Скважинный акустический излучатель

Союз Советских Социалистических Республик(53) УДК 550.834(088.8) ам изобретениии открытий 45) Дата опубликования описания 28.02.7ИННЪЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ 5 ОЦелью изоспектров излутотную обласскважинного я расширениеов в низкочасД и мощностиючатсля. оретения являетс чаемых импульс ь, увеличение КП акустического из. кольцевом магпредлагаемого ительный магнимотка возбуждемагнитопровода. ГосУааРственный комитет (23) Приоритет Йзобретение относится к области геофизи.ческих исследований нефтяных и других скважин, а именно, к импульсному акустическому каротажу.Известны акустические и ультразвуковые излучатели, содержащие магнитострикционный вибратор, образующий одну нли несколько замкнутых магнитных цепей, и электрическую обмотку возбуждения 11. При прохождении через обмотку импульса возбуждающего тока в магнитных цепях возникают импульсные магнитные потоки. Под действием магнитных потоков элементы вибратора мгновенно меняют свои линейные размеры и затем совершают затухающие механические колебания. С одной из площадей вибратора колебания передаются в нагрузку, например в окружающую жидкость.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является магнитострикционный симметричный излучатель, применяемый в приборах акустическго каротажа 21. Излучатель состоит из кольцевого магнитострикционного вибратора и электрической обмотки возбуждения. Для возбуждения вибратора возбуждающая обмотка намотана на нем тороидально.Такой излучатель обладает рядом сущест. венных недостатков. Во-первых, внешние части витков тороидальной обмотки возбуждения выступают за внешние габариты кольцевого вибратора, поэтому внешний диаметр его приходится выполнять меньшим диаметра скважинного прибора, Уменьшение диаметров впбратора приводит к нежелательному увеличению частот в спектре излучаемых импульсов. Во-вторых, излучаемая акустическая мощность существенно уменьшается вследствие препятствующего действия внешних частей обмотки и из-за увеличения зазора между цилиндрической излучающей поверхностью вибратора и стенкой ствола скважины. В-третьих, проходящие через внутреншою полость вибратора металлические элементы конструкции глубинного прибора замыкают вихревые электрические линии па проводящий буровой раствор, что вызывает мощныс внешние вихревые токи и, как следствие, существенное уменьшение КПД. Это достигается тем, что внитострикционном вибраторе излучателя установлен дополн топровод, а электрическая об 3 О ния намотана вокруг этого5 и 15 20 25 зо 35 4 О 45 50 3Дополнительный магнитопровод и кольцевой вибратор выполнены из идентичного пьезомагнитного материала.На чертеже показан предлагаемый излучатель, вид сверху.Во внутренней полости вибратора 1 установлен дополнительный магнитопровод 2, состоящий из центрального цилиндра и двух (или четырех) магнитных перемычек, соединяющих центральный цилиндр с цилиндрическим вибратором 1. Полуцилиндры (или четверти) вибратора образуют с центральным цилиндром и перемычками дополнительного магнитопровода две (или четыре) замкнутые магнитные цепи, как показано на чертеже штриховыми линиями со стрелками, На магнитные перемычки (или на центральный цилиндр) дополнительного магнитопровода 2 намотана электрическая обмотка возбуждения 3 так, чтобы направления магнитных потоков в смежных магнитных цепях были встречными в вибраторе и одинаковыми в дополнительном магнитопроводе.Внутренняя полость 4 между вибратором 1 и магнитопроводом 2 заполнена диэлектриком, например полимеризующимся веществом. Металлические элементы конструкции глубинного прибора 5 расположены внутри центрального цилиндра.Излучатель работает следующим образом.При прохождении импульса возбуждающего тока через обмотку 3 все линейные размеры элементов вибратора 1 и магнитопровода 2 мгновенно изменяются. После окончания действия импульса указанные элементы, обладающие инертной массой и упругостью, совершают затухающие механические колебания. При этом внешняя поверхность вибратора 1 излучает в окружающую буровую жидкость упругий импульс (волну).Данная конструкция позволяет увеличить внешний диаметр вибратора до диаметра глубинного прибора, так как излучатель не имеет внешних элементов обмотки возбужения. При этом, во-первых, излучаемая акустическая мощность увеличивается как за счет уменьшения зазора между излучателем и стенкой ствола скважины, так и за счет устранения препятствующего действия внешних элементов обмотки. Во-вторых, увеличение диаметра вибратора снижает частоту его собственных механических колебаний и, следовательно, частоты в спектре излучаемого импульса. Например, при внешнем диаметре глубинного прибора в 90 мм собственная частота колебаний уменьшается с 27 кГц до 18 кГц. При возбуждении излучателя вокруг металлических элементов конструкции глубинного прибора 5 не возникает циркуляции магнитного потока, поэтому указанные элементы не могут замкнуть вихревых электрических линий. Эти линии могут замкнуться только через полости 4, которые заполнены диэлектриком. Благодаря этому устраняются потери на внешние вихревые токи, и КПД излучателя повышается.Чтобы избежать возбуждения паразитных мод колеоаний, связанных с деформацией формы излучателя, его магнитопрозод и вибратор должны быть выполнены из идентичного пьезомагнитного материала,Таким образом, благодаря увеличению внешнего диаметра вибратора, устранению внешних элементов обмотки возбуждения и изоляции внутренней полости достигается снижение частот в спектре излучаемых импульсов, повышается акустическая мощность и КПД излучателя,Формул а изобретения 1. Скважинный акустический излучатель, со. стоящий нз магнитострикционного кольцевого вибратора и электрической обмотки возбуждения, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью расширения спектра излучаемых импульсов в низкочастотной области колебаний, увеличения мощности и КПД излучателя, в магнитострикционном кольцевом вибраторе установлен дополнительный магнитопровод, а электрическая обмотка возбуждения намотана вокруг этого магнитопровода.2. Излучатель по и. 1, отличающийся тем, что дополнительный магнитопровод и кольцевой вибратор выполненгя из идентичного пьезомагнитного материала. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ультразвуковые преобразователи, Сборник под редакцией Кикучи Е М., Мир, 1972, с. 132.2. Булатова 5 К. М., Дубров Е. Ф., Полкова Е. С. Акустический каротаж, М., Недра, 1970,Заказ 191/19 Изд, Ло 221 Тираж 734 1-1 ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 Подписное