Скважинный каротажный прибор

 

(54} СКВАЖИННЫЙ КАРОТАЖНЫЙ 11РИБОР

Изобретение относится к области промысловых геофизическйх исследований скважин и может быть использовано преимущественно в аппаратуре с круговым обзором (скважинные акустические телевизоры, акустические профилемеры-каверномеры и др . ) .

Известен прибор дпя исследования цементного кольца, за обсадной колонной в скважинах с использованием рассеянного -излучения.

Основным узлом прибора является вращающийся зонд, состоящий из цилиндрического экрана, в котором на одной образующей в узких пазах поме щены источник -излучения, сцинтил." ляционный индикатор с фотоумножителем, и электронного блока, укрепленного в верхней части экрана. Электрическая связь электронного блока с каротажным кабелем r cóùåñòâëÿåòñÿ с помощью вращающегося коллектора, При работе электродвигатель с по2 з . ° мощью, эластичной муфты через понижа ющий редуктор приводит во вращение зонд, который производит сканирование стенок скважин с помощью рассеянного -излучения через коллимационные окна в экране зонда. Скорость вращения зонда регулируется с поверхности путем изменения напряжения.питания электродвигателя (1).

Необходимость вращения всего зон- .

1О:

:да обуславливает применение доволЬно мощного двигателя и рассчитанного на большие нагрузки редуктора, что в условиях ограниченных габари!

5 тов скважинного прибора не позволяет обеспечить достаточную надежность конструкции. Йе вполне надежным является и коллектор для связи жил кабеля с вращающимся вместе с зондом

2< электронным блоком.

Наиболее близким к изобретению является скважинный каротажный прибор для акустического видеокарота987547 жа, содержащий электроакустический датчик, электронный блок и сканирующий элемент, установленный с возможностью вращения в азимутальной плоскости „Кроме того, каротажный прибор содержит электродвигатель, понижающий редуктор, а сканирующий элемент выполнен в виде металличес- .кого отражателя, помещенного в цилиндр с жидкостью с окном напротив 1р звукопроводящей вставки. Электроакустический датчик установлен неподвижно, а отражатель, наклоненный под углом 45 к оси прибора, в процессе каротажа равномерно вращается, обеспечивая сканирование стенок скважины. Режим вращения задается двигателем и редуктором. Ультразвуковые импульсы "возбуждаются электроакустическим датчиком и с помощью отражателя направляются через окно и звукоподводящую вставку на стенки скважины, а затем, отразившись от стенок, тем же путем через отражатель попадают снова на электроакус 5 тический pàò÷èê, который в это время включен на прием, Электронная схема обеспечивает возбуждение ультразвуковых импульсов, усиление принятого. отраженного сигнала и синхронизацию. Усиленный сигнал через каротажный кабель поступает на наземную регистрирующую аппаратуру. Поскольку в процессе сканирования наряду с вращением отражателя имеет место поступательное движение, связанное с подье мом с кв ажи нного при бор а, то тр ае кторией сканирующего луча является винтовая линия. Для получения максимал ьно подробной информации шаг винтовой ли40 нии должен соответствовать ширине датчика с небольшим превышением, учитывающим рассеивание. В этом случае строки сканирования не накладываются друг на друга, а следуют непосредственно одна за другои без потери ин„45 формации . Обеспечение необходимого соответствия между скоростью подъема прибора и числом оборотов сканирующего элемента осуществляется регулированием с поверхности числа оборотов электродвигателя 1 2,J.

Недостатки известного устройства связаны с изменением шага сканирования из-за нестабильности скорости подъема прибора в процессе каротажа, что имеет место, например, при увели"чении диаметра лебедки с кабелем, по мере увеличения количества намотан- . ного на лебедку кабеля или в связи с воздействием вибрации на регулятор газа двигателя подъемника и в других случаях.

Изменение шага сканирования при",. водит к накладыванию строк друг на друга при уменьшении скорости каротажа, или к увеличению межстрочного расстояния при увеличении скорости

° каротажа. В первом случае имеет место искажение информации, а во втором случае пропускается (и теряется) информация об участках поверхности скважины между строками. Все это приводит к снижению разрешающей способности, к потере информации об относительно мелких деталях в акустическом изображении стенок скважины.

Цел ью изобретения является повышение точности путем сохранения разрешающей способности при изменении скорости каротажа.

Указанная цель достигается тем, что скважинный каротажный прибор, содержащий электроакустический датчик, электронный блок и сканирующий элемент, установленный с. возможностью вращения в азимутальной плоскости, дополнительно содержит винтовые лопасти, кинематически связанные со сканирующим элементом, помещенные в камеру, имеющую окна для пропуска промывочной жидкости при движении прибора по стволу скважины

На чертеже изображен акустический скважинный каротажный прибор для сканирования рельефа стенок скважины - акустический профилемер.

