Способ возбуждения магнитострик-ционной системы

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ(22) Заяалеыо 2805,79 (21) 2777935/18-25с присоединением заявки Ио(23) Приоритет ов 817638 5 ЦМ. К . а 01 Ч 1/40 В 06 В 1/08 Государственный комитет СССР яо дедам изобретений и открытийДата опубликования описания 300381 ыи научно-исследовательский институефтепромысловой геоФизики аявитель(54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИОННО СИСТЕМЫИзобретение относится к промыслово-геофиэическим исследованиям нефтяных и газовых скважин импульсным ультразвуковым методом.фИзвестен способ возбужденияэ магнитострикционной акустической системы излучатель-приемник, применяемый в серийно-выпускаемой аппаратуре типа АКЦ, заключающийся в возбуждении излучаемого магнитострикционного преобразователя путем разряда через управляемый ключ (аркатрон) емкости, заряженной до определенного потенциала. Излучаемые нри этом в исследуемую .среду импульсы упругих механических колебаний обусловлены затухающими колебаниями механической системы преобразователя, которые возникают в результате скач-. кообразного изменения энергетическо О го состояния преобразователя. Принимающий магнитоатрикционный преобразователь возбуждается акустическим сигналом, РаспРостРаняющимся в околоскважинном пространстве 1).Однако из-за очень низкого электромеханического КПД излучателя приходится использовать для его запуска импульсы значительной амплитуды (около 1000 В). Очень широкий ЗО спектр запускающего импульса приводит к расширению спектра излучаемого сигнала. Иэ"за работы принимающего преобразователя на пологом участке кривой намагничивания у него низка чувствительность, что наряду с низким КПД излучателя приводит к низкому общему КПД магнитострикционной акустической системы излучатель-приемник, Со временем падает надежность акустической системы, с подобным способом возбуждения, поскольку под влиянием механических и электромагнитныхвоздействий падает величина остаточной намагниченности приемника, обуславливающая его чувствительность. По этой причине периодически приходится прибегать к тренировке приемника путем включения его в режиме работы излучателя, что связано с длительной и трудоемкой операцией разборки прибора. При подобном способе возбуждения мала амплитуда первой фазы колебаний преобразователей, что приводит к явлению проскока фазы 1 и к большим ошибкам при измерении временных и амплитудных параметров акустического сигнала в средах с сильным его затуханием.45 55 Известен сЙсоб возбуждения магнитострикционной акустической системы излучатель-приемник, при котором, наряду с запускающим сигналом, по обмотке преобразователей пропускают постоянный ток подмагничивания, величина которбго обеспечиваетработу преобразователей на участкес максимальной крутизной кривойнамагничивания 2.Однако в этом способе оптимальная величина тока подмагничиванияможет достигать значительных величин (до 30 А). Реализация этого способа в скважинных геоакустическихисследованиях сдерживается следующими причинами. Технические условияэксплуатации каротажного кабеля,соединяющего скважинный прибор с на-земной аппаратурой, не позволяютпропускать по нему ток, величинакоторого необходима для подмагничивания преобразователей. В глубокихскважинах с высокой температуройподмагничивание постоянным токомприведет к недопустимому перегревуобмотки преобразователей. Резкий 25рост потребления электроэнергии при,подмагничивании постоянным токомприводит к резкому снижению общегоКПД акустической системы,Наиболее близким к предлага.момявляется способ возбуждения акустической системы излучатель-приемник,при котором на акустический излучатель подают электрический видеоимпульс со ступенчатыми фронтами,а навершину видеоимпульса накладываютэлектрический радиоимпульс с частотой заполнения,равной резонансной частоте преобразователей. Целью этогоспособа является получение на выходе акустического приемника прямоугольного электрического импульсас синусоидальным заполнением 3Однако при таком способе возбуждения амплитуда первой фазы колебаний преобразователя будет определяться челичиной переднего фронтавидеоимпульса, а, как известно,скачкообразное изменение воздействия не является оптимальным для получения максимального отклика колебательной системы. Отклик от воздействия переднего фронта видеоимпульса представляет .собой собственные колебания преобразователя около смещенного видеоимпульсом положения равновесия. Амплитуда синусоидального радионмпульса при этомдолжна обеспечить, для реализации цели известного способа, амплитудувынужденных колебаний, во всякомслучае, не большую чем максималь-, 60ная амплитуда колебаний от воздействия переднего фронта, т,е. максимальная амплитуда в излучаемом сигнале будет не больше, чем амплитудапервой Фазы собственных колебаний 65 преобразователя, что не может удовлетворить условиям акустических измерений при больших затуханиях упругих волн в исследуемых средах.