Скважинный прибор акустического каротажа

 

1. СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащий трехэлементный акустический зонд с приемник м { и излучателями, разделен-. ными акустическими изоляторами, центраторы , электронную схему, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности определения регистрируемых параметре горных пород, приемник размешен в нижней части прибора и отделен от ближнего к нему излучателя пЪследовагельно состыкованными, акустическим поглотителем и акустичес|сим изолятором, один из центраторов установлен на акустичес ком изолятор и отделен от приемника акустическим поглотителем, а элежтронная схема размещена в верхней части прибора, 2. Г рюбор по п. 1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что акустический поглотитель выполнен в виде жестко соединенных обрезиненных секций с глубокой проточкой, {йзделяюшей соединительные элементы в форме стаканов, дно и цилиндрические стенки которыхимеют ряды сквозных отверстий. сл 00 Oi

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

;;Л0„„1010586,5ii а 01 v 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЗФ

1 (21 ) 33621 29/1 8-25 (22) 27.11.81 (46) 07.04.83. Бюл. l4 13 (72) А. Ф. Девятов, П. А. Бродский, И. В. Белоконь, В. Ф. Коэяр, A. А. Ширяев и П. Д. Резник (71) Калининское отделение Всесоюзно» го научно-исследовательского и проектно. конструкторского института геофизичес ких исследований геологоразведочных (53) 550.83(088.8) (56) 1. Померенп Л.И., Чукин В. Т.

Аппаратура и оборуЫЬвание для геофизи ческий методов исследовайия скважин., M., Недра, 1978, с. 293.

-2. Авторское свидетельство СССР .

М 462212, кл. Са 01 М" 1/40, 1974.

3. Патент США l4 3364463, кл. 340-17, опублик. 1968 (прототип). (54) (57) 1 . СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР

АКУСТИЧЕСКОГО КАРОЧ АЖА, содерка ший грехэлеменгный акустический зонд с приемником и излучателями, разделен ными акустическими изоляторами, центра торы, электронную схему, о т л и ч а ю ш н и с я тем, что, с целью расшире ния диапазона и повьипения точно ги определения регистрируемых параметров горных пород, приемник размешен в ниж ней части прибора и отделен or ближне го к нему излучателя последовательно состыкованныьщ акустическим поглотителам и акустическим изолятором, один из центраторов установлен на акустичес» ком иэолягопе я отделен от приемника акустическим поглотигелем, а электрон ная схема размешена в верхней части прибора,, е

2. Йриборпоп. 1, отл ича юш и и с я тем, что акустический погло титель выполнен в виде жестко соеди пенных обрезиненных секций с глубокой проточкой, раэделяюшей соединительные элементы в. форме стаканов, дно и ци линдрические стенки которых имеют ряды сквозных отверстий.

ЕВВ

1010586

Изобретение относится к технике геофизических исследований геологораз-. ведочных скважин.

Известно несколько вариантов компоновки скважинного прибора, включающего

5 трехэлементный акустический зонд с приемником и излучателями, разделенными акустическими изоляторами,, ценгрирующие. устройства и электронную схему, соце Ржашую генерагорный и усилительный блоки, Конструктивное. выполнение, парамет» ры и взаимное расположение основных узлов скважинного прибора акустического каротажа определяют в значительной мере

15 диапазон и точность регистрируемых параметров горных пород.

Известен скважинный прибор акустического каротажа СПАК -4, соцеркащий слецующие основные узлы, расположенные

20 сверху вниз (со стороны поцсоединения кабеля): генерагорный электронный блок, два излучателя и приемник, разцеленные акустическими изоляторами, усилительный электронный блок. Акустические изо25 ляторы выполнены в вице обрезиненной стальной трубы с расположенными в шахматном порядке поперечными сквозными пазами. Пентрируюшие устройства в вице резиновых стержней устанавливаются 50 перпенцикулярно оси прибора в несколько ярусов pl) .

Ограничения применения этого скважинного прибора вызваны недостаточной эффективностью акустических изоляторов, не позволяющей произвоцить измерения в породах, в которых скорости распространения упругих волн ниже 2300 м/с например, в слабо уплотненных глинах), низким качеством центрирования прибора, 40 обусловленным применением нежестких

Ф центраторов, увеличением длины и массы прибора эа счет разцеления электронной схемы нс блок генератора и блок усили- теля, разнесенных выше и ниже акусти- 45 ческого эонца.

Известно устройство цля центрирования приборов акустического каротажа, содержащее более жесткие центраторы рессоры с поцвижными втулками, установленными на трубках Ilo концам прибора, причем центратор со стороны приемника отделен дополнительным акустическим изолятором (21 .

