Устройство для регистрации импульсов давления

 

О П И С А Н И Е (1ц 542965

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистически)Г

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.10.73 (21) 1964940/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 09.03.77 (51) М. Кл.2 С 01 V 1,140

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений

11 открытий (53) УДК 550.834 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. В. Рябков, В. П. Бандов и С. С. Шарифуллин

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области геофизических методов разведки, в частности может быть использовано при проведении скважинных сейсмических исследований.

Приемник для регистрации импульсов давления в скважине должен иметь высоку1о чувствительность во всем сейсмическом диапазоне частот. Чувствительность прибора не должна зависеть от глубины погружения прибора.

Наибольшей чувствительностью обладают датчики мембранного типа, представляющие собой упругий диск (мембрану) с укрепленным на нем изгибным элементом пьезоэлектрического или другого типа. Мембрана является одной из стенок приемной камеры, заполненной газом либо сжимаемой жидкостью.

Однако подобный датчик не может работать на больших глубинах, так как не выдерживает большого внешнего давления.

Для расширения диапазона рабочих глубин таких датчиков необходимо использовать выравнивание гидростатического давления на внутренней и внешней поверхностях мебраны.

В наиболее совершенных приборах такое выравнивание происходит автоматически при помоши дополнительного резервуара с податливыми стенками (компенсационной камеры), заполненного той же жидкостью (либо газом), что и внутренняя полость узла приемника, и сообщающегося с этой полостью посредством устройств, служащих фильтром нижних частот.

Назначение этих устройств — беспрепятственно передавать во внутреннюю полость датчика медленные изменения гидростатнческого давления, возникающие прн спусках и подъемах прибора, и исключать влияние динамического давления от упругого импульса на внутреннюю сторону мембраны.

Так, например, в известном устройстве для

10 регистрации импульсов давления (1) для компенсации гидростатнческого давления используют сжатый воздух. Конструкция компенсатора содержит специальный резервуар из резины, заполненный воздухом и соединен15 ньш с внутренней полостью датчика через небольшое отверстие, систему пружин и поршней, служащих для регулирования давления воздуха во внутренней полости путем изменения ее объема при изменении внешнего дав2О ления. Однако такое устройство пз-за большой сжимаемостп воздуха несмотря на громоздкость и сложность все же не может работать,в необходимом диапазоне глубин, используемых при глубоководных псследова25 ниях.

В устройстве для регистрации импульсов давления (2) в качествеп1дравлическогодросселя использована капиллярная трубка большой длины. Она также соединяет компенсацн30 онную камеру с внутренней полостью прием542965

4()

5д

65 пой камеры и служит для пер1етекания заполняющей их жидкости при медленных изменениях давления. Это устройство обеспечивает работу приемника при значительных изменениях гидростатического давления, но при регистрации колебаний низких частот в сейсмическом диапазоне капиллярная трубка должна иметь очень малое сечение и большую длину, что вызывает определенные неудобства при изготовлении и в эксплуатации.

Известно устройство для регистрации импульсов давления, например, при скважинных сейсмических исследованиях, содержащее преобразователь, например, мембранного типа, приемную и компенсационную камеру и соединяющий пх канал (3).

На мембране, являющейся одной из стенок приемной камеры, наклеены пьезокерамические диски. Приемная и компенсационная камеры заполнены кремнийорганической жидкостью и сообщаются одна с другой через тонкие щели, образованные отверстиями спроходящими через нпх электрическими проводами.

Используемые в системе компенсации данного устройства тонкие щели имеют большую вероятность засорения из-за эффекта облитерации, который присутствует в тонких каналах с неподвижными стенками, либо продуктами распада жидкости, заполняющей камеры, или инородными частицами, попавшими в жидкость при сборке прибора. Это приводит к нестабильности регистрируемых параметров и даже к полпомх отказх системы компенсации, а следовательно, и и разрушению чувствительного элемента.

Цель изобретения — повышение надежности конструкции и улучшение эксплуатационных характеристик. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве компенсационная камера и канал заполнены магнитной жидкостью и отделены от приемной камеры, заполненной немагнитной жидкостью, эластичной перегородкой, а вокруг канала, соединяющего камеры, размещен соленоид.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство состоит из каротажного кабеля

1, на котором в скважину, заполненную буровым раствором 2, опускают корпуc 3 с отверстиями 4.

