Излучатель для скважинного прибора акустического каротажа

Совхоз Советских

Социалистических

Ресяубпик (i i) 5() 7М4 l (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.09.7Э (21) 1961798/26-25

5 (51) М. Кл.

С 01 V 1/40;

506 Ь 1/06 с присоединением заявки М

Тосударстввниый комитет

Сваата Мииистраа СССР по двлаи изобрвтвиий и аткрытий (23) Приоритет(43) Опубликовано 25.08.76)бюллетень М 11 о (45) Дата опубликования описания 16.04.76 (53) УДК 550.884.5Д4. .232 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Б. Горбовицкий и И. П. Дзебань

Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки и Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (71) Заявители (54) ИЗЛУЧАТЕЛЬ ДЛЙ СКВАЖИННОГО ПРИБОРА

АК УСТ ИЧ ЕСКОГО К АРОТ АЖ А

Изобретение относится к устройствам для исследов ния скважин методом акустического каротажа.

В последнее время при исследованиях скважин акустическими методами все шире начинают использовать частотные зависимости упругих параметров горных пород таких, как коэффициент поглощения и скорость ,,распространения (интервальное время) упру гих волн. Для этого указанные параметры 10 определяют для отдельных фиксированных частот или для более или менее узких час-! тотных диапазонов. Такое определение воз-! можно, в частности, при использовании спект

1 рального анализа регистрируемых сигналов. 15

Эффективность указанных частотных ме тодов исследования может быть достаточно высокой только при широкополосном спектре .излучаемых упругих импульсов, Помимо этого расширение спектра в сто- 20 рону низких частот важно еше для повышения эффективности акустического каротажа в

:,обсаженных скважинах, а также для повыше,ния точности определения интервальноговре,мени в условиях сильного затухания упругих И колебаний (рыхлые, трешиноватые и тому .подобные породы). С другой стороны для ,улучшения дифференциации пород по степени затухания сигналов целесообразно иметь возможность работы и на более высокихчастотах.

Методические возможности аппаратуры могут быть расширены при применении широкополосного излучателя, который позволял бы переходить с одного частотного диапазона на другой. Возможность такого перехода об легчит также и обработку принятых сигналов, так как в этом случае упругие параметры пород можно будет определять для каждого

1частотного диапазона в отдельности, не при ,бегая к сравнительно сложному анализу спектjpa сигналов.

Известен излучатель для акустического каротажа, содержащий пьезоэлектрический преобразователь, который состоит из набора пьеэокерамических пластин (дисков) различной толщины и обеспечивает излучение на нескольких частотах (в нескольких частотных диапазонах). Используются толшин«

1, ные колебания дисков.

507841

Этот и;злучатель, однако, не может быть выи >лнец»ф приемлемых габаритах для достато шо,низиих. частот (единицы кгц) . Кро..!о !ого, в этом излучателе происходят потери энергии при ее прохождении от одного излу>!аюшего элемен "а через другие, прилега!ошие к нему, элементы, а также при ее отражении от конического отражателя.

Цель изобретения - расширить частотный диапазон излучателя и обеспечить как одновременное, так и поочередное излучения на нескольких частотах. Это достигается эа счет применения в качестве электроакустических преобразователей биморфных пьезокерамических элементов, имеющих при небольших размерах относительно низкую частоту собственных колебаний. Эти элементы объединены в несколько групп, причем элементы каждой группы расположены симметрично относительно оси скважинного прибора и имеют одинаковую частоту собственных колебаний, а частоты собственных колебаний элементов в раэныхгруппах различны.

На фиг. 1 изображен предлагаемый излучатель; на фиг. 2 - то же, разрез.

Излучатель содержит составной корпус 1, биморфные элементы,,состоящие из двух одинаковых, но противоположно поляризованных пьезокерамических пластин 2, жестко соединенных (с помощью пайки, электропроводного клея и тому подобное) с упругой металги!ческой пластиной 3; металлические накладки 4, резиновую втулку 5, тонкую резиновую оболочку 6 и тонкостенный металлический кожух 7 с- отверстиями.

