Акустический преобразователь скважинного прибора


 


Владельцы патента RU 2578723:

Пестов Марат Васильевич (RU)
Перцев Герман Михайлович (RU)
Полякова Александра Сергеевна (RU)

Устройство относится к измерительной технике, представляет собой акустический преобразователь и предназначено для геофизических исследований скважин, в частности в аппаратуре акустического каротажа. Устройство содержит корпус, в котором выделен отсек с акустически прозрачным кожухом, заполненный диэлектрической жидкостью. В отсеке находится сердечник с обмоткой возбуждения. Сердечник выполнен в виде двух пластин «серповидной» формы из магнитострикционного материала, установленных в корпусе параллельно друг другу с зазором. Концы пластин соединены между собой и жестко закреплены в корпусе, а обмотка возбуждения расположена в «серповидной» области сердечника. Между пластинами в «серповидной» области сердечника установлен как минимум один распорный элемент. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и технологичности конструкции акустического преобразователя и расширение его функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Из истории вопроса

Широко известен применяемый в исследованиях скважин акустический преобразователь с круговой характеристикой направленности, в конструкции которого сердечник представляет собой набор склеенных между собой пластин магнитострикционного материала со сквозными отверстиями, сквозь которые пропущены обмотки возбуждения. (Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. М., 1957 г.). Преобразователи известной конструкции долгие годы широко применялись в аппаратуре типа СПАК-2 (производство СССР) и типа УЗБА (производство ГДР).

Известны также акустические преобразователи с круговой характеристикой направленности, в конструкции которых используется витой тороидальный сердечник из ленты магнитострикционного материала, на который нанесена обмотка возбуждения (Перцев Г.М. и др. Технология изготовления акустических преобразователей с витым сердечником. Уфа. ВНИИнефтепромгеофизика. ВИНИТИ. Деп. №1400-НТ87). Преобразователи известной конструкции используются в скважинной аппаратуре серии МАК, выпускаемой научно-производственной фирмой ОАО НПФ «Геофизика» (г. Уфа) в настоящее время.

Для решения различных геологических и инженерных задач в области исследования скважин в настоящее время нашли применение зонды с монопольными и дипольными акустическими преобразователями (Смирнов М.А, Козяр В.Ф. и др. Измерение параметров упругих волн зондами с монопольными и дипольными преобразователями. НТВ «Каротажник», Тверь, издание АИС, вып. 12, 1998 г.). Достоинство известных преобразователей заключается в обеспечении «монопольного» излучения круговой характеристики, направленного в породу, окружающую скважину.

Однако все известные акустические преобразователи отличаются низкой точностью, поскольку создаваемая излучателями известных конструкций поперечная волна накладывается на опережающую ее отраженную поперечную волну.

То есть становится актуальной задача создания достаточно простого в изготовлении и надежного в эксплуатации дипольного акустического преобразователя с высокой точностью контроля параметров как излученной, так и отраженной волны.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и технологичности конструкции акустического преобразователя и расширение его функциональных возможностей.

Поставленная задача решается следующим образом.

В акустическом преобразователе скважинного прибора, содержащем акустически прозрачный корпус, в котором установлен сердечник из магнитострикционного материала с нанесенной на него обмоткой возбуждения, согласно изобретению сердечник выполнен в виде двух пластин «серповидной» формы, установленных в корпусе с зазором параллельно друг другу, концы пластин попарно соединены между собой в области минимального радиуса кривизны сердечника и жестко закреплены в корпусе, а обмотка возбуждения расположена на сердечнике в «серповидной» области. Для сохранения параллельности между пластинами сердечника в области «серповидного» участка установлен, как минимум, один распорный элемент. Предложенное техническое решение имеет следующие преимущества по сравнению с известными конструкциями:

- конструкция сердечника «серповидной» (выпукло-вогнутой) формы обеспечивает возможность возбуждения как поперечных, так и продольных волн;

- предложенная конструкция акустического преобразователя скважинного прибора обеспечивает возможность применения его в качестве как монопольного, так и дипольного излучателя, с использованием одного генератора тока возбуждающих импульсов;

- предложенная конструкция акустического преобразователя скважинного прибора обеспечивает возможность применения его как в качестве излучателя дипольного типа, так и в качестве приемника акустических поперечных волн, что расширяет его функциональные возможности;

- малые габаритные размеры и вытянутая конструкция предложенного акустического преобразователя скважинного прибора обеспечивают возможность применения его в скважинных приборах достаточно малого диаметра.

