Устройство для фиксации упругих колебаний при акустическом зондировании горных пород

Устройство для фиксации упругих колебаний при акустическом зондировании горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ УПРУГИХКОЛЕБАНИЙ ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ ЗОНДИРОВАНИИ ГОРНЫХ ПОРОД, содержащее пороговые устройства: грубое с порогом срабатывания выше уровня помех, точное - с порогом .срабатывания на уровне помех, подключенный к выходу точного порогового устройства формирователь прямоугольных импульсов длительностью не менее четверти периода исследуемых колебаний и селектор,входы которого связаны соответственно с выходом формирователя прямоугольных импульсов и выходом грубого порогового устройства , отличающееся тем, что, с целью повышения точности фиксации упругих колебаний при деформированном сигнале-, в него введены дополнительный формирователь прямоугольных импульсов, подключенный к выходу грубого порогового устройства , и схема ИЛИ, входы которой подключены: первый - к выходу дополнительного формирователя прямог (О угольных импульсов, а второй - к вы ходу селектора, причем длительность импульсов дополнительного формирователя установлена равной длитель§ ности импульсов формирователя прямоугольных импульсов на выходе точно го порогоадго устройства. 00 о 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

П9> <Ю д(д) G 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗ06РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3385801/18-25 (2!1) 25.01,82 («) 15.05.83. Бюл. у 18 (72) Д. В. Белоконь, A. K, мельцер и

R. Д. Резник (71) Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофи.зических исследований геологоразведочных скважин (53) 550.83 (08о.d) (56) 1. Геофизическая аппаратура, Сб., У 49. И,, "Недра", 1972, с.62-65

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке N 2939604/18-25 (085049), кл. G 01 V 1/40, 1980, (прототип). (54)(57)УСТРОЙСтВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ

ЗОНДИРОВАНИИ ГОРНЫХ ПОРОД, содержащее пороговые устройства: грубоес порогом срабатывания выше уровня помех, точное - с порогом .срабатывания на уровне помех, подключенный к выходу точного порогового устройства формирователь прямоугольных импульсов длительностью не менее четверти периода исследуемых колебаний и селектор, входы которого связаны соответственно . с выходом формирователя прямоугольных импульсов и выходом грубого порогового устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности фиксации упругих колебаний при деформированном сигнале., в него введены дополнительный формирователь прямоугольных импульсов, подключенный к выходу грубого порогового устройства, и схема ИЛИ, входы которой подключены. первый - к выходу

9 дополнительного формирователя прямо угольных импульсов, а второй - к вы» ходу селектора, причем длительность импульсов дополнительного формирователя установлена равной длительности импульсов формирователя прямоугольных импульсов на выходе точно-. го порогоцуго устройства. l018078

Изобретение относится к исследованиям кинематических и динамических характеристик упругих волн в пересекающих скважину горных породах, Известно устройство, работа которо- 5 го основана на фиксации преобразованных в электрический сигнал поступающих ат излучателя упругих коле-.. баний с помощью порогового устройства, 10 срабатывающего на первом положительном полупериоде сигнала при достижении последним порога срабатывания, установленного выше уровня по(мех t1 j, Недостатком устройства является . невысокая точность при оценке кинема» тических и динамических характерис тик упругих волн в исследуемых поро" дах из-за наличия временной ошибки, несущей случайный характер.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором для фиксации момента прихода упругих колебаний используются два пороговых устройства: грубое - с порогом сраба25 тывания выше уровня помех и точноес порогом срабатывания на уровне помех. К, выходу точного порогового устройства подключен формирователь прямоугoJlbHtlx импульсов длительностью не менее четверти периода колебаний информационного сигнала, Выход грубого порогового устройства и выход формирователя подключены к входам селектора. Задний фронт вы- З5 ходного импульса селектора в дальнейшем используется в качестве сигнала фиксации момента прихода упругих колебаниЙ в устройствах для измерения интервального времени и ко- 40 . эффициента затухания упругих волн в пересекаемых скважиной породах. В этом устройстве роль грубого порогового устройства сводится к обнаружению (опознаванию ) полупериода 45 сигнала, подлежащего фиксации при. полной безопасности (из-за высокого порога в отношении помех, Точное же пороговое устройство Фиксирует сигналы при более низком (на порядок ) по-. роге - в самом начале фиксируемого полупериода сигнала, т,е. значительно точнее. Кроме сигнала фиксируются и помехи, достигающие по амплитуде порога срабатывания точного порогового устройства. Выходной импульс на селекторе имеет место только при совпадении срабатывания точного порогового устройства и попадания момента срабатывания грубого порогового устройства,в интервал, начинаю- . щийся в момент срабатывания точного порогового устройства, имеющий длительность в четверть периода сигнала.Такое совпадение вероятно для информационного сигнала и маловероятно для помех, поскольку незащищенным от помехи оказывается незначительный временной интервал, не превосходящий четверти периода 2,1.

