Устройство акустического каротажа

Устройство акустического каротажа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соввтскик

Социалистичвскик

Ресау6лик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 100677 (21) 2496139/18-25

Р )М. Кл.

0 01 Ч 1/40II

Е 21 В 47/00 с присоединением заявки йо

Государственными коннтет

СССР по делан изобретевнй н открытнй (23) Приоритет (53) УДК550. 834 s

:622.241 (088 ° 8) Опубликовано 2509.79. Бюллетень Ю35

Дата опубликования описания 2509.79 (72) Авторы изобретения

В.И. Антоненко и С.H. Шестаков

Южное морское научно-производстввнное геологогеофизическов объединение Южморгео (71) Заявитель (54 ) УСТРОИС1 ВО АКУСТИЧЕСКОГО КАРО 1 АЖА

Изобретение относится к области геофизической разведки и может быть использовано при геофизических исследованиях скважин в аппаратуре акустического каротажа.

Известна аппаратура акустичвского каротажа с переменной длительностью мертвого времени в тракте усиления, содержащая скважинный зонд и наземную аппаратуру, включающую блок стробирования, генератор линейно-изменяющегося напряжения, зарядный ключ, накопительный конденсатор, селекторный усилитель, блокинг-генератор, катодный повторитель, регулируемый мультивибратор и регистратор (1).

Однако относительно малая помехоустойчивость вызвана тем, тракт усиления открывается на относительно длительное время, ограниченное с одной стороны концом селекторного строб-импульса регулируемого одновибратора, и максимально возможным временем пробега сигнала от излучателя до приемника с другой стороны.

При этом даже при кратковременных затуханиях сигнала (что имеет место при прохождении скважинным зондом каверн и участков трещиноватых пород) устройство обратной связи так воздействует на управляемый одновибратор, что последний либо на длительное время закрывает селективный усилитель, либо перестает перекрывать мертвое время . При этом время восстановления работоспособности селекторного усилителя зависит от частоты посылок зондирующих

10 импульсов, от частоты сыгнала и от длительности интервала упреждения, равного промежутку времени от конца запирающего строб-импульСа до пврвого вступления сигнала. В периоды

15 медленного восстановления работоспособности селвктивного усилителя на регистратор поступают недостоверные данные о временном положении первого вступления сигнала.

20 Известно устройство, состоящее из блока стробирования, генератора линейного напряжения, зарядного ключа, накопительного конденсатора, регулируемого одновнбратора, катодного повторителя, одновибратора селекции, диффервнцирукщей ячейки, блокинг-генератора, селекторного усилителя (2).

Это устройство уменьшает последствия сильного затухания сигнала, 30 однако,прн затухании сигнала на вре687432 выделения первого нступления ближней волновой картины. При этом нсе же следует иметь н виду, что уровень помех, идущих от дальнего приемника, нсе же выше, чем от ближнего приемника.

Все это приводит к тому, что устройстно, достаточно надежно следящее за первым вступлением ближней волновой картины, не обеспечивает требуемой надежности слежения эа первым вступлением дальней волновой картины.

Целью изобретения является повышение надежности выделения первого вступления дальней волновой картины.

Достигается это тем, что в устройство дополнительно введены компенсирующий одновибратор, расширитель импульсов и логическая схема

2 И вЂ И, где входы регулирования и запуска компенсирующего однонибрахора соединены с наземной панелью, а выход через фантастрон соединен с запускающим входом расширителя импульсов и первым входом логической схемы 2И-ИЛИ, регулирующий вход расширителя импульсов соединен с наземной панелью, а выход — с вторым входом логической схемы 2И вЂ И, третий и четвертый ее входы соединены с противоположными плечами триггера-каналов соответственно, а выход логической схемы 2И-ИЛИ через разрядный однонибратор соединен с запускающим входом зарядного одновибратора и разрежающим входом однонибратора строба.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устрой тва; на фиг. 2 изображены зйюры импульсов с выходов элементов устройства.