Внутренняя полость корпуса 1 заполнена маслом или иной неэлектропооводной жидкостью 8, Наружные электроды пьезокерамических пластин с помощью проводников 9 соединены (непосредственно или чвреэкоммутатор) с "потенциальным" выводом источника возбуждающих электрических импульсов, а их внутренние электроды через пластины 3 и корпус 1 — с "земляным" выводом того же источника. Возможен и вариант с изолированными от "земли" внутренними электродами.

Биморфные элементы объединены в три груни!,>: А, Б и В, ио три элемента в каждой группе (число групп и элементов в груипе может быть и иным). Собственные частоты элементов внутри каждой группы одиноко!и,>, Ifo различны для пьезоэлементов из р>!злых групп.

Р>>зл>!>!>!е в собственных частотах пьезоэ!!>...!оптoa ..!ожет быть достигнуто за счет разин ии>й т >и! ии!!» или различного матери,>>!!> ив>».зок ерам и чеол их пластин; (и зли чной ! т ;иии;и.! или различного материала метал5 !

О

60 лической пластины; различной длины пьезоэлемента; различных способов закрепления пьезоэлемента; различной величины дополнительной массы, закрепленной на свободном конце пьезоэлемента (a частном случае, эта масса может отсутствовать, как это изображено на чертеже).

На чертеже изображен вариант, когда различие в собственных частотах пьезоэлементов достигается за счет различной толщины пьезокерамических пластин. Что касается способа закрепления, то здесь дан вариант жесткого закрепления одного конца пьезоэлемента и мягкого закрепления другого его конца, для чего служат, соответственно, металлические накладки 4 и резиновая втулка 5.

Иэ-.учатель работает следующим образом.

При подаче на электроды пьезоэлементов коротких электрических импульсов пьезоэлементь! совершают затухающие колебания, пе редаюшиеся в виде упругих импульсов в буровой раствор и породу. Благодаря небольшой толщине оболочки 6 и кожуха 7, а также наличию отверстий в последнем ослабление этими деталями излучаемых упругих импульсов невелико.

Каждый пьезоэлемент излучает импульсы с видимой частотой, близкой к частоте его собственных колебаний. Эта частота определяет пос!ожение средней (основной) части спектра излучаемых импульсов. Ширинаспектра зависит от добротности излучающего элемента.

Группы пьезоэлементов (А, Б и В) могут работать как совместно, так и независимо друг от друга. В последнем случае эти группы работают поочередно, поодиночке или и любых сочетаниях, для чего подсоединяются к источнику возбуждающих электрических импульсов через коммутатор.

Первый режим работы осуществляется как частный случай второго (при определенном состоянии коммутатора) или при подсоединении всех групп элементов непосредствен» но к источнику возбуждающих импульсов.

Для регистрации прошедших через породу упругих импульсов должен быть применен приемник с круговой характеристикой направленности, суммирующий упругие импульсы от всех излучающих элементов, например приемник в виде льезокерамическо.го полого цилиндра, расположенного по оси скважинного прибора.

Предложенная конструкция позволяеториентировать ось характеристики направленности так, чтобы по желанию преимущественно возбуждался тот или иной тии головных волн, например головная прело:>ьная или поперечная. Это достигается тем, что пьезоэлементы располагаются пп отношеншо к оси прибора под углом, равным среднему первому или второму критическим углам для наиболее часто встречаюшихся горных пород, б

Формула изобретения

1. Излучатель для скважинного прибора акустического каротажа, содержаший корпус 1О и пьезокерамические преобразователи, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и обеспечения возможности как одновременного, так и поочередного излучения на нескольких 1б частотах, преобразователи выполнены R «иле нескольких групп биморфпых пьозокерлмических элементов, причем элементы каждой группы расположены симметрично относительно центральной оси прибора и имеют одинаковую частоту собственных колебаний, а частоты собственных колебаний элемептов в разных группах различньi.

2. Излучатель по и, 1, о т л и ч а ю—

m и и с я тем, что, в нем пьезокерамические элементы расположены под углом по

l отношению к центральной оси. равным среднему первому или второму критическому углу для наиболее часто встречаю цихсягорных пород, 507841

Составитель Э, Терехова Редактор Т. Баранова Техр д М, Левицкая,, Корректор Н, Зинзиков

Зака 132

Тиражб 90

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101