Параметрическое бурение

Параметри'ческое буре'ние, проведение скважин в нефтегазоносных областях с целью получения геолого-геофизических параметров, необходимых для разведки. П. б.— составная часть первой стадии поискового этапа. Выбор места заложения скважин производится по данным региональных геолого-геофизических исследований. Глубина скважин обычно составляет 3—5 км , иногда свыше 7 км . Проходка скважин с отбором керна составляет 10—20% от общей их глубины. По керну определяют физические параметры (отражающие, преломляющие, плотностные, электрические, магнитные, акустические и др. свойства), литологический состав горных пород, уточняют стратиграфические границы и т.д.

  В результате П. б. и всех др. региональных исследований выявляются особенности геологического строения земной коры и зоны, благоприятные для скопления нефти, газа и других полезных ископаемых, а также определяются основные направления их поисков. См. также Бурение .

Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний

Параметри'ческое возбужде'ние и усиле'ние электри'ческих колеба'ний, метод возбуждения и усиления электромагнитных колебаний, в котором усиление мощности происходит за счёт энергии, затрачиваемой на периодическое изменение величины реактивного параметра (индуктивности L или ёмкости С ) колебательной системы. На возможность использования параметрических явлений для усиления и генерации электрических колебаний впервые указали Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси , однако практическое применение параметрический метод нашёл лишь в 50-е гг. 20 в., когда были созданы параметрические полупроводниковые диоды с управляемой ёмкостью и разработаны малошумящие параметрические усилители СВЧ.

  Рассмотрим принцип параметрического усиления и генерации на примере простейшей системы — колебательного контура , состоящего из постоянных сопротивления R, индуктивности L и ёмкости С , которая периодически изменяется во времени (рис. 1 ). При резонансе (

, где w_с — частота усиливаемого сигнала, w — собственная частота контура) заряд q на обкладках конденсатора изменяется по закону:

  q = q sinw_c t = CQE sinw_c t. (1)

  Здесь E — амплитуда сигнала,

 —  добротность контура. Электростатическая энергия W, запасаемая в конденсаторе, равна:

  W = (q ² /2C ) = (q ² /4C ) (1-cos 2w_c t ). (2)

  Из (2) видно, что W изменяется с частотой, равной удвоенной частоте сигнала. Если в момент, когда q = q , ёмкость конденсатора С скачком изменить на DС (например, раздвинуть пластины конденсатора), то заряд q не успеет измениться, а энергия W изменится на величину (если DС/С << 1):

  DW = -W DC/C . (3)

  Отсюда следует, что результирующее увеличение энергии в контуре при периодическом изменении С максимально, если уменьшать ёмкость в моменты, когда q максимально, а возвращать величину емкости к исходному значению при q = 0. Это означает, что если изменять С с частотой w_н = 2w_с и с определённой фазой (рис. 2 ), то устройство, изменяющее С , как бы «накачивает энергию» в контур дважды за период колебаний. Если, наоборот, увеличивать С в моменты минимальных значений q, то колебания в контуре будут ослабляться. В более общем виде условие эффективной накачки имеет вид: w_н = 2w_с /n, где n = 1, 2, 3,... и т.д. При n = 1 С изменяется каждые четверть периода сигнала (Т _с /4), при бо'льших n— через время, равное nT _c / 2.

  Простейший одноконтурный параметрический усилитель обычно представляет собой колебательную систему, где ёмкость С изменяется в результате воздействия гармонического напряжения от генератора накачки на полупроводниковый параметрический диод, ёмкость которого зависит от величины приложенного к нему напряжения. Конструктивно параметрический усилитель СВЧ представляет собой «волноводный крест» (рис. 3 ); по одному из волноводов (см. Радиоволновод ) распространяется. усиливаемый сигнал, по другому — сигнал накачки. В пересечении волноводов помещается параметрический диод. Коэффициент усиления по мощности приближённо равен:

 

, (4)

  где m = (С _макс — С _мин )/(С _макс + С _мин ) называется глубиной изменения ёмкости. При (m/ 2) Q ® 1 коэффициент усиления неограниченно растет, при (m /2) Q ³ 1 система превращается в параметрический генератор (см. Параметрическое возбуждение колебаний ). Основной недостаток одноконтурного параметрического усилителя — зависимость К _ус от соотношения между фазами усиливаемого сигнала и сигнала накачки.

  Этого недостатка нет у параметрических усилителей, содержащих два контура и больше (рис. 4 ). В двухконтурном параметрическом усилителе частота и фаза колебаний во втором («холостом») контуре автоматически устанавливаются так, чтобы удовлетворить условиям эффективной накачки энергии. Если холостой контур настроен на частоту (w₂ = w_н — w_с , то энергия накачки расходуется на усиление колебаний в обоих контурах. В этом случае K ~

 и при  усилитель превращается в генератор. Такой усилитель называется регенеративным. Если усиленный сигнал снимается со второго контура регенеративного усилителя, то усилитель является также и преобразователем частоты. При w₂ = w_н + w_с вся энергия накачки и энергия, накопленная в сигнальном контуре, переходят в энергию колебаний суммарной частоты w_н + w_с . Такой параметрический усилитель называется нерегенеративным усилителем-преобразователем. Он устойчив при любом m и имеет широкую полосу пропускания, но обладает малым К _ус .

  Кроме периодического изменения ёмкости с помощью параметрических диодов, применяются и др. виды параметрического воздействия. Периодическое изменение индуктивности L осуществляют, используя изменение эквивалентной индуктивности у ферритов и сверхпроводников. Периодическое изменение ёмкости С получают, используя зависимость диэлектрической проницаемости диэлектриков от электрического поля, структуры металл — окисел — полупроводник (поверхностные варакторы) и др. методами (см. Криоэлектроника ). В электроннолучевых параметрических усилителях используются нелинейные свойства электронного луча, модулированного по плотности.

  Наряду с резонаторными параметрическими усилителями применяются параметрические усилители бегущей волны. Электромагнитная волна сигнала, распространяясь по волноводу, последовательно взаимодействует с каждым из расположенных на пути параметрических диодов (или др. нелинейных элементов).