Конструкция предложенного акустического преобразователя скважинного прибора отличается простотой и высокой технологичностью изготовления, поскольку для его практической реализации не требуется специальных материалов и оборудования, а навивка обмоток сердечника может производиться на оборудовании, применяемом для изготовления монопольных преобразователей.

На чертеже показан вариант конструкции акустического преобразователя скважинного прибора.

Акустический преобразователя скважинного прибора содержит корпус 1, в котором выделен отсек 2 с акустически прозрачным кожухом, заполненный диэлектрической жидкостью 3 (например, силиконом). В отсеке 2 размещен акустический преобразователь в виде обмотки возбуждения 4, размещенной на «серповидных» участках 5 сердечника 6. Выводы обмотки возбуждения 4 соединены с электровводами 7. Соединенные между собой концы сердечника 6 жестко закреплены в корпусе 1 крепежными элементами 8.

Для исключения образования короткозамкнутого витка в местах крепления концов сердечника 6 с корпусом 1 крепежные элементы 8 оснащены изоляционными прокладками из немагнитного материала (на фиг. не показано). Во избежание влияния корпуса 1 на магнитное поле сердечника 6 в процессе работы акустического преобразователя скважинного прибора, детали корпуса 1 изготовлены из немагнитного материала. Между пластинами сердечника 6 установлен распорный элемент 9 из немагнитного материала, обеспечивающий параллельность пластин сердечника 6 и синхронность их изгиба в процессе работы преобразователя скважинного прибора.

В зависимости от длины сердечника 6 распорных элементов 9 может быть установлено несколько - в случае большой длины. Либо, при минимальной длине сердечника 6, распорный элемент 9 может не устанавливаться вообще.

Акустический преобразователь скважинного прибора работает следующим образом.

В процессе работы скважинного прибора при подаче импульса тока в обмотку возбуждения 4, возникающее вокруг нее магнитное поле вызывает в силу магнитострикционного эффекта изменение линейных размеров сердечника 6, то есть изменение его длины. Поскольку концы сердечника 6 жестко закреплены в корпусе 1, происходит импульсное изменение длины (радиуса изгиба) «серповидных» участков 5 сердечника 6, что в свою очередь вызывает колебание жидкости 3. Импульсное колебание жидкости 3 посредством окружающей прибор скважинной среды возбуждает поперечную волну в окружающей скважину породе. Возбужденная порода излучает в свою очередь ответную поперечную волну в скважинную жидкость, которая вызывает колебание жидкости 3 и оказывает воздействие на сердечник 6, создавая магнитное поле, воспринимаемое обмоткой возбуждения 4. Указанное магнитное поле сердечника 6 в свою очередь вызывает в обмотке возбуждения 4 электрические импульсы, соответствующие принимаемой поперечной волне породы.

Частота как излучаемых, так и принимаемых импульсов в данном устройстве определяется в основном линейными размерами сердечника 6, в первую очередь его длиной. Испытания показали, что увеличение длины сердечника 6 для снижения частоты возбуждаемых сигналов не вызывало возникновения более высоких гармоник колебаний, то есть обеспечивается необходимая и достаточная точность фиксации как излученной, так и отраженной поперечных волн.

На практике изготовление сердечника 6 предложенной конструкции акустического преобразователя скважинного прибора осуществляется по технологии изготовления сердечников для круговых монопольных преобразователей с фиксацией сердечника 6 в оправке соответствующей «серповидной» формы и последующим отжигом в ней. Нанесение на сердечник 6 обмотки возбуждения 4 осуществляется после операции отжига сердечника 6.

Таким образом, предложенное техническое решение акустического преобразователя скважинного прибора поставленную задачу изобретения решает в полном объеме.

1. Акустический преобразователь скважинного прибора, содержащий корпус, в котором установлен сердечник, выполненный из магнитострикционного материала, с электромагнитной обмоткой возбуждения, отличающийся тем, что сердечник выполнен в виде двух пластин «серповидной» формы, установленных в корпусе с зазором параллельно друг другу, концы пластин попарно соединены между собой в области минимального радиуса кривизны сердечника и жестко закреплены к корпусу, а обмотка возбуждения расположена на сердечнике в «серповидной» области.

