнитострикцией и электрическую обмотку возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы преобразователя в процессе непрерывного каротажа, в центральной части выгнутой торцовой рабочей поверхности сердечника выполнен паз, в котором жестко закреплена сменная контактная пластина из мягкого металла, например из бронзы, причем сердечник размещен в металлическом башмаке, к которому он жестко прикреплен своими концами.
2. 2. Преобразователь по π. 1, отличающ и й с я тем, что контактная пластина выполнена в виде диска, который установлен с возможностью вращения.