Апаратура акустичного каротажу

В акустичному каротажі для дослідження розрізів свердловин використовується імпульсна ультразвукова установка, випромінювач якої періодично посилає пакети із трьох-чотирьох періодів ультразвукових коливань частотою 10-75 кГц, які розділенні в часі (Рис. 4.3,а). Частота посилання імпульсів ультразвукових коливань випромінювачем визначається необхідністю реєстрації в перших вступах головної хвилі, яка проходить в породах, а не в промивній рідині, та визначається відстанню між стінкою свердловини та приймачем. Апаратура акустичного каротажу складається із свердловинного приладу I і наземної панелі II (Рис.4.4).

У свердловинному приладі знаходиться випромінювач 1 пружних ультразвукових коливань. Для збудження випромінювача використовується генератор або накопичувач енергії 2, живлення якого здійснюється від наземної панелі за допомогою кабелю. Збудження випромінювача здійснюється за командою від синхронізуючого пристрою 3.

Ультразвукові коливання, які виникли після проходження в гірських породах, що складають геологічні розрізи свердловин, приймаються приймачем 4, який створює відповідні електричні коливання. Оскільки величина електричних коливань мала, то перед передачею електричних сигналів за допомогою геофізичного кабелю в наземну панель вони підсилюються підсилювачем 5. Для зменшення спотворення сигналу, що передається кабелем, використовується узгоджувальний пристрій 6, який має низькоомний вихід і узгоджений із вхідною ланкою наземної панелі.

I – запис ближнім приймачем; II – запис віддаленим приймачем; III – марки часу (через 100мкс)

1 – відмітка імпульсу; 2 – перший вступ головної поздовжньої хвилі; 3 – поперечні коливання та хвиля, яка рухається по промивній рідині; T – період збуджуючого коливання

Рисунок 4.3 – Графік коливання поздовжньої хвилі (а) і хвильова картинка (б)

Рисунок 4.4 – Узагальнена блок-схема апаратури ультразвукового методу

У трьохелементному свердловинному пристрої є ще один приймальний канал (другий приймач 7, підсилювач 8, узгоджуючий пристрій 9), який ідентичний першому.

У сучасній апаратурі акустичного каротажу в якості випромінювачів використовуються магнітострикційні або п’єзокерамічні перетворювачі, які працюють на основі резонансної частоти, а в якості приймачів – п’єзокерамічні перетворювачі, які працюють на частотах нижче частоти основного резонансу.

Сигнали, які надходять від свердловинного приладу на наземну панель, за інтенсивністю недостатні для реєстрації реєструючим пристроєм 14. Для того, щоб збільшити амплітуди сигналів, у наземну панель включають підсилювачі 11 і 13. Коефіцієнт підсилення переважно складає 10⁵-10⁶. Для відкидання некорисних сигналів у наземній панелі використовують фільтри 10 і 12, які включаються перед основними підсилювачами 11 і 13 або після них. Підсилені сигнали поступають на реєстратор 14.

На практиці, в основному, реєструють часи проходження хвилі T₁, T₂ і інтервальний час DT, а також величини амплітуд коливань A₁ і A₂, які реєструються ближнім і віддаленим приймачами, та логарифм відношення амплітуд lg(A₁/A₂). Такий спосіб реєстрації даних використовується в апаратурі акустичного каротажу СПАК-2М, СПАК-4 і СПАК-6.