Устройство для измерения коэффициента затухания упругих волн в горных породах

Устройство для измерения коэффициента затухания упругих волн в горных породах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОНУ СВИЯЮТВЛЬСТВУ

Со1оз Советскмн

Соцмалмстмчфснмн

Рфспублми 1 66147О

1 1

С:ъ 1 » I

" .Й,Д ":* " 1 ".

2 (51) M. Кл.

Oi V 1/40,*

„./Гасударственный нанвтат

СССР ае делам нэебретеннй я OTKpblTNN (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.11.76 (21) 2420741/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (53) УДК 550.834. .622. 241 (088.8) Опубликовано 05.05.795юллетень № 17

Дата опубликования описания 30.05.79

c (72) Авторы изобретения

A. К. Мельцер, П. Д. Резник, М. В. Цалюк и P. С. Челокьян

Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостроения

Треста "Укргеофизразведка (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ЗАТУХАНИЯ УПРУП4Х ВОЛН В ЖРНЫХ ПОРОДАХ

Изобретение относится к технике про мыслово-геофизических исследований скважин и может быть использовано в аппаратуре акустического каротажа.

Известны устройства для каротажа скважин (11

Наиболее бпизким по технической сущности к предложенному является устройство, примененное в амплитудном блоке аппаратуры СПАК2М (21 . В этом устройстве информационный сигнал, посту- IQ пивший от скважинного прибора с трехэлементным акустическим зондом (два излучателя - один приемник), детектируется управляемым пиковым детектором в интервалах, заданных схемой управления

13 и соответствуюших нескольким первым вступлениям колебаний бпижнего (по отношению к приемнику) и дапьнего излучателей. Полученные в резупьтате детек20 тирования медленно изменяющиеся напряжения, соответствуюшие амплитуде колебаний m каждого излучателя, погарифмируются с помошью функциональных лога2 рифмических преобразователей и поступают на входы схемы вычитания. Полученное на выходе схемы напряжение, пропорционапьное разности логарифмов или логарифму отношения амплитуд сигналов от ближнего и дапьнего изпучателей, т.е. коэффициент затухания ф,, характеризует вепичину погпошения упругих колебаний в среде их распространения.

Участком пути, кроме породы, является и буровой раствор, поэтому на резупьтаты измерения накпадывается ошибка, связанная с поглощением части энергии упругих колебаний в буровом растворе. В извест» ном устройстве эта ошибка входит в уменьшаемое и вычитаемое разности логарифмов и частично компенсируется. Попная компенсация может иметь место только в идеальном случае, когда пути по буровому раствору колебаний от бпижнего и дальнего излучателей равны м ежду собой. Фактически же за счет изменения наклона прибора, движушегося в скважине, и неровностей ее стенок длина пути упругих

3 661470 колебаний по буровому раствору для ближнего и дальнего излучателей различна, что приводит к существенной погрешности измерения, особенно при работе в скважине с тяжелым буровым раствором, где пог- у лощение энергии упругих колебаний осо- бенно велико.

Целью изобретении является умень-, шение погрешности измерения коэффициента затухания, 16

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем блок управления, детектор, логарифмический преобразователь сигналов от ближнего и дальнего излучателей и схему вычитания, . связанную с логарифмическим преобразо вателем, входы схемы вычитанйя дополнительно соединены через коммутатор и преобразователь код-aíàëîã с оперативным запоминающим устройством, вход записи 26 которого подключен к выходу логарифми» ческого преобразователя, а адресные входы — к счетчику импульсов глубины, — управляющему записью, и к двум счетчикам импульсов глубины, управляющим считыванием. Счетчики, управпяющие считыванием, содержат цепи установки начального хода, равного отношению базы между излучателями » для, одного счетчика и эондового расстояния дальнего излучателя - для дру« ЗО

roro счетчика к шагу импульсов датчика глубины.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - эпюры, характеризующие распределение импульсов в Зй цикле; на фиг. 3 - положения скважинного прибора относительно стенки скважин при его перемещении в процессе каротажа и показаны участки пути распространения колебаний от излучателей к приемнику по буровому раствору и породе.

Устройство содержит управляемый де« тектор 1, логарифмический преобразователь 2, оперативное запоминающее устройство 3, коммутируемый преобразова тель 4 код-аналог, коммутатор 5, схему .вычитания 6, счетчик 7, управляюп1ий за лисью, счетчики 8, 9, управлярщие считыванием, и блок управления 10.

На детектор 1 поступает информационный сигнал в виде пакетов колебаний от ближнего и дальнего излучателей, удалениь1х отйосительно приемника на расстоя ния соотвечсвенно Li и Ь :+ E, где

И

- база между - излучателям В детекторе из сигнала выделяются 3i детектируются несколько первых вступлений каждого пакета.

Продетектированные сигналы ближнего и дальнего излучателей поступают на входы логарифмического преобразователя 2, где преобразуются вначале в импульсы, длительность которых пропорциональна логарифму измеряемых амплитуд, а. затем длительность указанных импульсов преоб разуется в параллельный двоичный код.

Цикл преобразования начинается с приходом очередного импульса глубины.

