Устройство для регистрации импульсов давления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОйиСИОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.10.73 (21) 1966219/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.03.77Бюллетень № 11, (45) Дата опубликования описания22.04.77 (51) М Кл б 01 V 1/40

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 550.834 (088.8) С. С, Шарифуллин, В. В, Рчбков, В. П. Бандсв и Р, Х, Валеев (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно .исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИМПУЛЬСОВ

ДАВЛЕНИЯ

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

Устройство для регистрации импульсов давления в скважине должно имать высокуто чувствительность во всем сейсмическом диапазоне частот, Чувствительность прибора не должна зависеть от глубины погружения прибора. !О

Наибольшей чувствительностью обладают преобразователи мембранного типа, представляющие собой упругий диск (мембрану) с укрепленным на нем изгибным пьезоэлементом. Мембрана является одной из сте ок 5 приемной камеры, заполненной сжимаемой жидкостью либо газом. Подобный pàò÷èê не выдерживает большого одностороннего (внешнего) давления при опускании прибора на большую глубину, и поэтому внешнее давление приходится компенсировать изцутри. для этой пепи используется компенсационная камера, связанная с внешней средой через эластичную диафрагму, а с приемной камерой — каналом. Обе камеры заполняют- 25 ся сжимаемой, например, силиконовой жидкостью. либо газом, Скорость перетекания жидкости из компенсационной камеры в приемную а, следовательно, и быстрота компенсации внешнего давления на мембране зависит от сечения канала, его длины и вязкости жидкости. С целью повышения чувствительности прибора желательно, чтобы изменения давления, обусловленные сейсмическими импульсами, не компенсировались, т. е. канал должен выполнять функцию низкочастотного фильтра: c". компенсировать медленно меняющееся давление при спуске прибора в скважину и исключить влияние давления от сейс-. мического импульса на внутреннюю сторону диафрагмы.

В известном устройстве для компенсации гидростатического давления используется сжатый воздух. Конструкция ко:лпенсатора содержит специальный резервуар из резины, заполненный воздухом и соединяющийся с внутренней полостно датчика через маленькое отверстие, систему поршней и пружин, служащих для регучирования давления воздуха во внутренней полости путем измена551586 ния ее обеема при изменении внешнего давления. Однако такое устройство из-за большой сжимаемости воздуха, несмотря на громоздкость и сложность, все же не обеспечивает работу гидрсфона в необходимом диапазоне глубин, используемых при глубоковод ных исследованиях.

В устройстве для регистрации импульсов давлений при скважинных исследованиях в качестве гидравлического дросселя использс- i0 вана капиллярная труба большой длины. Она также соединяет компенсационную камеру с внутренней полостью приемной камеры и служит для перетекания заполняющей их жидкости при медленных изменениях давления. is

Это устройство обеспечивает работу приемника при значительных изменениях гидростатического давления, но при регистрации коле баний низкик »Еастот (a сейсмическом диапазоеее) капиллярчая трубка должна иметь 20 оченЬ малое:.ечение и болЬшуео длину, что вызывает ОЕ!рэделеннь1е неудобства при изготовлении и эксплуатации.

Извес.:11О „"стройство для регистрации импульсОВ дав»1еепея„например, при скважин- 25 ных сэйс.» и-.-вских исследованиях, содержашее 11реобразователь, например меморанноГО 1 1»1".а, пре!еме1» ю и компенсационную камеры, соединенные каналом. В этом устройстве широкий канал разме1цен вец-три соленои- 30 да, причем канал и дополнительная камера заполнены магнитной жидкостью и отделень! от приеме1гя"- к:; ðû, заполненной немагнитной жир,:.:,: -,»,ç, э.: астичной перегородкой.

Пр1" - .. 1» .. B»1H мкгнит ного поля (Обмотка 35 соленоида Обесточена) магнитная жидкость имев! малую Вязкость и свободно передает изменение давления извне внутрь приемной

KcovfGp 1, Посла станОВки прибора HQ Ееужной глубине вокруг канала создается магнитное 40 поле путам подачи тока в обмотку соленсИДа i Чч НЯЕ1»1»!тли 4B} 11111г,ео -,ОЛЯ»Еа1 Ннтнаи жидкость увеличHBает сВОю Вязкость, канал п-е1обвэт,:1ет =- Ое :1 тв11 фильтра низz!»»„час От и е1репя Ествует но.-::,, å колеоаний gÿâ 1û;èÿ е=

Внут рь при-емь сй к .. -= ры 1 Io ОкОнч ании из— мепенийе сел:=-ноид Обэсточивается, Вязкость ма1.; ееоее .:..-„.КО::.,и уменьшает . и снова

Возмо, г .1!а "Вооодная и Оыстрая пе1ээдача давления кз компенсационной камеры в при- " емееую.

