Способ калибровки аппаратуры акустического каротажа

 

1. СПОСОБ КАЛИБРОВКИ АППАРАТУРЫ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА , основанный на измерении амплии тудных характеристик акустического сиг нала, задаваемого с помсяцью внешних контрольных преобразователей, контактирующих с преобразователями калибруемой аппаратуры через слой жидкрсти, сравнении измеренных и даваемых ха- . рактеристик и оценке по результатам этого сравнения погрешностей аппаратуры, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности кешибровки путем исключения погрешности от неоднородноста полей излучения и приёма, размешают каждый из контрольных преобразователей на расстоянии равном радвусу скважины от вертикальной оси зонда калибруемой аппаратуры в плоскости, нормальной к этой оси и смещённсхй к центру зонда от плоскости максимумов i диаграммы направленности в вертикал . ной плоскости каждого преобразователя (Л CZ на расстояние равное произведению тангенса критического угла на радиус скважины .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(я) G 01 Y 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3399695/1825 (22) 19,02,82 (46) 15.10.83., Бюл. Мв 38 (72) Б. И. Кирпиченко, В. Г. Бородулин, А. А. Сержантов и Н. Ф. Рационов (71 ) Всесоюзный научно-исследователь ский и проектно-конструкторский инсти тут геофизических исследований (53) 550.83 (088.8) (56) 1. Патент США И 2944621, кл. 181 05, опублик, 1962, 2, Авторское свицетельство СССР

М 824097, кл. G 01 Ч 1/40, 1979 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ КАЛИБРОВКИ

АППАРАТУРЫ АКУСТИЧЕСКОГО КАРО»

ТАЖА, основанный на измерении ампли:» туцных характеристик акустического сигнала, задаваемого с помощью внешних контрольных преобразователей, контакти-. рующих с преобразователями калибруе мой аппаратуры через слой жицкрсти, сравнении измеренных и задаваемых ха-, рактеристик и оценке по результатам етого сравнения погрешностей аппаратуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности калибровки путем исключения погрешности от неоцнородности полей. излучения и приема, . размещают каждый иэ контрольных пре образователей на расстоянии равном радиусу скважины от вертикальной оси зонда кали бруемой аппаратуры в плоскости, нормальной к этой оси и смещенной к центру зонда от плоскости максимумов циаграммы направленности в вертикалт ной DJIocKocTH каждого преобразователя на расстояние равное произведению тангенса критического угла на рациус скважины.

1048438

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения точности калибровки путем уменьшения погрешности от неоднородности циаграмMbI направленности преобразователей в горизонтальной плоскости, снимают обобщенную циаграмму направленности зонда в горизонтальной плоскости путем

Изобретение относится к промысловогеофизическим исследованиям и может быть использовано при оценке качества разных типов аппаратуры акустического каротажа и соответствия ее решаемым задачам.

Известен способ поверки и калибров ки акустических параметров с помощью . электронных имитаторов среды с регулируемой величиной затухания акустического сигнала и времени его прихода, реалы зуемый устройством fl) . Способ основан на использовании системы контроль ных преобразователей, принимающих акустический сигнал от излучателя прове»

"ряемого скважинного прибора .и, после задержки его во времени и ослабления, передающих его на приемник скважинного прибора. Способ, основанный на использовании такого устройства, позволяет получить детальную характеристику элект ронно-акустического тракта проверяемой аппаратуры цля сигнала произвольной формы и величины.

Недостатком способа с использовани» ем электронного имитатора срецы являеъ ся непрецусмотренность калибровки по параметру, наиболее полно опрецеляюшему условия образования волн в скажиие, в частности, по составляющей излучении поц критическим углом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ калибровки аппаратуры акустического каротажа,основанный на измерении амплитудных характеристик а.кустического сигнала, задаваемого с помощью внешних конт» рольных преобразователей, контактирую ших с преобразователями калибруемой аппаратуры через слой жидкости, сравне нии измеренных и задаваемых харктериО тик и оценке по результатам этого сравсинфазного вращения контрольных преобразователей, размещенных в оцной осевой, вертикальной плоскости, и цля калибровочных измерений раэмешают контрольные .. преобразователи в осевой верти калькой плоскости, проходящей через мак, симум обобщенной диаграммы направленности зонца. неййя погрешностей аппаратуры. В этом способе точность калибровки повышается путем приближения к реальным условиям в скважине (2)

Недостатком способа является невоз» можность измерений в горизонтальной плоскости характеристики направленности в условиях, поцобных условиям в сква10 жине и, следовательно, невозможность учесть при калибровочных измерениях пог ,решность, возникшую из-кза различия условий калибровки и рабочих. условий измерений. Погрешность калибровки по зацаваемому времени складывается . из погрешности электронного имитатора и ,погрешности прохождения сигнала в среде.