Недостатком известного устройства является недопустимое снижение точности (сбои ) при деформированном сигнале, что характерно для кавернозных участков и участков с желобами, а также для наклонных скважин при недостаточном центрировании. В этом Случае„ распространяясь по стенкам скважины, упругие колебания поступают на приемный преобразователь эа счет разности путей не в одинаковой Фазе, что зачастую приводит к существенному увеличению длительности фронта фиксируемого вступления. При значительном же превышении длительностью фронта длительности импульса Формирователя прямоугольных импульсов, равной четверти периода неискаженного сигнала, момент срабатывания грубого порогового устройства .не может попасть в интервал импульса формирователя и селектор выдает импульс не ранее, чем через один или несколько периодов после подлежащего фиксации полупериода сигнала, т,е. имеет место недопустимо большая погрешность, равнозначная полной потере информации.

Цель изобретения - повышение точности фиксации упругих колебаний при деформированном сигнале.

Цель достигается тем„ что в устройство для фиксации упругих колебаний при акустическом зондировании горных пород, содержащее пороговые устройства: грубое - с порогом срабатывания выше уровня помех, точное -. с порогом срабатывания на уровне помех, подключенный к выходу точного порогового устройства формирователь прямоугольных импульсов длительностью не менее четверти периода исследуемых колебаний и селектор, входы которого связаны соответственно с выходом формирователя прямоугольных импульсов и выходом грубого порогового устройства, введены дополнительный формирова18078 ф

3 10 тель прямоугольных импульсов, подключенный к выходу грубого порогового устройства, и схема ИЛИ, входы которой подключены: первый — к выходу дополнительного формирователя прямоугольных импульсов, а второй - к выходу. селектора, причем длитель- . ность импульсов . дополнительного формирователя установлена равной длительности импульсов формирователя .прямоугольных импульсов на выходе. точного порогового устройства .

Такое конструктивное -выполнение устройства обеспечивает возможность срабатывания аппаратуры по обоим каналам на одноименные полупериоды информационного сигнала даже в охлажденных геологических условиях, когда из-за искажения формы сигнала двухпороговая система. практически перестает работать, поскольку грубое пороговое устройство. начинает захваты. вать на одном из каналов не первый полупериод, а второй, третий и т,д.

На фиг. 1 изоЬражена схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряже,.ний при нормальном сигнале; на фиг.3 эпюры напряжений при деформированных начальных полупериодах сигнала.

Схема устройства включает грубое . пороговое устройство 1, точное пороговое устройство.2,.формирователи- 3 и

4 прямоугольных импульсов, селектор

5, схему логического -cflcg

Вход каждого из формирователей 3 и

4 подключен соответственно к выходу точного и грубого пороговых устройств. Входы селектора 5 подключе.ны; первый - к выходу грубого порогового устройства 1, второй - к . выходу формирователя 3 прямоугольных импульсов, Входы схемы ИЛИ 6 подключены соответственно к выходу селектора 5 и к выходу формирователя

4 прямоугольных импульсов. Устройство раЬотает следующим образом;

Информационный сигнал 7 в виде пакета электрических колебаний, преобразованных из упругих колебаний, пришедших по cTGHKBH скважины от источника колебаний к приемному преобразователю, вместе с наложенными помехами, поступает одно-временно на входы грубого 1 с по. рогом 8 и точного 2 с порогом 9 пороговых устройств, выполненных на основе операционных усилителей. Режим и схема включения операционных усилителей обеспечивают фиксацию ! положительных полупериодов йнформационного сигнала, причем порог 8 установлен заведомо выше помех, а высота порога 9 установлена на порядок ниже порога 8 и соиэмерийа с уровнем наиболее интенсивных по-. мех, Операционный усилитель грубого порогового устройства 1 является ком»

10 паратором, который срабатывает при достижении положительными полупериодами сигнала 10 и 11 порога его сра- батывания (соответствующего величи не опорного напряжения 0оп) и с

15 помощью логической схемы йа выходе операционного усилителя формирует в каждом такте период напряжения 12, фронт 13 которого соответствует первому в интервале ожидания срабатыва20 нию грубого порогового устройства.