Однако наличие эластичной перегородки, отделяющей канал от приемной камеры, со леноида, размещенного вокруг канала, усложняет конструкцию, увеличивает габариты 55 и снижает надежност устройства.

Кель!О изсбретения является упрощение конструкшеи и "Еовышение надежности устройства для регистрации импульсов давления, 60

Это достигается тем, что в канал помещен плунжер с диаметром, обеспечивающим кольцевой зазор со свойствами капилляра, а со стороны приемной камеры плунжер подпружинен упругим элементом.

На чертеже изображено устройство для регистрации импульсов давления; общий вид.

Устройство состоит из опускаемого на каротажном кабеле 1 в скважину, заполненную буровым 11аствором 2, корпуса 3 с отверстиями 4, Внутри корпуса 3 размещен преобразователь, представляющий собой упругую мембрацу 5 с укрепленным на ней изгибным пьезоэлементом 6. Мембрана 5 перекрывает приемную камеру 7, соединенную каналом 8 с компенсационной камерой 9. Обе камеры и соединяющий их канал заполнены сжимаемой, например силиконовой жидкостью. Компенсационная камера отделена от жидкости 2, заполееяющей скважину, резиновой диафрагмой 10, В соединитечьном канале расположен плунжер

11 диаметром меньше, чем диаметр канала на определенную Величину, так чтобы кольцевой зазор обладал свойствами капилляра. Соединительный канал со стороны компенсационной камеры 9 имеет

Выступы 12, препятствующие выходу плунжера 1 В компенсаце1онную камеру. Со стороны приемной камеры плуеокер 11 под кат пружиной 13, другой конец которой упирается в реЕиетку 14, перекрывающую канал.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном состоянии плунжер 11 приже1Т к выступам 12. При спуске прибора на забой скважины увеличивается гидрэстатическое давление, которое воздействует как на резиновую диафрагму 10, так и на мембрану 5. Сжимаемая жидкость внутри прибора через кольцевой зазор между плунжером 1 1 и стенкой канала 8 начинает перетекать в приемную камеру 7. Тем самым происходит компенса1 ия внешнего давления на мембрану 5.

)::;сли гидростатическое давление возраст тает настолько быстро, что, ввиду ограниченной пропускной способности кольцевого зазора (щели), разница между давлениями в компенсационной и приемной камерах достигается определенной Вецичины плунжер ll смешается в стороцу приемной камеры 7, В результате этого происходит выравнивание давления на мембрану 5 и предотвращается разрушение последней. Кроме того, подвижность плунжера 11, поверхность которого является одной из стенок тонкой щели, препятствует

551586 вэзникновению щели) .

После этого, как устройство опущено и установлено на цужную глубину, в среде производится возбуждение упругих колебаний, которые в виде импульсов давления воздействуют на мембрану 5 чувствительногэ элемента би резиновую диафрагму 10.

Знак опер еменные быстрые колебания давления, возникающие в компенсационной камере 9, не способны перегонять жидкость из компенсационной камеры в приемную и наоборот. Амплитуда колебаний давления недостаточна для смещений плунжера 11; прижатого силой пружины 13 к выступам 12.

Таким образом, полезная волна давления воздействует на мембрану 5 с внешней стороны и в результате деформации преобразователя вырабатывает электрические колебания.

По окончании измерений устройство поднимается и устанавливается в следующей точке измерений. Расстояние между точками наблюдений 10 — 50 м, скорость подьема не превышает 1-2 км/час, Изменение гидростатического давления достаточно надежно компенсируется через кольцевую щель. Частые остановки для проведения измерений способствуют лучшему выравниванию давлений внутри приемной каУстройство для регистрации импульсов

20 давления например при скважинных сей1 1 смических исследованиях, сэдержащее преобразователь, например, мембранного типа, приемную и компенсационную камеры, соединенные каналом, о т л и ч а ю щ е25 е с я тем что с целью упрощения кон1 Э струкции и повышения надежности устройства, в канал помещен плунжео с диаметром, обеспечивающим кольцевой зазор со свойствами капилляра, а со стороны при30 емной камеры плунжер подпружинен упругим элементом. облитерации (закупорки меры и внешнем пространстве. Даже в случае черезмерно быстрого подъема прибора (что само по себе является нарушением технических норм проведения каротажа) благодаря егэ остановкам для приема пэлезных волн не возникнет бэльшэй разницы давлений внутри и снаружи приемной камеры, спэсрбнэй вывести из строя мембрану и прибор.

Таки образом предложенное устройство по сравнению с известным позволяет упростить конструкцию за счет исключения соленоида и магнитной жидкости и повысить надежность компенсации гидростатического давления.

Ф ормула изобрете ния

551586

Составитель Л. Солодилов

Редактор А. Либкина Техред Л. Демьянова Корректор С. Болднжар

ФФФФФ ЭУЗ ай С

-aran 119/24 Тираж 722 Подписное

ЦНЫИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4