Нецосгатки такой компоновки прибора

55 акустического каротажа обусловлены вынесением центраторов за пределы акустического зонца и электронного блока и установкой дополнительного акустического изолятора. Увеличение расстояния между верхним и нижним центраторами, а также обшей длины прибора и его массы вецег к возрастанию прогиба акустического зонда, смешению излучателей и приемника с оси скважины и снижению точности регистрации параметров пороц.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является скважинный снаряд акустического каротажа, в котором излучатель и приемники раэце лены акустическим изолятором, собранным из элементов типа "позвонков," и установлены внутри параллельно состыкованного второго акустического изолятора в вице трубы, прорезанной сквозными поперечными пазами с шахматным расположением» несущей конструкции акустического эонца. Блоки электронной схемы и рессорные центраторы вынесены за пределы акустического зонда t 3)

Нецос татки этого скважинного прибора заключаются в сложности конструкции акустического зонда, недостаточной эффек тивности наружного акустического изолятора, увеличении длины и массы прибора за счет размещения части электронной схемы и одного из центраторов ниже акустического зонда, что ведет к ухуцшению центрирования и снижению точности регистрируемых параметров пород.

Iles изобретения - расширение циапазона и повышение точности опрецеления регистрируемых параметров горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном приборе, соцержашем трехэлементный .акустический зонд с приемником и излучателями, разделенными акустическими изоляторами, центраторы и электронную схему, приемник размещен в нижней части прибора и отцелен от ближнего к нему излучателя послецовательно состыкованными акустическим поглогителем и акустическим изолятором, один из центраторов установлен на акустическом изоляторе и отделен от приемника акустическим поглотигелем, à электронная схема размещена в верхней части прибора.

Акустический поглотитель выполнен в виде соециненных на резьбе обрезинен» ных секций с глубокой проточкой, разце« ляюшей соединительные элементы в форме стаканов, дно и цилинцрические стенки которых имеют ряды сквозных отверстий, На фиг. 1 изображен скважинный при бор, общий виц; на фиг. 2 - сечение А-А

3 lOlO на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 - сечение В-В на фиг. 1.

В верхней части скважинного прибо ра (фиг. 1) в едином охранном кожухе расположен электронный блок 1, соцеркаший электронную схему возбуждения излу чателей 2 и 3 и усилитель. Электронный блок 1 имеет головку щм соединения с, кабельным наконечником, а внизу он сочленяется с зондовой частью. Акустический зонд имеет ива излучателя 2 и 3 и приемник 4, разделенные акустическими изоляторами 5 и 6, и акустическим изолятором-поглотителем 7, выполняющим 1% роль несущей конструкции. Акустический изолятор 5, установленный в пределах расстояния между излучателями 2 и 3 (базы зонда)., представляет собой двухтрубную конструкцию с расположенными 20 в шахматном поряцке поперечными сквозными пазами, Внутри и снаружи конструкция покрыта слоем резины, заполняющей пазы и зазоры в ней. Акустические изоляторы 6 и 7, расположенные в пределах 33 расстояния межцу приемником 4 и ближним к нему излучателем 3 (ппины зонда), представляют собой комбинацию изоляторов различных. типов. По устройству изолятор 6 ицентичен изолятору 5. 30

Они,являются преимущественно линией задеркки для волны-помехи. Назовем их акустическими изоляторами в отличие or акустического изолятора-погпотителя 7, который облацает высокой эффективностью поглощения распространяющейся по нему упругой волной.

Прибор снабжен жесткими центрирую шими устройствами 8 рессорного типа, одно из которых установлено на акустическом изоляторе 6 и отделено от прием ника акустическим поглотителем 7. tlpyroe центрируюшее устройство размещено на охранном кожухе электронного блока 1.

При необходимости на электронном блоке 1 может быть размещено третье центрируюшее устройство для обеспечения более надежного удержания прибора на оси скважин с большими углами наклона. ческого изолятора 5.