Жесткие требования, предъявляемые этим способом к подбору фазы радиоимпульса не могут быть выполнены при некотором изменении периода собственных колебаний преобразователя в процессе проведения акустических измерений в реальных скважинных условиях больших давлений и температур, Наличие крутых фронтов в возбуждающем сигнале ведет к расширению спектра излучаемого сигнала, Кроме того, на-. личие крутых фронтов в электрическом видеоимпульсе делает невозможным его применение для смещения рабочей точки магнитострикционного преобразователя в область максимальной крутизны кривой намагничивания. Существенным недостатком этого способа возбуждения акустической системы с магнитострикциоными преобразователями является то, что он не ликвидирует постепенную потерю чувствительности магнитострикционного приемника и необходимость его периодической тренировки.Цель изобретения - повышение об-. щего КПД и надежности магнитострикционной системы излучатель-приемник, снижение напряжения запускающего сигнала, сужение спектра излучаемого импульса и получение максимальной амплитуды первой фазы упругих механических колебаний. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе возбуждения акустической системы излучатель-приемник, включающим возбуждение пакетом гармонических колебаний, частота которых равна частоте собственных колебаний преобразователей, наложенным на электрический видеоимпульс со ступенчатыми фронтами, на акустическую систему с согласованными колебательными контурами подают синусоидальный видеоимпульс низкой частоты заданной полярности с ограниченной вершиной, а на начало участка ограничения накладывают запускающий импульс, причем уровень ограничения обеспечивает работу преобразователей на участке .с максимальной крутизной кривой намагниченности, длительность участка ограничения равна максимально возможному времени распространения акустического сигнала между излуча" телем и приемником, а начальная фаза запускающего синусоидального импульсса равна О или к .На чертеже приведены эпюры возбуждения магнитострикционной системы излучатель-приемник при акустическом каротаже.Способ осуществляется следующим образом.817638 Формула изобретения При подаче на магнитострикционнук акустическую систему излучатель-приемник электрического видеоимпульса низкой частоты рабочая точка преобразователей под действием возникающего магнитного поля смещается по кривой намагничиванияВеличина смещения определяется амплитудой импульса. Уровень ограничения видеоимпульса выбирается таким образом, чтобы рабочая точка преобразователей сместилась в область с максимальной крутиз- ной кривой намагничивания. В началегучастка ограничения на излучатель подается запускающий. импульс синусоидальной формы с начальной фазой,равной О или 1 ,что обеспечивает полу чение максимальной,при данной амплитуде запуска, амплитуды первой фазы упругих механических колебаний излучателя. Длительность участка ограничения электрического видеоимпульса 20 выбирается таким образом, чтобы во всемдиапаэоне изменения скоростей распространения акустического сигнала в исследуемых средах обеспечить нахождение рабочей точки, приемника на учас-; тке кривой намагничивания С максимальной крутизной, т.е. чтобы обес. печить постоянство КПД акустической системы излучатель-приемник. Согласование электрических контуров позволяет снизить их реактивное сопротивление до минимума, что, в свою очередь, наряду с использованием подмагничивающего видеоимпульса и запускающего синусоидального импульса с частотой заполнения, равной частоте собственных колебаний преобразователя, позволяет снизить напряжение запускающего сигнала.Предлагаемый способ позволяет оптимизировать запуск магнитострикци онной системы излучатель -приемник при акустическом каротаже путем повышения общего КПД акустической системы, повышения надежности рабаты акустической системы, ликвидации не обходимости тренировки принимающего магнитострикционн .го преобразователя, снижения напряжения запускающего импульса до 100 В, получения максимальной амплитуды первой фазы колебаний, снижения. вероятности проскока фазы при геоакустических исследованиях, снижения спектра излучаемого сигнала.Все это, в свою очередь, повыв ает эффективность акустических измерений в промысловой геофизике. Способ возбуждения магнитострикционной системы, включающий возбуждение магнитострикционного излучателя синусоидальным импульсом, частота заполнения котОрого равна частоте собственных колебаний излучателя, наложенным на видеоимпульс, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения общего КПД и надежности системы излучатель-приемник, на акустическую систему с согласованными колебательными контурами подают синусоидальный видеоимпульс низкой частоты заданной полярности с ограниченной вершиной, а начало участка ограничения накладывают запускающий импульс, причем уровень ограничения устанавливают из условия Обеспечения работы преобразователей на участке с максимальной крутизной кривой намагничиваниядлительность участка ограничения - равной максимально возможному времени распространения акустического сигнала между излучателем и приемником, а начальную фазу запускающего импульса - равной 0 илиЯ. Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1, Ивакин В.Н., Карус Е.В. и др.Акустический метод исследованияскважин, М.,Недра, 1978, с.144.2. Гершпол Д.А., Фридман В.М.Ультразвуковая техйологическая аппаратура. М., Энергия, 1976,с. 74-78.3. Авторское свидетельство СССРР 362647, кл,. В Об В 1/02, 1971(прототип). ВНИИПИ Заказ 1435/61Тираж 732 Подписное Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,