2. Акустический преобразователь скважинного прибора по п. 1, отличающийся тем, что в области «серповидного» участка между пластинами сердечника установлен как минимум один распорный элемент.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях переменного тока для преобразования напряжения. Кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием представляет собой структуру, выполненную в виде включенного во входную цепь магнитоэлектрического конденсатора, диэлектриком которого является объемный магнитострикционно-пьезоэлектрический композиционный материал в форме плоского кольца, на внутреннюю и внешнюю поверхности которого нанесены электроды, и намотанной на него катушки индуктивности.

Изобретение относится к прецизионному позиционированию исполнительных элементов машин и механизмов с использованием магнитострикционного эффекта. .

Изобретение относится к области технологии обработки материалов ультразвуком в жидких средах. .

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к электрическим устройствам малых перемещений, и может быть использовано как исполнительный элемент в узлах высокоточных систем автоматической юстировки оптических элементов, в оптико-механических устройствах, в системах автоматического наведения, для коррекции кинематических цепей в высокоточных станках и т.д.

Изобретение относится к области прецизионных позиционирующих устройств, обеспечивающих значительный непрерывный диапазон перемещения объекта (˜10 мм) с чрезвычайно высоким (˜0,1 нм) разрешением.

Изобретение относится к устройствам для получения импульсных колебаний ультразвукового спектра и предназначено для предупреждения отложений в теплообменной аппаратуре и интенсификации технологических процессов.

Изобретение относится к области приборо-, машиностроения и измерительной техники и может быть использовано в машинах и механизмах различного назначения, предусматривающих относительное циклическое вращательное и/или поступательное перемещение ведомых и ведущих звеньев этих устройств посредством их энергетического взаимодействия между собой.

Изобретение относится к области электротехники и средствам автоматики и может быть использовано в качестве задатчика регулируемых перемещений. .

Изобретение относится к широкому спектру областей техники и может быть использовано в качестве задатчика микрорегулируемых перемещений, преимущественно для прецизионного позиционирования исполнительных органов машин и механизмов.

Изобретение относится к области электротехники и средствам автоматики и может быть использовано в качестве задатчика регулируемых перемещений. .

Использование: относится к области геофизики и может быть использовано для регистрации волновых процессов в вертикальных и наклонных скважинах при сейсмическом профилировании.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения свойств горных пород в процессе акустического каротажа. Акустическое каротажное устройство содержит по меньшей мере один излучатель и по меньшей мере два приемника, причем приемники расположены в точках с разными азимутальными координатами и выполнены с возможностью проведения измерений волнового поля в точках, расположенных на разных расстояниях от вертикальной оси устройства.

Изобретение относится к скважинным устройствам для регистрации сейсмических колебаний и может быть использовано в процессе сейсмического каротажа как обсаженных, так и необсаженных скважин.

Группа изобретений относится к скважинному измерительному прибору, который может быть использован в горнодобывающей промышленности, а также к способу изготовления соединительного устройства связи для данного прибора.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при геофизических исследованиях в скважинах. Скважинная геофизическая аппаратура содержит геофизический кабель с кабельным наконечником и герметичный корпус с находящимися внутри него датчиками для регистрации параметров геофизического поля, например сейсмоприемниками.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при регистрации волновых процессов в скважинах при вертикальном сейсмическом профилировании.

Изобретение относится к области сейсмического каротажа и может быть использовано для проведения работ вертикального сейсмического профилирования (ВСП) и его поляризационной модификации (ВСП ПМ) в обсаженных скважинах при геофизической разведке нефтяных, газовых и других месторождений полезных ископаемых.

Изобретение относится к исследованию подземных формаций с использованием акустических измерений, производимых в скважине. .

Изобретение относится к ультразвуковой технике, представляет собой магнитострикционный преобразователь и может быть использовано в различных технологических процессах, например при обработке поверхности, жидких сред и т.д. Магнитострикционный преобразователь выполнен из ленты магнитострикционного материала, свернутой в тело цилиндрической формы, и содержит обмотку возбуждения. Вдоль образующей цилиндра имеется, по меньшей мере, одно сквозное окно, а обмотка возбуждения проходит через окно и уложена на сегменты цилиндра, при этом толщина стенки цилиндра определяется требуемой мощностью преобразователя. Техническим результатом является улучшение удельных характеристик преобразователя и повышение его кпд, поскольку конструкция преобразователя имеет высокую динамическую устойчивость и не требует склеивания слоев. 1 ил.
Наверх