Скважинный акустический излучатель

 

пщ 59.3! 69

ОПИСАНИЕ

ИЗОБР-ЕТ ЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.03.73 (21) 1898504/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.02.78. Бюллетень № 6 (45) Дата опубликования описания 28.02.78 (51) М, Кл G 01Ч 1/40//

В 06В 1/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 550.834(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ю. М. Болычевский и В. С. Лисицын

Нижне-Волжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики (54) СКВАЖИННЪ|Й АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

Йзобретение относится к области геофизических исследований Hpôòÿíûê и других скважин, а именно, к импульсному акустическому каротажу.

Известны акустические и ультразвуковые излучатели, содержащие магнитострикционный вибратор, образующий одну или несколько замкнутых магнитных цепей, и электрическую обмотку возбуждения (1). При прохождении через обмотку импульса возбуждающего тока в магнитных цепях возникают импульсные магнитные потоки. Под действием магнитных потоков элементы вибратора мгновенно меняют свои линейные размеры и затем совершают затухающие механические колебания. С одной из площадей вибратора колебания передаются в нагрузку, например в окружающую жидкость.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является магнитострикционный симметричный излучатель, применяемый в приборах акустическго карота>ка (2). Излучатель состоит из кольцевого магнитострикционного вибратора и электрической обмотки возбу>кдения. Для возбуждения вибратора возбуждающая обмотка намотана на нем тороидально.

Такой излучатель обладает рядом существенных недостатков. Во-первых, внешние части витков тороидальной обмотки возбуждения выступают за внешние габариты кольцевого вибратора, поэтому внешний диаметр его приходится выполнять меньшим диаметра скважинного прибора. Уменьшение диаметров

5 впбратора приводит к нежелательному увеличению частот в спектре излучаемых импульсов. Во-вторы.;., излучаемая акустическая мощность существенно уменьшается вследствие препятствующего действия внешних частей

10 обмотки и из-за увеличения зазора между цилиндрической излучающей поверхностшо вибратора и стенкой ствола скважины. В-третьих, проходящие через внутреншою полость вибратора металлические элементы конструкции

15 глубинного прибора замыкают вихревыеэлектрические линии па проводящий буровой раствор, что вызывает мощныс внешние вихревые токи и, как следствие, существенное уменьшение КПД.

Целью изооретения является расширение спектров излучаемых импульсов в низкочастотную область, увеличение КПД и мощности сква>кинного акустического излучателя.

Это достигается тем, что в кольцевом магнитострикционном вибраторе предлагаемого излучателя установлен дополнительный магнитопровод, а электрическая обмотка возбуждения намотана вокруг этого магнитопровода.

593169

)О

3

Дополнительный магнитопровод и кольцевой вибратор выполнены из идентичного пьезомагнитного материала.

На чертеже показан предлагаемый излучатель, вид сверху.

Во внутренней полости вибратора 1 установлен дополнительный магнитопровод 2, состоящий из центрального цилиндра и двух (или четырех) магнитных перемычек, соединяющих центральный цилиндр с цилиндрическим вибратором 1. Полуцилиндры (или четверти) вибратор а образуют с центральным цилиндром и перемычками дополнительного магнитопровода две (или четыре) замкнутые магнитные цепи, как показано на чертеже штриховыми линиями со стрелками. На магнитные перемычки (или на центральный цилиндр) дополнительного магнитопровода 2 намотана электрическая обмотка возбуждения 3 так, чтобы направления магнитных потоков в смежных магнитных цепях были встречными в вибраторе и одинаковыми в дополнительном магнитопроводе.

Внутренняя полость 4 между вибратором 1 и магнитопроводом 2 заполнена диэлектриком, например полимеризующимся веществом. Металлические элементы конструкции глубинного прибора 5 расположены внутри центрального цилиндра.

Излучатель работает следующим образом.

При прохождении импульса возбуждающего тока через обмотку 3 все линейные размеры элементов вибратора 1 и магнитопровода 2 мгновенно изменяются. После окончания действия импульса указанные элементы, обладающие инертной массой и упругостью, совершают затухающие механические колебания. При этом внешняя поверхность вибратора 1 излучает в окружающую буровую жидкость упругий импульс (волну) .

Данная конструкция позволяет увеличить внешний диаметр вибратора до диаметра глубинного прибора, так как излучатель не имеет внешних элементов обмотки возбужения. При этом, во-первых, излучаемая акустическая мощность увеличивается как за счет уменьшения зазора между излучателем и стенкой ствола скважины, так и за счет устранения препятствующего действия внешних элементов обмотки. Во-вторых, увеличение диаметра вибратора снижает частоту его собственных механических колебаний и, следовательно, частоты в спектре излучаемого импульса. Например, при внешнем диаметре глубинного прибора в

90 мм собственная частота колебаний уменьшается с 27 кГц до 18 кГц. При возбуждении излучателя вокруг металлических элементов конструкции глубинного прибора 5 не возникает циркуляции магнитного потока, поэтому указанные элементы не могут замкнуть вихревых электрических линий. Эти линии могут замкнуться только через полости 4, которые заполнены диэлектриком. Благодаря этому устраняются потери на внешние вихревые токи, и КПД излучателя повышается.

Чтобы избе>кать возбу>кдения паразитных мод колебаний, связанных с деформацией формы излучателя, его магнитопрозод и вибратор должны быть выполнены из идентичного пьезомагнитного материала.

Таким образом, благодаря увеличению внешнего диаметра вибратора, устранению внешних элементов обмотки возбуждения и изоляции внутренней полости достигается снижение частот в спектре излучаемых импульсов, повышается акустическая мощность и

КПД излучателя, Формула изобретения

1. Скважинный акустический излучатель, состоящий нз магнитострикционного кольцевого вибратора и электрической обмотки возбуждения, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения спектр а излучаемых импульсов в низкочастотной области колебаний, увеличения мощности и КПД излучателя, в магнитострикционном кольцевом вибраторе установлен дополнительный магнитопровод, а электрическая обмотка возбуждения намотана вокруг этого магнитопровода.

2. Излучатель по и. 1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что дополнительный магнитопровод и кольцевой вибратор выполненгя из идентичного пьезомагнитного материала.

Источники информации, принятые во:внимание при экспертизе

1. «Ультразвуковые преобразователи», Сборник под редакцией Кикучи Е., М., Мир, 1972, с. 132.

2. Булатова 5К. М., Дубров Е. Ф., Полкова Е. С. Акустический каротаж, М., «Недра», 1970, Редактор И. Шубина

Составитель Э. Терехова

Техред Н. Рыбкина

Корректор Л. Орлова

Заказ 191/19 Изд Л; 221 Тираж 734

1-1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Подписное