Помеха же не достигает по амплитуде порога срабатывания грубого -порогового устройства и поэтому на пороговое устройство никакого воздействия

25 не оказывает.

Операционный усилитель-точного порогового устройства также постав1 лен е режим компаратора, но при более низком опорном напряжении 1 состав- з0 ляющем 0,1 U,Ïîýòîèó он сраЬаон тывает на соответственно более низком уровне, формируя на выходе перепады напряжения 14 от положительных полупериодов сигнала, а также от достаточной амплитуды помех в случае их появления.

Перепады напряжения с выхода точного порогового устройства поступа40 ют на формирователь 3 прямоугольных импульсов и запускают его передними фронтами, соответствующими моменту срабатывания точного порогового устройства. В результате запус"

45 ков формирователь вырабатывает прямоу гольные импульсы 15, имеющие каждый длительность й, равную четверти периода Т неискаженного сигнала.

Перепады напряжения 12 груЬого порогового устройства 1 и выходные импульсы 15 формирователя 3 поступают на раздельные входы выполненного по схеме логического триггера селектора. При попадании фронта 13 в интервал одного из импульсов 15 на выходе селектора 1,возможном для сигнала и невозможном для помехи ) вырабатывается прямоугольный импульс

16, передний фронт которого соот5 1018 ветствует моменту срабатывания грубого порогового устройства, а зад. ний фронт - смененному на время моменту сраЬатывания точного порогового устройства. Выходной импульс

16 селектора через дифференциальную цепочку попадает на один из входов схемы логического сложения

ИЛИ.

На другой вход схемы ИЛИ также че» tO рез дифференцирующую цепочку поступает прямоугольный. импульс 17 формирователя 4. Начало импульса 17 соответствует фронту 13 на выходе грубого порогового устройства, а 1$

его длительность установлена равной длительности импульса формирователя 3, В результате на выходе схе мы ИЛИ 6 возникает остроконечный импульс 18, чоответствующий по време- 29 ни задержанному на время моменту первого срабатывания на сигнале точного порогового устройства, и та" кой же по форме импульс 19, соответствующий задержанному на время пер- 2З вому срабатыванию грубого порогового устройства, С выхода схемы

ИЛИ оба импульса поступают в измери- тельные Ьлоки аппаратуры акустического каротажа, где первый по вре- Зв мени импульс 18 используется в качестве сигнала фиксации момента прихода упругих колебаний.

На участках скважины, где имеет мес; то деформация сигнала - s каверноз35 ных разрезах, при наличии желобов и некачественном центрировании, когда за счет интерференции сигналов, пришедших к приемному преобразователю по путям различной .длины, возмож- но существенное затягивание фронта фиксируемого полупериода, момент сра078 4 батывания грубого порогового устройства выходит за интервал, отсчитываемый от момента срабатывания точного порогового устройства„ Поэтому импульс на выходе селектора отсутствует, а на выход схемы ИЛИ проходит импульс 19, соответствующий задержанному на время t моменту срабатывания уже не точного, а грубого порогового устройства, Этот импульс при отсутствии импульса 18 поступа; ет в измерительные блоки аппаратуры акустического каротажа в качестве сигнала фиксации момента прихода упругих колебаний. Фактически импульс 19 осуществляет подстраховку при отсутствии из-за деформации сигнала импульса 18.

При этом исключается переход на фиксацию вместо первого положительного последующих вступлений и, соответственно, недопустимо большая погрешность или полная потеря информации. Появляющаяся же случайная погрешность в интервалах с деформированным сигналом соответствует временному сдвигу между импульсами 18 и 19 и не превышает длительности фронта фиксируембго полупериода, что является вполне приемлемым в.ос)ложненных для получения информации условиях.

Использование предлагаемого изобретения в несколько раз уменьшает погрешность фиксации упругих колебаний и существенно снижает вероятность поте.ри информации в осложненных условиях, что повышает достоверность информации о пересекаемых скважиной породах, и, соответственно, эффективность геофизических исследований, 1018078

t2

12

ВНИИПИ Заказ 3539/46 Тираж 710 Подписное

Филиал flllll "Патент", г. Ужгород, .Ул. Проектная, 4