Акустический зонд – устройство для измерения звукового давления в заданной точке пространства. При измерении параметров звукового поля могут возникать искажения из-за различия между плотностью и скоростью распространения звука в материале приемника и в среде. Их можно уменьшить, используя приемники с малыми по сравнению с длиной волны исследуемого излучения размерами. Однако такие приемники весьма малочувствительны и поэтому непригодны для измерения слабых сигналов. Кроме того, часто необходимо знание структуры звукового поля в объеме, малом по сравнению с размерами приемника (например, при исследовании слуха, турбулентности и др.). Наконец, в ряде случаев приемник нельзя непосредственно поместить в измеряемое звуковое поле вследствие разрушающего воздействия среды на приемник (высокая температура, химическая агрессивность, кавитационная эрозия и т. д.). Во всех этих случаях применяется акустичекий зонд, представляющий собой узкий звукопровод, один конец которого вводится в исследуемую область звукового поля, а другой соединяется с приемником, обладающим требуемыми чувствительностью и частотной характеристикой. В зависимости от условий измерений звукопроводы могут быть выполнены либо в виде трубки, заключающей в себе столб газа или жидкости, либо в виде твердого стержня, изолированного от окружающей среды, например, газовой рубашкой, что гарантирует поступление в приемник энергии только из исследуемой области поля.

Для создания в акустических зондах бегущей волны, что исключает резонансные явления и позволяет работать в широком диапазоне частот, необходимы специальные меры. Так, в акустическом зонде, предназначенном для работы в воздухе, в диапазоне слышимых частот (рисунок 1), звукопровод из металлической трубки переходит в мягкую (например, резиновую) трубку того же диаметра, заполненную по всей длине для увеличения затухания звукопоглощающим материалом. При длине резиновой трубки 3 м практически обеспечивается отсутствие частотных искажений в диапазоне 50 – 6000 Гц (отклонения не превышают 2,5 дБ). Конденсаторный микрофон устанавливается сбоку вблизи стыка трубок. В ультразвуковых акустических зондах, (рисунок 2) для достижения должного затухания металлический волновод 1 длиной 1,5 м покрыт чехлом 2 из вибро- и звукопоглощающего материала (например, резины или полистирола); приемный элемент 4 в виде цилиндрика из пьезоэлектрической керамики одет на звукопровод неподалеку от входного сечения.

Аппаратура с сравнительно коротким акустическим зондом и с хорошей акустической изоляцией волны по корпусу прибора используется при исследовании открытого ствола с целью определения упругих свойств горных пород и обсаженных скважин для определения качества цементирования. Выбор наружного диаметра широкополосных акустических излучателей и диаметра корпуса прибора, равных 73 мм, обусловлен часто возникающей необходимостью проведения исследований через буровой инструмент, перекрывающий верхнюю часть разреза с неустойчивыми породами. Универсальность такой аппаратуры для исследования открытого ствола скважины и в режиме съема данных при таком диаметре прибора позволяет часто за один рейс выполнить акустический каротаж нижнего интервала, а затем съем данных в верхнем обсаженном интервале скважины. Это особенно выгодно при исследовании скважин, у которых верхний интервал обсажен 5-дюймовой колонной.

Уровнемеры ЗОНД-3М предназначены для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня различных жидких сред, сыпучих и кусковых материалов, если скорость изменения уровня среды не превышает 0,5 см/с.

 

Уровнемеры состоят из акустического преобразователя (в дальнейшем — АП) и преобразователя передающего измерительного модернизированного (в дальнейшем — ППИ-М), соединенных между собой трехжильным кабелем длиной до 500 метров.
Выпускаются в следующих исполнениях:
* ЗОНД-3М — пылеводозащищенное;
* ЗОНД-3М-В — взрывозащищенное;
* ЗОНД-3М-К — защищенное от высокоагрессивной среды.
Относительная погрешность:
± 0,3% — при измерениях уровня светлых фракций нефтепродуктов и спиртов (для уровнемеров в комплекте с АП-7ВЭ);
± 0,5% — при измерении уровня жидких сред для уровнемеров в комплекте с АП-7Т, АП-7ВТ, а также — в волноводе для уровнемеров в комплекте с АП-3Т, АП-6Т, АП-6Э, АП-6ВТ, АП-6ВЭ, АП-9Т, АП-9КТ и АП-91Т;
± 1,0% — при измерениях уровня жидких сред без волновода;
± (1,5-3,0)% — при измерениях уровня сыпучих и кусковых материалов.

Зонд акустического каротажа имеет полноволновой тип. Акустический каротаж по дельта-Т может быть произведен при последующей обработке полноволнового акустического файла. Каротаж по дельта-Т является мерой времени вертикального пробега, которое является обратной величиной к вертикальной скорости слоев, смежных с буровой скважиной. Действительно, акустический каротаж регистрирует скорость в слоях, непосредственно смежных с границей буровой скважины. Эта скорость, измеряемая на месте, обеспечивает данные конкретной литологии. На это значение также влияют жидкости в толщах и их насыщенность, структурные особенности, выветривание и содержание сланца. Очевидно, сильное влияние оказывает пористость. Дельта-Т обычно измеряется в микросекундах на фут (µ s/ft). Кроме индикации прочности пород, основная роль акустического каротажа обеспечивает меру пористости через такие отношения как Средняя Формула Времени Wylie. Точное обнаружение Поперечных (S) и Продольных (P) волн имеет интересную геотехническое применение через отношение между S и P волнами, из которого можно вычислить Коэффициент Пуассона. Можно вычислить и другие свойства инженерные параметры, такие как Модуль Сдвига, Модуль Объёмного Сжатия и Модуль Юнга. Угольные пласты хорошо видны на диаграммах акустического каротажа из-за их аномально низкой скорости. Информация в полноволновой форме может использоваться для генерации диаграмм каротажа акустического ослабления, что обычно известно как диаграмма контроля Качества Цементирования Скважины. Аномалии вызывают ослабление акустического сигнала и появятся на диаграмме акустического каротажа как отклонение от нормального уровня. Зоны трещиноватости обозначаются, когда вступление S-волны сильно уменьшено с или без соответствующего изменения в сигнале P-волны. Детектор 3 Пьезоэлектрических преобразователей Диапазон Полноволновая форма для каждой записи приемника Калибровка Электронные марки времени Единицы измерения Микросекунды (Дельта T в микросекундах на фут) Связь Дуплексная Цифровая RS 485 Номинальный Ток (мA) 150 Питание (В Пост. Тока) в Зонде 50 Диаметр (мм) 48 Длина (мм) 2750 Вес (кг / фунт) 12/26.4 Расчетное Давление (KPg/PSI) 21 000/ 3000 Расчетная Температура (C/F) 60°/ 140°