Ьта погрешность в свою очередь обуслов лена различием времени прохожцения акустического сигнала в среце, в которой нахоцятся контрольные преобразователи, и реальной скважинной среце .(контрольным преобразователем принимается сиг» нал по, кратчайшему пути при первом вступлении, а в скважине - поц критическим углом). Кроме того, за счет неи центичности амплитудных составляющих акустического сигнала при калибровке и в скважине невозможно учесть ошибки калибровки по затуханию (контрольные

30 преобразоватрли перецают боковые составляющие = излучаемых и принимаемых колебаний). Невозможно также опрецелить и неравномерность диаграмм направленности, являющихся оцной иэ важнейших характеристик преобразователей, опрецеляюших погрешность калибровочных измерений.

Цель изобретения - повышение точности калибровки путем исклкнения погрешности от неоднородности полей излу40 чения и приема.

Поставленная. цель цостигается тем, что согласно способу калибровки аппа3 1048438 4 ратуры акустического каротажа, основан ному на измерении амплитудных характеристик акустического сигнала, зацаваемого с помощью внешних контрольных преобразователей, контактирующих с 5 преобразователями калибруемой аппаратуры через слой. жицкости, сравнении измеренных и зацаваемых характеристик и о}{енке по результатам этого срав- нения погрешностей аппаратуры, разме- {{} от него соответственно 70, 100, 130 н 160 мм. A ив -направления, по которым снимаются составляющие излучения по. цанному способу (поц критическим ут лом) и по известным способам (по нормальной боковой составляющей - регистри руемые составляющие на укаэанных рас стояниях показаны стрелками позициями 21-24.)

Способ реализуется следующим обрашают кажцый из контрольных преобразо-г

;вателей на расстоянии равном радиусу скважины от вертикальной оси зонцв калибруемой аппаратуры в плоскости, нормальной к этой оси и смещенной к }5 центру зонда от плоскости максимумов диаграммы направленности в вертикальной плоскости кажцого преобразователя на расстояние равное произвецению тангенса критического yI na на рациус сква 20 зом.

Скважинный зонц калибруемой аппаратуры помещают в бассейн, заполненный жицкостью, через которую осуществляют перецачу акустического сигнала от излучателей квлибруемого прибора к контроль. ным преобразователям.

Сигнал с одного из преобразователей, например преобразователя 1 (излучателя), принимают контрольным преобразожины. вателем 3, размещенным на расстоянии

Кроме того, снимают обобщенную равном рациусу скважины, производят из циаграмму направленности зонда в гори- мерения в блоке 14 при перемещении зонтвльной плоскости путем синфазного преобразователя 3 по интервалу 6. За- вращения контрольных .преобразователей, 25 тем находят максимум диаграммы напразмешенных B оцной осевой вертикаль- равленности преобразователя 1 в вертиной плоскости, и цля калибровочных из- . кальной плоскости, проекцию этого макмерений размещают контрольные преоб- симума на плоскость преобразователя 1, разователи в осевой вертикальной плоско . проведя из этой точки вектор 9, насти, проходящей через максимум обобщен- 3{} правленный под критическим углом{6, ной циаграммы направленности зонда. находят точку пересечения вектора 9 с

Нв фиг. 1 показана схема реализации боковой поверхностью скважины. В эту способа; на фиг. 2 - циаграммы направ- точку устанавливают контрольный преобленности излучателя, снятые в вертикаль, разователь 3, вращая зонд вокруг верти ной плоскости. г

35 калькой оси, снимают диаграмму напрвв

На схеме (фиг. 1) показаны преобра» ленности излучения в горизонтальной зователи 1 и 2 (излучатель и приемник . плоскости и определяют.ее неравномерскважинного зонца калибруемой аппара- ность. туры), внешние контрольные преобразсм- Такие же операции осушест яю акие же операции осуществляют для ватели 3 и 4, проекция 5 образующей 4{} преобразователя 2 (приемника) с конт контрольных преобразователей, векто .плоскости получают путем измерения ры 8 и 9 соответственно максимума д} а. амплитуд наземной панелью 15.

