Способ формирования импульсов упругихколебаний при акустическом каротаже скважин

35 3 8325рокий низкочастотный спектр упругихколебаний, требуемый для аппаратурынизкочастотного АК 2 .Однако технически реализованныймагнитострикционный излучатель наспектр 5-25 кГц имеет диаметр порядка 500-600 мм, в результате чего онне может быть использован для исследования нефтяных и газовых скважин,диаметры которых составляют 150-300 мм ,1Наиболее близким к предлагаемомутехническим решением является способполучения широкого спектра колебанийпутем укорочения упругого импульсаза счет применения низкодобротного 15магнитострикционного излучателя,например тонкостенного цилиндра.При этом, с целью получения максимальной амплитуды упругого импульса,возбуждение излучателя осуществляется импульсом тока колоколообразнойформы, длительность которого обеспечивает резонансный режиМ колебаний,а амплитуда достаточна для дос"ижения магнитного насыщения последнего, 25Изменяя толщину стенки сердечника, можно получить необходимое количество полупериодов в импульсе упругих колебаний. При этом все полупериоды имеют одинаковую длительность, 30равную половине периода основной частоты сердечника 3 .Недостаток способа состоит в том,что при реальных размерах излучателя (70-80 мм) в излучаемом спектреупругих колебаний отсутствуют низкочастотные составляющие с частотой5-12 кГц, необходимые для низкочастотного АК.Цель изобретения - повщшение функциональных возможностей. излучателяпутем расширения спектра излучаемогоупругого импульса.Поставленная цель достигается путемреализации способа формирования импульсов упругих колебаний с помощьюнизкодобротного магнитострикционногоизлучателя, возбуждаемого импульсомколоколообразной формы в режиме резонансных колебаний и повторноговозбуждения излучателя импульсом обратной полярности так, что повторноевозбуждение осуществляется во временном интервале, соответствующем четвертой четверти первого периода55собственных колебаний излучателя,причем длительность импульса повторного возбуждения выбирается так, что 12 фбы она не превышала временного интервала между моментом повторного возбуждения и окончанием первого перио- да собственных колебаний, а его амплитуда выбрана так; чтобы она скомпенсировала остаточную намагниченность материала сердечника от первого возбужденияВоздействие повторного воэбужцения накладывается на собственные колебания сердечника и приводит к увеличению длительности второго полупериода импульса упругих колебаний.Длительность третьего полупериода колебаний также увеличивается и становится близкой к длительности второго полупериода, вследствие низкой добротности сердечника излучателя.В результате увеличения длитель-ности второго и третьего полупериодов упругого импульса, излучаемые импульсы при реальных размерах сердечника имеют широкий спектр - 5-25 кГц с достаточным количеством низкочастотных составляющих, что требуетсядля эффективной работы низкочастотного АК.На фиг. 1 приведен пример реализации схемы устройства для формирования упругих импульсов по предпагаемому способу; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов.Основными элементами описываемого варианта схемы являются задающий генератор 1, мультивибратор 2 задержки, дифференцирующая цепь 3, генератор 4 прямого возбуждения, генератор 5 повторного возбуждения, низйодобротный излучатель 6 с обмотками 7 и 8.Задающий генератор 1 генерируетостроконечные импульсы 1 фиг.2 эпюра 9 с частотой повторения, равной частоте повторения излучаемых упругих импульсов. Этими импульсами запускався мультивибратор задержки 2, который генерирует прямоугольные импульсы 1 фиг. 2 эпюра 10).Прямоугольные импульсы поступают на дифференцирующую цепь 3, на выходе которой формируется положительный импульс от переднего фронта и отрицательный импульс от заднего фронта (фиг. 2 эпюра 11) . Положительным импульсом запускается генератор 4 прямого возбуждения, который формирует колоколообразный импульс тока (фиг. 2 эпюра 12, протекающий по обмотке 7 излучателя.512 6В результате того, что длительность второго и третьего полупериодов импульса упругих колебаний увеличилась, частотный спектр импульсарасширяется в область низких частот. 5832Длительность импульса тока равна половине периода собственной частоты излучателя, а амплитуда обеспечивает создание в сердечнике магнитной индукции насыщения (фиг. 2 эпюра 13) дпя получения максимальной амплитуды упругого импульса.После протекания первого импульса тока по обмотке 7 в сердечнике излучателя действует магнитная индукция О В(Фиг. 2 эпюра 13), величина которой определяется постоянной составляющей тока и остаточной намагниченностью материала сердечника.Под воздействием импульса тока 15 прямого возбуждения сердечник излучателя стремится колебаться в режиме собственных гармонических затухакщих колебаний (фиг. 2 эпюра 14).В то время как сердечник излуча теля совершает свободные колебания в четвертой четверти первого периода, отрицательным импульсом (фиг. 2 эпю- . ра 11) в момент С 3 запускается генератор повторного возбуждения 5, ко торый формирует импульс тока обратной полярности фиг. 2 эпюра 15 )протекающий по обмотке излучателя 8.Амплитуда импульса выбирается такой, чтобы создаваемая индукция скомпен сировала остаточную намагниченность от первого возбуждения( В = О, фиг. 2эпюра 16)Импульс обратной полярности действует во временном интервале Сз-й 35 при этом на свободные колебания сердечника излучателя накладываются вынужденные силы магнитострикции, которые препятствуют действию упругих сил свободных колебаний и увеличивают 40 длительность второго полупериода, В связи с тем, что сердечйик излучателя низкодобротный, длительность третьего полупериода также увеличивается (фиг, 2 эпюра 17). 45 Формула изобретения Способ формирования импульсов упругих колебаний при акустическом каротаже скважин, при котором электрическим импульсом возбуждают в режимерезонансных колебаний низкодобротный магнитострикционный излучатель,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения функциональных возможностей излучателя путем расширенияспектра излучаемого упругого импульса, излучатель повторно возбуждаютво временном интервале, соответствующем четвертой четверти первого периода собственных колебаний, импульсом обратной полярности, длительностькоторого не превышает временного интервала между моментом повторноговоздеиствия и окончанием первого периода собственных колебаний, а амплитуда компенсирует остаточную намагниченность от первого возбуждения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ивакин Б.Н., Карус Е,В. и Кузнецов О.Л. Акустический метод исследования скважин, М., "Недра", 1978,с. 144-145.2. Патент США У 3.136 .381 Н кл . 340155 опублик. 965,3. Косолапов А.ф. и Дзебань И.П.Кольцевой магатострикционный излучатель для приборов акус гического каротажа. Сб. "Геоакустические исследования в скважинах". Труды ВНИИГЯГГвып. 18. М., ОНТИ ВНИИЯГГ, 1974,с, 111 в 21 (прототип 7.83252 Составитель Н. Журавлев Пушненкова Техред З.фанта Корректор Г. Ьазароак каз 3971/82ВНИИПИ Гпо дел1 3035, Москв Тираж 73 ударственного ко изобретений и о Ж, РаушскаяФилиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проекты Уа Иу 2 . Подписноемнтета СССРткрытийнаб д. 4/5