Геофизический измерительный зонд для определения формы и размеров подземных полостей по способу ультразвукового эха

 

Союз Советских

Соцмалмстнческнх

РЕсаублмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯИТЮЛЬСТВУ » 657381 (eli ; -""- "

{51) М. Кл (6!) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлеио24. 03.75 {2>) 2116015/25 с присоединением заявки №

G 01 V 1/40

Гаеударстаенный наеетет

СССР не делам изобретений и ютирытий (32) Приоритет 25. 03. 74 (31) PgO V/177417 (33) ГДР

Опубликовано15.04.79.Бюллетень № 14 (53) УДК 550.834:

:622. 241 (088.8) Дата опубликования описания 18.04.79

Иностранцы

Дитер Бекер, Райнер Вернеке и Зигмунд Голла (ГДР) (72) Авторы изобретения

Иностранное предприятие«Бреннштоффинститут Фрайберг (ГДР) (71) Заявитель (54) ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЗОНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПОДЗЕМНЫХ ПОЛОСТЕЙ ПО СПОСОБУ

УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЭХА

Изобретение относится к геофизическо. му измерительному зонду для определения формы и размеров подземных пустот с помошью ультразвукового импульсноэхового способа.

Известно, что геометрические формы и размеры заполненных жидкостями подземных пустот определяются с помощью геофизических измерительных зондов. На измерительных зондах находятся поворотные ультразвуковые преобразователи, посылающие направленные звуковые импульсы и принимаюшие отраженные импульсы.

Благодаря жесткому вертикальному расположению ультразвукового преобразователя в корпусе зонда возможно только круговое зондирование на высоте ультразвукового преобразователя.

Возможно вращение оси пеленгования вокруг вертикальной оси зонда, так что звуковой импульс ориентирован в горизонтальном направлении. Чтобы получить обшее впечатление о форме и размерах подземной пустоты, необходимо произвести измерения на разных глубинах. Иэ-за вхо дяшей в полость колонны труб невозможно охватить верхнюю часть полости где ° имеется мертвый угол (Ц.

Известны конструкции, в которых на зонде жестко укреплено большое число ультразвуковых преобразователей, которые направлены как горизонтально, так и наклонно вверх и вниз. На этом зонде расположен дополнительный эталонный отрезок для определения скорости излучения. Здесь также имеется мертвый угол, возникающий благодаря жесткому креплению ультразвуковых преобразователей к корпусу зонда и внедрению колонны труб в полость, что не дает возможности произвести полное измерение полости f 21.

Известен зонд оборудованный наклоняюшнмся держателем, на котором закреплено по одному преобразователю для вертикального и горизонтального направлений. При наклоне держателя возможно измерить каверну под любым углом к горизонтали. Из-за отсутствия места в

657381 атом зонде нет эталонного отрезка 31.

Получение данных о зависимости скорости or плотности возможно только путем

/ проб или тогда, когда имеется встроенный прибор для измерения этой скорости.

При методе проб за счет разности во времени при измерении ультразвуком размеров и при определении скорости может встретиться, например, аффект изменения температуры, что отрицательно сказывает ся на определении точного расстояния и

I может дать искаженную картину о форме и величине пустот.

Пель изобретения — повышение точности измерений.

В основу изобретения положена задача создать геофизический зонд, в котором наряду с эталонным отрезком для определения скорости, имеется ультразвуковой преобразователь, установленный с возмож- О ностью откидывания и поворота, что даст воэможность очного определения размера и величины подземных пустот, заполненных газами или жидкостями.

Пель достигается таким образом, что измерительный зонд состоит из головки, связанной с буровым измерительным кабелем, средней части и нижней части, являюшейся эталонным отрезком для определения скорости излучения, средняя и нижняя части - поворотные; головка содержит заполненный маслом корпус врашающего привода, компенсатор давления или сжатия и привод врашения; на оси зонда в средней части установлен ультразвуковой преобразователь с осью пеленгования, который благодаря электромаш нитному приводу опрокидывания может откидываться наружу; привод опрокидывания состоит из электромагнита, кривошипного привода с храповым механизмом привода, шарикового стопора и системы опрокидываюших тяг с держателем для ультразвукового преобразователя; система опрокидываюших тях в форме параллелограм- 45 ма собрана таким образом, что в откинутом состоянии ультразвуковой преобразователь может излучать вертикально вверх.