Устройство содержит наземную панель 1, обеспечивающую синхронизацию устройства, усиление приходящего из скважинного прибора сигнала, соответствующие регулировки„ компенсирующий одновибратор 2, Фантастрон 3, цредстанляижяий собой, в данном случае, генератор импульсов, управляемый напряжением; расширитель импульсов 4 устройство, вырабатывающее импульс, длительность которого строго пропорциональна длительности входного импульса, т.е.

tp = Ktcp где tp — длительность импульса расширителя импульсон;

К вЂ” константа — заданный вручную или автоматически некоторый коэффициент;

t

Кроме того устройство содержит логическую схему.2И-ИЛИ 5, разрядный одновибратор б; зарядный одновибратор

7, логическую схему И 8, зарядно-разрядную схему 9, устройство, имеющее мя болЬшее N периодов захвата первого вступления эта система не обеспечивает. Здесь N численно равно периоду сигнала (т.е. 38 — 40 мксек), деленному на длительность импульса однонибратора строба. 5

Известно устройство, содержащее зарйдно-разрядные схемы, триггер заряда, одновибратор строба и одновибратор разряда, фантастрон, логическую схему И, нуль-орган, однониб- 10 ратор переменной задержки (3). При работе фантастрон вырабатывает импульс, длительность которого пропорциональна напряжению с выхода зарядно-разрядной схемы. По заднему фронту этого импульса запускается одновибратор разряда и идет разряд емкости памяти зарядно-разрядной схемы.

После однонибратора разряда по его заднему фронту опрокидывается триггер заряда и начинается заряд емкости

2О нарядно-разрядной схемы. Одновременно с опрокидыванием триггера заряда запускается один из.одновибраторов переменной задержки, а за ним одновибратор строба, имеющий короткую

25 длительность, обеспечивающий защиту от помех. В установившемся режиме время разряда равно времени .заряда и состояние зарядно-разрядной схемы не меняется при условии, что ток

30 заряда и ток разряда емкости памяти равны друг другу. Это устройство обладает значительной помехоустойчивостью, благодаря короткой длительности одновибратора строба, однако, З5 при кратковременном пропадании входного акустического сигнала возможен сбой. Этот нид сбоя исключен в описываемом ниже устройстве.

Наиболее близким к изобретению Щ является устройство, состоящее из одновибратора задержки, генератора, управляемого напряжением, одновибратора строба, триггера заряда, одновибратора заряда, логической схемы И, д5 нуль-органа и зарядно-разрядной схем (4). Сбой при кратковременном пропадании сигнала устранен благодаря таким связям элементов друг с другом, при которых изменение состоя- 5О ния зарядно-разрядных схем происходит о бы только при приходе акустического сигнала. Однако помехоустойчивость всех известных устройств различна при выделении первого вступления ближней и дальней волновых картин. Объясняется это большим путем, проходящим акустической волной от излучателя до дальнего приемника.

Ввиду этого интенсивность волны, пришедшей к дальнему приемнику, мень- 60 ше интенсивности волны, пришедшей к ближнему приемнику. Поэтому при одном и том же уровне помех условия выделения первого вступления дальней волновой картины хуже, чем условия

687432 конденсатор памяти и ее цепь заряда и разряда (источники токов заряда и разряда), служит для запоминания в вяде напряжения времени первого вступления. По существу является преобразователем время — в напряжвнив усилитель 10, формиронатель, обеспечивающий обработку сигнала от скважин ного прибора; триггер ll каналов, обеспечивающий раздельную обработку сигнала ближней и дальней волновых картин; одновибратор 12 строба, разрешающий изменение состояния зарядноразрядной ячейки только по приходу первого вступления. Передний фронт импульса с его выхода является моментом первого нступления; кабель 13, соединяюций скнажинный прибор с наземной панелью; излучатель 14 акустических импульсов; ближний приемник

15 акустических импульсов; дальний приемник 16 акустических импульсов.

На фиг. 2 а и з изображены соответственно, ближняя и дальняя волновые картины, т.е. сигнал на входв усилителя-формирователя 10 на фиг.l; б, и — сигналы с выхода усилителяформирователя, соответствующие ближней и дальней волновым картинам; в, л — импульсы одновибратора строба

1Z; г, м — импульсы одновибратора разряда б; д — импульсы одновибратора зарядами е — импульс фантастрона ж — импульс компенсирующего одионибратора; к — импульс расширителя импульсов.