Функциональными узлами прибора являют ся эле ктроакусти чес ки и дат чи к

1, электронный блок 2, сканирующий элемент 3> винтовые лопасти 4-6у вал 7. Электронный блок герметичен и через электровводы подключен к элект роакустическому датчику, В электронном блоке размещены схема синхронизации, схема возбуждения, усилитель, дете ктор. С канирующий элемент представляет собой металлический отражатель, рабочая поверхность которого наклонена под углом 45 к оси прибора.Отражатель укреплен на валу 7, который установлен в подшипниках 8 и 9.

На этом же валу укреплены собранные на втулке винтовые лопасти 4-6. Лопасти защищены от механических повреждений кожухом 10, который вместе с наконечником ll образует камеру.

987547,условии.

4О

5

Камера при нахождении прибора в сква жине заполнена промывочной жидкостью, поступающей туда через окна 12 в кожухе 10 и через окна 13 в наконечнике 11.

При работе прибора, расположенная в электронном блоке 2, схема возбуждвния периодически возбуждает электроакустический датчик 1, который генерирует пакет упругих (ул ьтразвуковых) колебани й. Эти колебания преломляются отражателем сканирующего элемента 3 и выводятся радиальным лучом на расположенный напротив сканирующего элемента участок стенки скважины 14. Част ь колебаний, отразившись от стенки скважины, возвращается на отражатель, преломляется и поступает на тот же электроакустический датчик, работающий теперь уже в качестве приемного преобразователя упругих колебаний. Электрические колебания с выхода датчи ка посту пают на усилитель и детектор, а затем через каротажный кабель — на наземное регистрирующее устройство, визуализи- рующее поступающую информацию. Схема синхронизации обеспечивает переключение режима работы с возбуждения на прием и формирование синхроимпульсов для синхронизации наземного реги стрирующего устройст в а .

Полу чение и н формации о рельефе стенок скважины осуществляется при перемещении прибора (с помощью лебедки подъемника и каротажного кабеля) от забоя к дневной поверхности. Неподвижный слой промывочной жидкости, заполняющей скважину, оказывает сопротивление движущемуся прибору и его частям, в том числе винтовым лопастям, перемещающимся от-носительно той части столба жидкости, которая благодаря окнам оказывается в камере. Сила сопротивления жидкости, приложенная при движении прибора к винтовым лопастям, создает- на валу 7 вращающийся момент, который через вал передает ся на сканирующий элемент 3, обеспечивая его вращение в плоскости, перпендикулярной оси прибора,:Вращаясь, сканирующий элемент 3 облучает ультразвуковыми импульсами стенки скважины.

Поскольку кроме вращательного движения отражател ь осуществляет вместе со скважинным прибором и поступательное движение, то траектория скаS о !

2О

25 зо нирующего луча на стенке скважины представляет собой. винтовую линию с шагом t прямо пропорциональным скорости подъема прибора (скорости каротажа) Ч и обратно пропорциональным числу оборотов и отражателя за едиМ ницу времени, т..е. t= —u

Для обеспечения максимальнои разрешающей способности шаг сканирования устанавливается равным ширине строки сканирования. В этом случае строки не накладываются друг на друга и в то же время нет пропуска информации между строками.

Поскольку число оборотов и лопастей и связанного с ними отражателя прямо пропорционально скорости U подъема прибора, то при изменении скорости движения прибора в равной степени изменяются и числитель и зна» менатель выражения для шага t винтовой траектории сканирующего луча, т.е. шаг сканирования в реальном диапазоне скоростей не зависит от скорости движения скважинного прибора, а является постоянной величиной, определяемой конструкцией и геометрией лопастей, вязкостью и плотностью жидкости и рядом других факторов, постоянных для кон крет ных кар от ажных

Постоянство шага сканирования, а следовательно, и сохранение оптимального размещения строк акустического изображения при отклонении скорости каротажа от номинальной, обеспечивает сохранение разрешающей способности и получение высококачественной информации в широком диапазоне изменений скорости каротажа практически при любой ее нестабильности.

Фор мул а и зобре т ени я

Скважинный каротажный прибор, содержащий эле ктроакусти че ский дат чи к, электронный блок и сканирующий элемент, установленный с возможностью вращения в азимутальной плоскости, о.т л и ч а ю шийся тем, что с целью повышения его точности путем сохранения разрешающей способности при изменении скорости каротажа, прибор дополнительно содержит винтовые лопасти, кинематически связанные со сканирующим элементом, помещенные в камеру, имеющую окна для пропуска

987547

Составит ель Н. Журавлева

Техред М.Гергель Корректор М. Демчик редактор Н. Рогулич

Заказ 10297/33 Тираж,708

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам и зобре те ний и от крытий

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

Подпи с ное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 промывочной жидкости при движении прибора по стволу скважины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское

N 203799, кл, E

2. Авторское 399814, кл. G

S тотип).

8 свидетельство СССР

21 В 47/00, 1966. свидетельство СССР

01 Ъ 1/40, 1972 (про