S$ Измерения производятся при подъеме прибора в скважине. Получатели 2 и 3 возбужааются поочередно токовыми импульсами. Приемник 4 воспринимает все типы

Акустический изолятор-поглотитель 7 . (фиг. 2) выполнен в виде соединенных между собой секций 9, образующих металлический каркас. Каркас опрессован резиной 10, облацаюшей .эвукопоглошаюшими свойствами. Секция 9 имеет глубокую кольцевую проточку 11, разделяющую резьбовые соецинительные элементы 12 и 13 в форме стаканов. Дно стаканов и

586 4 их цилинцрические стенки имеют ряды сквозных отверстий 14. Акустический по»

- глотитель имеет центральное отверстие 8 . для трассирсэки через него соепинительных проводов. Длина этого акустического поглотителя выбирается равной 0,2-0,5 ила» . ны зонда 8 из условия необходимой степе ни ослабления шумов и волны-помехи. Бго эффективность обеспечивается за счет удли нения пути пробега упругой волны, много кратного отражения и рассеяния ее на границах с различной акустической жесткостью, а также значительного поглоще ния войн в широкой полосе частот благоцаря черецованиям суженных и увеличенных по диаметру элементов каркаса. ЭффектщМ ность поглощения волн повышается эа счет обрезиновки каркаса.

Трассировочные провора 16 (фиг. 3) от приемника 4 к электронному блоку 1 проложены в центральном отверстии 15 акустических изоляторов 5-7. Провода 16 приемного тракта экранированы от .изпу чателей 2 и 3 и провоцов 17, соециняю ших их с электронным бл жом 1 и проло женных в канале 18 внешней обрезинов ки изолятора 5. В качестве электромагнитного экрана используется двухтрубный стальной каркас 19 двухтрубного акусти»

На фиг.. 4 показан узел сочленения зонцовой части прибора с электронным блоком 1. Стыковочные элементы 20 и 21 механически соединены накицной гайкой 22. Узел герметиэируется упло нительными кольцами 23. Электрическое соединение осуществляется через две группы штепсельных разъемов, включающих контактные штыри 24 и контактные гнезда 25. Контактные штыри 24 совмешены с герметичными электроводами, отделяющими воздушную полость внутри охранного кожуха электронного блока 1

m заполненной электроизоляционной жид костью 26 полости со скважинным дав: лением. Для повышения надежности экра нирования контактные группы разъемов приемно-усилительного и излучающего трактов разнесены по пиаметру и длине прибора и размещены в торцовых частях ступенчатых стыковочных элементов 20 и 21, которые имеют центральные 27 и 28 и внешние 29 и 30 отверстия, разделенные металлической стенкой.

5. 1010 возбуждаемых излучателями в скважине упругих волн, в том числе распространяю щиеся по стенке скважины (регистрируе мый полезный, сигнал), промывочной жидкости (гидроволна), корпусу зонда (волна- S помеха), а также шумы от движения при>бора, Время прихода полезного сигнала зависит от скорости распространения упругих волн в породе и промывочной жидкости, размеров акустического зонда 1О и диаметра скважины. В приборе.акустического каротажа на головных волнах должна обеспечиваться возможность реги» страции полезного сигнала во всем диапа зоне вплоть до времени прихода гидроволны„15

В известных приборах на основе жестких акустических изолятоюов скорость волныпомехи по корпусу зонда превышает скорость гпцроволны (их значения 2200 м/с.

/. и 1650 м/с соответственно)., - щ

В предлагаемом приборе волна-помеха по корпусу зонда ослабляется по ампли» гуде до уровня механических шумов от движения прибора и задерживается по времени до прихода гидроволны, что до- р стигнуто благодаря комбинированию последовательно состыкованных акустического изолятора и акустического поглотителя.

Значительно снижен уровень шумов or движения прибора в скважине, что обес- щ печено размещением узла приемника в нижней части прибора и повышенной поме хозашишенностью его выполнения. Надеж586 ное экранирование линии связи приемно усилительного тракта делает наводку or импульса возбуждения излучателей по длительности меньше времени прихода полезного сигнала в самых высокоскоростных породах. Это обеспечивает возможность регистрации пластовых скоростей во всем диапазоне вплоть до их значений в промывочной жидкости. Размещение электронной схемы возбуждения излучателей и усилителя в едином охранном кожухе, установка одного из центратов на акустическом изоляторе в пределах длины акустического зонда снижает длину и мас;су прибора, улучшает качество центрирования. Последнее обеспечивает повышение качества регистрируемых временных и амплитудных параметров, причем наиболее ярко это проявляется в наклонных скважинах и в разрезах с большим затуханием упругих волн, например трешинных кол лекторах и слабо уплотненных глинах.

В fxenoM все это обеспечивает. улучшение метрологических и эксплуатационных характеристик скважинного прибора акус» тического каротажа, расширяет область его применения для решения различных геологических задач, в частности, для качественного выделения трешинных KoiI лекторов, выделения зон аномально высо ких пластовых давлений, определения ве личины поровых давлений.

10i0586

1010586 б-б

Составитель В. Крутин

Редактор Е. Лушникова Техред Т.Маточка . Корректор А. Ильин

Заказ 2484/36 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,д. 4