Принцип, устройства основывается на определенной связи между временами прихода сигнала от излучателя к ближчему и дальнему приемникам.

Рассмо ;:."м в упрощенном виде распространение акустической волны от излучателя до приемника. Акустический импульс от излучателя, пройдя по буровому раствору, заполняющему скважину, достигает стенки скважин ï входит н окружаюцую породу. Пройдя по породе расстояние Ь или L+ 8 и вновь распространяясь по буровому раствору, некоторая часть излученной акустической энергии достигает ближнего и дальнего приемников и преобразуется ими в электрический сигнал, передаваемый по кабелю в наземную панель. Видно, что часть пути, проходимая волной по буровому раствору как до ближнего приемника, так и до дальнего приемника равны.

Обозначим время, затраченное волной на прохождение зтогс пути через t, . Путь, проходимый волной по породе до ближнего приемника, равен а до дальнего приемника — 1,+ Ю и определяется конструкцией скважинного прибора.

Соответственно время. затраченное волной на прохождение пути L, обозначим t<, а пути L+с через t . Отсюда

2 1 т.+ 1 где К

L определяется конструкцией скважинного прибо5 ра.

Таким образом, время, затраченное волной на прохождение пути до ближнего приемника,составит Т вЂ”вЂ” t + t a до дальнего приемника — Т, = t +

Акустическая волна, пришедшая к ближнему приемнику, имеет большую ин" тенсивность, чем волна, пришедшая к дальнему приемнику. Следовательно, время Т, от момента излучения до прихода волны К ближнему приемнику может быть определено известными устройствами с большей достоверностью, чем гремя Т .

Зная конструкцию скважинного прибора, можно определить значение коэффициента расширения нремени tg — параметр К. Для одной и той же скважины и скважинного прибора время tq можно считать постоянным и оно может

25 быть установлено в процессе предварительной настройки.

Предлагаемое устройство осущестнлено на основе изложенных соображений, т.е. при известных t и К иэ30 меряют время t. и, умножая его н К раз определяют примерную временную область, в которой должно появиться первое вступление дальней нолновой картины.

Устройстно работает в статическом режиме, т.е. н режиме, когда условия прохождения акустической волны неизменны от цикла к циклу, следующим образом. Вначале, н первом цикле, должно быть определено время

Т вЂ” время оТ момента излучения акустического импульса до его прихода к ближнему приемнику. Синхрониэирующим импульсом от наземной панели, совпадающим с моментом излучения акустического импульса, запускается компенсирующий одновибратор 2. Он вырабатывает импульс длительностью (фиг. 2 ж) и задним фронтом запускает фантастрон 3. Длительность им50 пульса фантастрона равна tg(фиг ° 2 в) и определяется управляющим напряжением от зарядно-разрядной схемы 9.

Задним фронтом фантастрона запуска ется расширитель импульсов 4, но

55 триггер каналов 11 разрешает прохождение червз цепь 2И-ИЛИ импульса только от фантастрона, поскольку меряется время Т1. Задним фронтом импульса фантастрона, прошедшего через цепь 2И-ИЛИ, запускаются последовательно одновибратор разряда б и одно,вибратор заряда 7. Импульс одновнбратора разряда б (фиг. 2 г) является разрешающим для одновибратора стро65 ба 12. Если в течение этого импуль687432 са поступает от усилителя-формиронателя импульс, то запускается одновибратор строба 12 и н течение одной части его происходит разряд эарядно-разрядной схемы, а другой— ее заряд (фиг. 2 н, г, д) . Импульс одновибратора разряда б выбирается достаточно коротким порядка 1015 мк-сек, что повышает помехоустойчивость выделения, первого вступления. Регулирующее напряжение с ныхода эарядно-разрядной схемы пос1О тупает на фантастрон и при неизменных условиях прохождения а1 устичвской волны в породе окно слежения вступления будет неизменно во времени. Если условия изменятся то акустическая волна придет с не" которым сдвигом но времени по отношению к предыдущему циклу. Импульс одновибратора строба также сдвинется но времени, поэтому время раэря- 20 да н заряде эарядно-разрядной схемы изменится. Изменится также ев выходное напряжение, воздействующее на фантастрон. Изменится, следовательно, и время импульса фантастрона t, 25

Результатом всех этих изменений и воздействия Обратной связи должно быть новое состояние равновесия системы.При этом установится новое значение выходного напряжения эарядно«раз- 3О рядной схемы,и импульса фантастрона

t причем время заряда и время разряда станут опять равными друг другу, Таким образом, определяя время Т1, мы определяем время t4, равное длительности импульса фантастрона. Это время нам необходимо для определения момента первого вступления дальней волновой картины, которов осуществляется во втором цикле.

