Устройство для акустического каротажа скважин

Устройство для акустического каротажа скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«„765772 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.06.78 (21) 2628746/18-25 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Э (5l)M. Кл .

G 01 Ч 1/40

Пкударстеениьй кеиитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень Р1е 35

Дата опубликовании описания 23.09.80 (53) ЩК 550.83 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. М. Вдовин, В. Н. Служаев, О. А. Вдовина и П. А. Прямов

Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО

КАРОТАЖА СКВАЖИН

Изобретение касается промыслово-геофизических исследований нефтяных и газовых скваИзвестно устройство для акустического каротажа скважин, позволяющее регистрировать

5 в процессе измерений скорости распространения упругих волн по горной породе, пересекаемой скважиной (1). Это устройство включает в себя скважинный зонд с двумя попеременно работающими излучателями, между которыми расположены два приемника, а также наземную панель, содержащую блоки усиления сигналов и синхроимпульсов, электронные переключатели, блокинг-генераторы, генератор пилообразных импульсов, ключевую схему и регистратор. 15

Для устранения влияния изменения диаметра скважины на точность измерений в этом устройстве используется принтппт встречно-компенсированного измерения скорости распространения упругих волн. 26

Недостатками данного устройства является фиксированное расстояние между приемниками и излучателями, невозможность изменения расстояния между приемниками, что необходимо при измерениях в пластах с сильно меняющимися характеристиками, а также невысокая точность измерений, обусловленная аналоговым способом регистрации и осреднения.

Известно также устройство (21, принятое за прототип;.содержащее трехэлементный скважинный прибор, соединенный каротажным кабелем с наземной панелью, в которую, кроме общеизвестных блоков — усилитель, фильтр, пороговое устройство, вычислитель ийтервального времени, синхронизатор, блок питания, регистратор, включены блок оперативной памяти и вычислитель компенсированного интервального времени. Недостатками этого устройства также является невысокая точность измерений, обусловленная аналоговым способом измерения и аналоговой памятью интервального времени; сложность элетронно-коммутационной схемы и пониженная механическая прочность зондов; невозможность измерения истинных значений времен распространения упругих волн по породе и, наконец, невозможность "компенсирования" каверн породы, размер которых больше базы зонда.

3 76577

Белью изобретения является повышение точности измерения интервального времени распро странения упругой волны по горной породе.

Это достигается тем, что в наземную панель введены блоки управления счетчиками времени распространения упругой волны от излучателя до ближнего и дальнего приемников (счетчики ближнего и дальнего времени), счетчики времен, генератор счетных импульсов, блоки оперативной памяти ближнего и дальнего времени, функциональные элементы И, триггеры запрета, деши>1>раторьгячеек памяти, счетчики ячеек памяти, дешифратор длины зонда, дешифратор базы зонда, дешифратор шага зонда, блоки управления счетчиками сумм измеренного и задержанного времен, счетчики сумм, счетчики метров длины кабеля, цифроаналоговые преобразователи, блоки управления оперативной памятью и усилитель с инвертирующими входами, причем выход синхронизатора соединен параллельно с що блоками управления счетчиками ближнего и дальнего времени, через функциональные элементы И с оперативной памятью по каналам ближнего и дальнего времени, со счетчиком ячеек памяти, соединенным с дешифратором и далее через схему И с оперативной памятью ближнего времени, с триггером запрета, соединенным через счетчик ячеек памяти, дешифратор и схему Ис оперативной памятью по каналу дальнего времени, а выход счетчика метров длины кабеля соединен параллельно с. дешифратором длины зонда, который соединен со счетчиком ячеек памяти ближнего времени и через триггер запрета с соответствующей оперативной памятью и блоком управления счетчиками сумм измеренного и задержанного ближних времен, с дешифратором базы, который соединен с триггером запрета по каналу дальнего времени и с дешифратором шага зонда, который, в свою очередь, соединен параллельно по каналу даль- 4О него времени со счетчиком ячеек памяти и через триггер запрета с оперативной памятью и блоком управления счетчиком сумм измеренного и задержанного времен, а выходы порогового устройства и генератора счетных импульсов 45 соединены параллельно со счетчиком сумм измеренных и задержанных ближних и дальних времен и блоками управления счетчиками измеренного ближнего и дальнего времен, которые через соответствующие счетчики и блоки оперативной памяти соединены со счетчиками сумм измеренных и задержанных времен, сигнал с которых через цнфроаналоговь>е преобразователи подается на инвертирующие входы усилителя, выход которого соединен с каротажным регистратором.