Величина шага храпового привода выбирается таким образом, что возможно почти непрерывное перемещение оси пеленгации. Привод опрокидывания сконструирован так, что при отказе механизма привода обратное откидывание ультразвукового преобразователя происходит при пс моши внешних действуюших на него сил, например, через крепление обсадных труб вследствие срабатывания стопора, отклоняюшего алемента опрокидываюших тяг или складывания. Электрический контакт сигнализирует о положении ультразвукового преобразователя.

Описанным устройством возможно измерить ультразвуком по способу сигналотражение подземные полости, заполненные жидкостями и газом, причем ось пеленгации ультразвукового преобразователя после его откидывания из корпусной трубы может быть установлена в любом направлении.

На фиг. 1 показан предлагаемый зонд; на фиг. 2 - откидываюший привод.

Измерительный зонд состоит из головки 1, поворотно укрепленной средней части 2 с откидываюшимся ультразвуковым преобразователем 4 и нижней части 3 с аталонным отрезком 5 и ультразвуковым преобразователем 6. К головке подключен буровой измерительный кабель для передачи измеренных значений и подвода напряжения. Корпус привода врашения в головке заполнен маслом и содержит компенсатор давления или растяжения, соединенный с внешней средой.

Врашаюший привод состоит из двигателя, передачи врашаюшегося вала с подшипником. На вращающемся валу укреплены контактные кольца, которые через шетки осушествляют электрическую связь.

Через врашаюшийся вал алектрическая проводка подводится к поворотной части зонда.

Внизу откидывающего привода находится заключенная в оболочку алектронная часть 7 с необходимым алектронным оборудованием.

Средняя часть 2 висит на врашаюшемся валу и содержит привод откидывания с ультразвуковым преобразователем 4.

Откидываюший привод работает в среде каверны. Электромагнит 8 приводит в действие кривошипно-шатунный механизм

9 через храповой механизм 10 с зубчатым колесом и шариковым стопором 11.

Механизм 9 через систему откидываюших тяг 12 в форме параллелограмма с держателем 13 периодически наклоняет укрепленный на них ультразвуковой преобразователь 4, Предохранительный штифт, шариковый стопор 11 и отклоняюший элемент 14 опрокидываюшнх тяг 12 позволяют ультразвуковому преобразователю

4 вкладываться в корпус откидываюшего привода. Расположенный в нижней части

3 эталонный отрезок имеет в своей верхней части отверстия.

657381

Формула изобретения

1. Геофизический измерительный зонд для определения формы и размеров нодэемных полостей по способу ультразвукового ma, содержаший головку, связанную с буровым измерительным кабелем, среднюю и нижнюю секции, связанные с приводом врашения атих секций, ультразвуковые преобразователи, размешенные в средней и нижней секциях, и компенсаторы давления и растяжения, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, средняя секция содержит горизонтальный привод поворота, связанный через вертикальны и поворотный механизм с одним иэ ультразвуковых преобразователей, а нижняя секция имеет аталонный отрезок с другим ультразвуковым преобразователем.

2. Зонд по и. 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что горизонтальный привод поворота содержит алектромагнит, связанный через храповый механизм с кривошипно-шатунным механизмом.

3. Зонд по пп. 1, 2,о т л и ч а юш и и с я тем, что вертикальный поворотный механизм содержит шариковый стопор, кривошипно-шатунный механизм, предохранительный штифт, отклоняюший элемент и систему отклоняюших тяг, на которой размешен ультразвуковой преобразователь.

4. Зонд поп.п. 1, 2, 3,о т ли чаю ш и и с я тем, что система отклоняюших тяг выполнена в внде параллелограмма.

Источникй информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Эрнст Нольте Звуковые измерения подземных пустот, журнал "Нефть и гаэ", 1968, с. 76-78.

2. Патент США ¹ 3683326, кл. C 01 V 11//1133, 340-15.5, 1972.

3. Патент США % 3425507, кл. 181-5, G 01 У 1/40, 1969.

657381 ф

Ф2. 2

Составитель Э. Терехова

Редактор И. Шубина Техрвд Л. Алферова Корректор С. Патрушева

Заказ 17.89/45 Тираж 696 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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