Во втором цикле триггер каналов

11 меняет свое состояние. При этом, воздействуя на логическую схему 8, запрещает изменение состояния зарядно-разрядной схемы 9, а воздействуя на логическую схему 2И-ИЛИ 5, разрешает прохождение импульса через нее только от расширителя импульсон 4.

Итак, по синхронизирующему импульсу от наземной панели одновременно M с опрокидыванием триггера каналов

11 запускается компенсирующий одновибратор 2. Длительность его импульса н результате настройки установилась равной времени, Задним фрон- 55

-.ом этого импульса запускается фантастрон 3. Длительность импульсов которого задается напряжением с выхода зарядно-разрядной ячейки. После фантастрона 3 срабатывает расширитель импульсов 4. Длительность егQ импульса ранна длительности импульса фантастрона, умноженной на заданный постоянный коэффициент, определяемый параметрами скважинного прибора. 65

Задним фронтом расширителя импульсов 4 запускается однонибратор разряда б, задающий окно, в котором с большой вероятностью поянляется первое вступление. В данном случае первое вступление дальней волновой картины, т.е. импульс одновибратора разряда б разрешает запуск одновибратора строба 12 от усилителя-формирователя 10 при поступлении волновой картины от снаряда. Таким обра- зом, передний фронт импульса одновибратора 12 будет моментом первого вступления.

Таким образом, предложенное устройство обеспечинает повышенную надежность выделения первого вступления дальней волновой картины,что исключает пропуск части информации и позволяет более качественно обрабатывать информацию.

Предлагаемое устройство будет использовано н измерительной панели акустического каротажа скважин, разрабатываемой по OKP на 1977-78 г.

Формула изобретения

Устройство акустического каротажа, содержащее скважинный прибор с излучателем и приемниками акустических импульсов, связанный кабелем с надежной панелью, к которой параллельно подключенЯ триггер каналов, усилитель формирователь с цепью регулирования усиления и порога, связанный с одновибратором строба, фантастрон, последовательно связанные между собой зарядный и разрядный одновибраторы, логическая схема связанная одним входом с разрядным одновибратором, вторым входом с за-. рядным одновибратором, третьим входом с триггером каналов, четвертым входом с одновибратором строба, и эарядно-разрядная схема, о т л ич а ю щ е е с я твм, что, с целью повышения надежности выделения первого вступления дальней волновой картины, введены компвнсирукиций одновибратор,расширитель импульсов, логическая схема 2И-ИЛИ,гдв входы регулирования из запуска компенсирукицего одновибратора соединены с наземной панелью, а выход через фантастрон соединен с запускающим входом расширителя импульсов и первым входом логичвской схемы 2И-ИЛИ, регулирующий вход расширителя импульсов соединен с наземной панелью, а выход — со вторым входом. логической схемы 2И-ИЛИ, третий и четвертый ее входы соединены с противоположными плечами триггера-каналов, соответственно, а выход логической схемы 2И-ИЛИ через разрядный однонибратор соединен с запускающим входом зарядного одновиб687432

Заказ 5725/44

Подписное

ЦНИИПИ

Тираж 69 7

Филиал ППП Патент, Ужгород, ул. Проектная, 4 ратора и разрешающим входом одновибратора строба.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CLJA Р 3259880, кл. 340-18, опублик. 1965 r.

2. Авторское р 356609, кл. G

3. Авторское р 477376, кл. G

4. Авторское

Р 577492, кл. G (прототип). свидетельство СССР

01 V 1/40, 1971. свидетельство СССР

01 V 1/06, 1972. свидетельство СССР

01 V 1/40, 1975