Граммы направленности В ве ртикальной . 45 . д

Далее устанавливают контрольные и еосевой плоскости и с;оставляющей диаг рольные преобразователи 3 и 4 в плоскостях, в кораммы направленности, расположенной торых снимались диаграммы направленпод критическим углом {х., плоскости 10 ности в горизонтальной плоскости, и опи 11, в которых расположены контроль ределяют необходимые калибровочные ханые преобразователи и 4, диаграмрактеристики электронно-акустического мы 12 и 13 направленности в вертитракта, например путем звцвния и измеквльной плоскости соответственно изл рения калиброванных,величин с помочателя и приемника, блок 14 измерения шью блока 14 и наземной панели 15. фоРмиРованиЯ задеРжек и ослаблениЯ cHI }}олуч нные таким образом калибровочные

55 характеристики в точности идентичны

На фиг. 2 показаны излучатель 16 и рабочим условиям измерений и, слецоваего циаграммы направленности 17 - 20,тельно, погрешность оценки ошибки изв вертикальной плоскости на расстоянии мерения (по нелинейности калибровочна обобщенной циаграмме (имеющей в этом случае форму эллипса).

Способ реализован для аппаратуры

AKII 6 путем измерений в бассейне, стальной колонне, а также в воэцухе с применением специальных (заполненных нетекучим материалом) внешних контрольных преобразователей.

Предложенный способ по сравнению с базовым объектом (поверочная установка УП-1 ТУ-40-80) позволит более точно опрецелить ошибки измерения вре мени и амплитуц и, соответственно, повысить достоверность скважинных измерений (удается уменьшить доверительный интервал за счет уточнения ошибок калиб ровки). Кроме того, появляется воэмож ность определения неравномерности диаграммы направленности преобразователей в горизонтальной плоскости и возможность определения обобщенной диаг« раммы направленности эонца, что умень шает влияние расцентровки. Таким образом, положительный эффект способа заключается в воэможности оперативного получения цетальных циаграмм направленности преобразователей, а также в возможности оценки качества преобразо вателелей по конкретному волнообразукл шему параметру, например составляющей излучения поц определенным критическим углом цля цанной срецы. Это позволяет более точно,. определить погрешность измерений, оценить пригодность приборов, для различных геолого-технических условий и исключить дополнительные неэффективные замеры на скважинах. Кроме того, получаемая обобщенная диаграмма направленности зонда дает прецставление о сбалансированности прибора в отношении неискаженности волновой картины и до пускает прогноз величины нестабильности регистрируемых параметров,. например, амплитуды, обусловленной расценьровкой прибора и сложной конфигурацией стенки скважины, что также позволяет уменьшить число неаффективных . замеров..5 1048438 ных характеристик), обусловленная неицентичностью вертикальных диаграмм направленности по составляющим излучения цля различных критических углов (фиг. 2), буцет исключена, При 5 .; атом для кажцой среды, гце предназначается провоцить скважинные измерения, должны быть провецены калибровочные измерения (поц соответствующим критическим углом). В случае же обычных ! калибровочных измерений определенная fro калибровочным характеристикам ошибка измерений соответствует идеализированным условиям (для нормальных составляющих излучения), не включает погрешности от влияния преобразователей и, следовател но, меньше фактической.

Слецующая операция, направленная на приближение определяемой ошибки изме рений к фактической, в эксплуатацион 2О ных условиях цолжна учитывать воэмож ное влияние расцентровки прибора. Для этого путем синфазного вращения контрольных преобразователей 3 и 4 и измере- . ния наземной панелью 15 амплитуцных параметров определяют (например, через угловое расстояние 510 ) обобщенную, о циаграмму направленности данного зонда. Поскольку возможны различные со четания ориентировки в скважине осей 30 диаграмм направленности, то данная обобщенная диаграмма дает возможность судить -о их реальном совместном влиянии на регистрируемую волновую zap тину и, слецовательно, на возможную величину ошибки, связанной с расценъровкой прибора в скважине. Наименьшая ошибка измерения амплитуд при наличии опрецеленной расцентровки буцет, если обобщенная диаграмма не отличается от окружности. При отличии ее от круговой волновая картина при расценьровке (особенно при изменении формы сечения скважины) изменяется наиболее незакономерно. Несколько меньше ука-! занные влияния в случае совпадения в осевой плоскости радиальных перемещений амплитуд от приемника и излучателя

1038 438

Составитель Н. Журавлева

Редактор К. Волошук Техред Т.Маточка Корректор р. цилак

Заказ 7926/52 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал KIll Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4