Внутри корпуса 3 размещен преобразователь, представлгнощпй собой упругую мембрану 5 с укрепленным на ней пзгпбным пьезоэлементом 6, Мембрана 5 перекрывает приемную камеру 7, в которой содержится сжимаемая, например силиконовая жидкость. Камера 7, соединена каналом 8 с компенсационной камерой 9, заполненной магнитной жидкостью и имеющей связь с буровым раствором 2 через резиновую диафрагму 10. Со стороны риемной камеры 7 канал 8 перекрыт эластичной перегородкой 11, препятствующей смешению

Зо жидкостей. В корпус 3 вмонтирован соленоид

12 так, что канал 8 является внутренним пространством соленоида.

Устройство работает следующим образом.

На каротажном кабеле 1 прибор опускают на нужную глубину в скважину, заполненную буровым раствором 2. Статическое давление столба жидкости через отверстия 4 в корпусе

3 прибора воздействует как на мембрану 5 чувствительного элемента, так и на резиновую диафрагму 10 компенсационной камеры 9. Через магнитную жидкость давление передается на эластичную перегородку 11. Таким образом, в приемной камере 7, заполненной силиконовой жидкостью, создается давление, равное по величине статическому давлению на внешнюю поверхность мембраны 5 чувствительного элемента. Компенсация статического давления обеспечивает сохранность датчика и постоянство его параметров на любой глубине.

После установки прибора на нужную глубину через обмотку соленоида 12 пропускают ток. Магнитное поле соленоида увеличивает вязкость магнитной жидкости, заполняющей соединительный канал 8, и этот канал приобретает свойства капилляра, т. е. становится фильтром низких частот. В среде возбуждаются сейсмические колебания, которые в виде импульсов давления воздействуют на мембрану 5 чувствительного элемента.

Электрический сигнал снимается с укрепленного на мембране 5 изгибного пьезоэлемента 6 и передается по кабелю 1 на поверхность к регистрирующему устройству (на чертеже не показано). По окончании измерений соленоид 12 обесточнвается, вязкость магнитной жидкости уменьшается, и снова возможен свободный и быстрый переток необходимого количества жидкости из камеры в камеру для компенсации гидростатического давления.

Устройство перемещается на новую глубину и весь цикл повторяется.

Преимущество предложенного устройства заключается в том, что компенсация статического давления осуществляется при начальной малой вязкости жидкости, а при приеме упругих колебаний, в результате воздействия магнитного поля вязкость жидкости в соединительном канале 8 существенно возрастает вплоть до затвердевания и изолирует влияние компенсационной камеры на диафрагму. В результате эффективного управления вязкостью жидкости появляется возможность отказаться от тонкой капиллярной трубки, трудной в изготовлении и ненадежной в эксплуатации.

В предлагаемом устройстве компенсация статического давления благодаря широкому каналу происходит практически мгновенно,что исключает вероятность нарушения (продавливания) тонкой диафрагмы при быстром спуске прибора в скважину.

542965

Формула изобретения

Составитель Л. Солодилов

Коррекзор Л. Денискина

Техред И. Карандашова

Редактор И. Шубина

За„ав 30 S Изд. ¹ 148 Тираж 729 Г1одиис .ое

Ц11ИИ1!И Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и откргятий1

113035, Москва, )К-35, Раугиская наб., д. 4/,>

Типография, пр. Сапунова, 2

Устройство для регистрации импульсов давления, например, при скважинных сейсмических исследованиях, содержащее преобразова- 5 тель, например мембранного типа, приемную

1и компенсационную камеры и соединяющий их yзнал, отличающееся тем, что, с

ЦЕЛЬЮ 1ИЗВЫШЕНИЯ НаДЕжиаотн КОНСТРУКЦИИ И улучшения эксплуатационнь1Х характеристик, 10 компенсационная камера и канал заполнены магнитной жидкостью и отделены от приемной камеры, заполненной немагнитной жидкостью, эластичной перегородкой, а вокруг канала. соединяющего камеры, размещен соленоид.

Источники информации принятые во вни мание при экспертизе:

1. Патент СШЛ ¹ 3237152, кл. 340 — 8, 1966 г.

2. «Seismograph Seri се Согрога11оп», Division Birdii all, 1970 г.

3. «Подводная акуcx»«a», Мир, М., 1970 г., стр. 52 — 57 (прототип).