Акустический зонд

(и 64629 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К ВТОвв СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соеетсммх Соцмалмстимесимх Реслублмк(23) Приоритет 7 96/18-2 ввударатвенный квинтет СССР аа делам нзобретеннЯ и вткрытнй(088,8) публиковДата опуб 05. 02, 79,Б юл лете н ь5 ования опигания 08,02,79 осолапов, С. Н. Филиппов, Ю. и В. А. Гаранин обочк 2) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин 71) Заявитель АКУСТИЧЕСКИЙ ЗОНД юЛк "риметных Изобретение относится к технике геофизических исследований скважин и предназначено для использования в аппаратуре акустического каротажа,Известны акустические зонды в сква.жинных приборах акустического каротажа, выполненные на базе труб, шланговили сочлененных между собой отдельныхсекций изоляторов иэ эластичных материалов.Однако, эти зонды не обладают одновременно двумя необходимыми для ка-.,чественных измерений свойствами - хорошей звукоизоляцией и жесткостью конструкции (последнее необходимо для устойчивого центрирования зонда в скважине).Наиболее близким техническим решением является акустический зонд, содержаший центраторы, преобразователи икорпус выполненный на базе тефлоновойтрубы. Обладая достаточной жесткостьюконструкции, этот зонд ограничен в звукоиэоляции упругих волн, распространяюшихсяпо его корпусу со скорость =1200 м/с. Следовательно, он неп ним для исследования ниэкоскорос (менее 1200 м/с) разрезов скважин.Цель предлагаемого иэобретения - улучшение эвукоизоляции акустического зонда при достаточной жесткости конструкции и качестве измерений с зондом.Она достигается за счет использования эффекта волноводной фильтрации путем выбора критических геометрических размеров элементов зонда, удовлетворяюших . критериям волноводной фильтрации упругих волн по его корпусу и гидроволн в осевом и скважинном кольцеобразном жидкостных каналах в рабочем диапазоне частот амплитудного спектра акустических преобразователей, для чего труба облицована кольцевыми элементами из того же материала, внешний диаметр трубы выбран равным не менее половины длины волны на нижней граничной частоте, а торшина стенки этой трубы, кольцеобразный зазор между поверхностями скважины и наружной облицовкойтрубы, высота кольцевых облицовочныхэлементов и диаметр осевого каналане более четверти длины волны на верхней граничной частоте амплитудногоспектра акустических преобразователей,На фиг. 1 дан общий вид предлагаемого акустического зонда с узкополосными преобразователями; на фиг, 2 -фрагмент корпуса зонда с широкополосными преобразователями; на фиг. 3 показано оптимальное взаимное расположение на оси частот амплитудного спектра(кривая 1 акустических преобразователей и частотной характеристики пропускания, кривая 2 корпуса зонда сповышенной звукоиэоляцией); на фиг. 4даны примеры оптимальных частотныххарактеристик пропускания (кривая 1для зонда с узкополосным (18-28 кГц)кривая 2 - для зонда с широкополосным(10-40 кГц) амплитудными спектрамиакустических преобразователей),Акустический зонд - узкополосныйвариант (фиг. 1) - состоит иэ несущейэластичной трубы 1, выполненной, например, из фторопласта, переходника 2для сочленения зонда с электроннымконтейнером скважинного прибора, акустических преобразователей 3, размещенных поверх трубы 1 на резиновых демпферных кольцах 4 и развязанных междусобой внешними облицовочными кольцевыми элементами 5, выполненными из. материала трубы и центраторов 6,Корпус акустического зонда в широкополосном варианте (фиг. 2) отличается от узкополосного наличием впутренних облицовочных колчан 7,В предлагаемых конструкциях несущая труба является основным волноводом упругих колебаний. С помощью кольцевого излучателя в несущей трубемогут быть возбуждены иэгибные "трубныеф волны Лэмба, длина Л 1, которыхбудет равна четырехкратному размерувнешнего диаметра с 1, атой трубы, Приэтом в поперечном сечении трубы, представляющей собой свернутый волйовод спараллельными стенками, могут бытьврзбуждены кваэинлоские волны длинойправной удвоенной толщинестенки этой трубы. Частоты этих волнопределяются соотношением скоростираспространения У в трубе и выбранных ее геометрических размеров.Внутренний осевой канал в несущейтрубе, а также кольцеобразный канал,образующийся между внешней ее стенкойи поверхностью скважины, запопненнь 1 ескважинной жидкостью, образуют ешедва независимых вопновода. Критические5частоты их определяются соотношениеммежду скоростью распространениямиупругих волн в жидкости и соответствующими критическими длинами волн Ло 1,в осевом канале, равной удвоенному зна 1 Очению его диаметра с 1 к и Яц в кольцеобразном канале, равной удвоенномузначению ширины (зазора) 8 1,нВнутренняя и внешйяя облицовки несущей трубы выполнены из набора коль 15цевых элементов и предназначены дляподстройки частотной характеристики (полосы) пропускания соответственно осевого и кольцеобразного гидровопноводов.2 ОНеобходимая подстройка критическихчастот этих волноводов осуществляетсявыбором толшины колец. ри этом набогры не скрепленных между собой колецпредставляют колебательные системы25слабосвязанных резонансных (полуволновых по высоте И 1 ) эвукопогпотителей,т.е, цепочки полосовых акустическихфильтров с резонансными частотами 11 =к=ик(а " КВысокоэффективная звукоизоляция и30поглсшение упругих волн в заданном рабочем диапазоне спектра частот (фиг.3),кривая 1 обеспечивается частотной характеристикой пропускания корпуса зонда, имеющий вид "двугорбой" кривой 2на фиг, 3 с полосой "задирания" междунижней 1 и верхней 1 граничнымичастотами заданного спектра акустических преобразователей, Частоты 1 н и 1выбираются обычно на уровне 0,1 отмаксимального значения амплитудызаданного спектра и принимаются границами полосы запирания волноводов. Условия эапирания на этих границах выполняются соотвегственно для волн Лэмбана частоте 2ь , а для кваэиплоских -на частоте 1. В результате волныЛэмба с резонансной частотойЬ обусловливают левый "горб" частотной характеристики пропускания несущей трубы, а в области правого "горба" фильтруются квазиплоские волны с частотой1 и .1 в этой 1 рубе и квазиплоские гидроволны 1 Пи 1 и к соответственно в осевом и копьцеобрс 1 зном каналах - волноводах,Такая частотная характеристика пропускания системы зонд-скважина достигается ыбором критических размеров,0 80 40 б 0 ЮР . /б 0аслота ; л Д фиг. центраторы о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью улучшения звукоизоляции при достаточной жесткости конструкции.и качестве измерений, труба облицована кольцевыми элементами иэ того же материала, причем внешний диаметр этой трубы размен не менее половины длины волны на нижней граничной ЦНИИПИ Заказ 107/3 Тираж 696 Подписное юФилиал ППП Патент Ужгород,ул.11 роектн частоте, а толшина стенки ее, высота кольцевых элементов, внутренний диаметр осевого канала и ширина кольце- образного зазора между поверхностями наружной облицовки трубы и скважины равны не более четверти длины волны на верхней граничной частоте амплитудного спектра акустических преобразователей.