Значение логарифма амплитуды сигнала ближнего излучателя, записанное в виде цифрового кода, декодируется преобразователем 4 код -аналог и через коммутатор 5 поступает на неинвертирующий вход

11 схемы вычитания 6, реализованной на операционном усилитель

Одновременно на вход 11, а также на инвертирующий вход 12 схемы вычитания черед тот же преобразователь код-аналог и коммутатор 5 поступает информация от оперативного запоминающего устройства

3. Устройство 3 представляет собой матрицу из статических запоминающих ячеек на МОП-структурах, снабженную дешифратором адресных входов и схемами записи и считывания и соединенную входом записи с логарифмическим: преобразователем

2, а адресными входами через блок управления 10 - co счетчиками 7-9.. осе счетчики соединены счетными входами с датчиком глубины, причем в счетчике 8 установлен начальный код Ng равный отношению длины базы между излучателями 3 и шагу Ь L импульсов датчика глубины, а в счетчике 9 установлен начальный код N g, равный отношению зондового расстояния дальнего излучателя L к шагу импульсов датчика глубины.

Блок управления 10 синхрониэируется синхроимпульсами каналов ближнего и дальнего излучателей, а также импульсами датчика глубины и обеспечивает временную коммутацию и управление блоками устройства, исключая взаимное йаложение информации разных канадов и циклов за- писи и считывания. Так, после импульсов

13 датчика глубины последовательно, од на за другой следуют команды блока-управления 10 на формирование импульса

14, пропорционального по длительности логарифму сигнала от ближнего излучателя, импульса 15 записи этого сигнала, импульса 16, пропорционального по длительности логарифму сигнала от дальнего излучателя импульса 17 записй этого сигнала и импульсов считывания 18 - 20, 6614

5 обеспечивающих считывание информации, накопленной запоминающим устройством

3 с помощью счетчиков 7 - 9.

Таким образом, на вход 11 схемы вычитания 6 поступает напряжение, пропор- у циональное логарифму сигнала ближнего излучателя (рЦ,, и напряжение, пропорциональное лагорифму сигнала ближнего излучателя 3п U < с задержкой, соответИ ствующей начальному входу в счетчике 8, ty а на вход 12 поступает напряжение, пропорциональное логарифму сигнала дальне- го излучателя 3 П.3 с задержкой, соответствующей начальному коду в счетчике 9, и напряжение, пропорциональное 1 логарифму сигнала дальнего излучателя 2 шей начальному. коду в счетчике 8.

Напряжение U соответствует амплитуде сигнала, пришедшего на приемнйк в по-29 ложении 1 прибора и™претерпевшего ослабление в буровом растворе на участках А и В и в,породе на участке L, т.е.

lf<=U exy(-ññ (А+ÂI-(ñï 1.1, 70

Напряжение на выходе схемы вычитания, являюшемся выходом 8091 î устройства:

После подстановки U „2 8 ° g u т.е. в результирующем выражении для выходного напряжения отсутствуют члены, куда входит Кр - коэффициент затухания в буровом растворе. Выходное напряжение прямо пропорционально снап - коэффициенту затухания в породе.

Использование предлагаемого устройства позволит уменьшить погрешность измерения коэффициента затухания горных пород за счет устранения влияния затухания упругих колебаний в буровом растворе, а следовательно, повысит достоверность информации,- получаемой при акустическом каротаже скважин.

Формула изобретения где Цо — амплитуда сигнала вблизи излучателя; с — коэффициент затухания в буровом р

ЗО растворе;

aLп — коэффициент затухания в породе.

Соответственно

3nU =EnU -(x (A<8)-<„l

Благодаря начальному коду в счетчике 8 значение ц1 соответствует более раннему положению И скважинного прибо- ра, смещенному относительно положения

Х на расстояние

1 ц . (, —.д(, (т. е. в этом случае

aL

I . (nU2=EnlI юс (p,+С -а „ К).

Благодаря начальному коду в счетчике

9 значения U1 и Ц соответствуют erne л л более раннему положению UI прибора; смещенному относительно положения Т на расстояние: + 3.

2 (=

6L т.е. в этом случае:

E и Ц g «EnU otð (С+Э) ф. ((ф

2 <П о C, + )-<п(« l.

Устройство для измерения коэффициента затухания упругих волн в горных породах, включающее блок управления, управляемый детектор, логарифмический преоб разователь сигналов, поступающих на приемник от ближнего и дальнего излучателей, схему вычитания, связанную с логарифмическим преобразователем, и датчик импуп .ьсов глубины, о т и и ч а ю m ее с я тем, что, с цепью уменьшения погрешности, обусловленной поглощением энергии упругих волн в буровом растворе, в него введены счетчик, управляющий записью, и два счетчика, управляющих считыванием, оперативное запоминающее устройство с преобразователем код-aíàëîr, коммутатор, при этом счетчики подключены счетными входами к датчику импуль-сов глубины, адресные входы заломинаюmего устройства соединены через блок упрасления с выходами всех счетчиков, вход записи - с выходом логарифмического ггреобразователя, входы схем.-м вычитания дополнительно связаны через коммутатор и преобразователь код-анало" с выходом запоминающего устройства, а начальные коды счетчиков, управляемых считыванием, установлены равными отношению базы между излучателямй — для одного счетчи ке и зондового расстояния дальнего излучателя - для другого счетчика к шагу импульсов датчика глубины, t li ) 1470

4 г. /

Риг. Я

Составитель Э. Терехова

Редактор r. Орловская Техред Э. мужик Корректор О. Ковинская

° l l l ЮФ l l» 4

Заказ 2460/47 Тираж 696 Подписное

ЦПИИПИ Государственного комитета СССР по делаМ изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШЛ N 327031, кл. 340-18, 1966.

2, Методическое р уковопс..тво ло ис1 следованию нефтегазовых скважин аппаратурой СПЛК-2М, и. Октябрьский, 1 974.