Повышение точности измерений интервального времени распространения упругих волн по породе происходит путем исключения влияния изменения диаметра скважины при записи диаграмм в процессе каротажа. Это достигается тем что, при помощи данного устройства ц процессе иэмерений происходит запись компенсированного интервального времени прихода упругой волны, определяемого следующим образом.

При положении скважинного прибора "на забое" или в момент начала его движения (каротаж снизу вверх) измеряется время t> распространения упругой волны от излучателя И до ближнего приемника П,. Величина этого времени преобразуется в электрический сигнал, который задерживается на время, необходимое для перемещения скважинного прибора вверх. на длину зонда (расстояния между излучателями и дальним приемником, для рассмотренной структуры зонда равное 2 м). После перемещения прибора на расстояние, равное базе зонда (расстояние между одноименными преобразователями, для рассмотренной структуры зонда равное 0,5 м) измеряется время t от излучателя до дальнего приемника. Это время преобразуется в электрический сигнал, который эадерживается на время, необходимое для перемещения прибора вверх на расстояние, равное расстоянию от излучателя И до ближнего приемника П> (для рассмотренной структуры зонда, равное 1,5 м). После того, как прибор пе-. реместится вверх по стволу скважины на расстояние, равное длине зонда (для рассмотренной структуры, равное 2 м), измеряется время распространения упругой волны от излучателя И до ближнего приемника П> и время t распространения волны от излучателя И до дальнего приемника.. Начиная с этого положения . прибора (две длины зонда от забоя скважины), в каждый момент излучения и регистрации упругой волны производят измерение компенсированной величины интервального времени ее распространения по горной породе путем суммирования задержанного t, и измеренного t, времени распространения волны от излучателя И до ближнего приемника П;, суммирования задержанного t и измеренного t времен распространения волны от излучателя И до дальнего приемника П> и вычитания из суммы дальних времен (от излучателя до дальнего приемника) суммы ближних времен (от излучателя до ближнего приемника). В результате получаем компенсированное интервальное время

Ьт„ распространения упругой волны по горной породе, пересекаемой скважиной, на величину которого не влияет изменение диаметра скважины.

На чертеже показана функциональная схема устройства, которое содержит скважинный прибор с одним излучателем И и двумя приемниками П„П, соединенный через каротажный кабель с наземной вычислительной панелью.

76577

В состав наземной панели входят: фильтр 1 низкой частоты, пороговое устройство 2, счетчик 3 ближнего времени (времени распространения упругой волны от излучателя до ближнего приемника ГД, блок 4 управления счетчиком ближнего времена генератор 5 импульсов с частотой .1 мГц, блок б управления счетчиком дальнего времени (времени распространения упругой волны от излучателя до дальнего приемника П ), счетчик 7 дальнего времени, син- g хронизатор 8, блок 9 оперативной памяти ближнего времени, функциональный элемент 10 И, триггер запрета 11, дешифратор 12 ячеек памяти ближнего времени, счетчик 13 ячеек памяти, триггер запрета 14, счетчик 15 ячеек па1 15 мяти. дальнего времени, дешифратор !б ячеек памяти дальнего времени, функциональный элемент 17 И, триггер запрета 18, блок 19 оперативной памяти дальнего времени, дешифратор 20

"2-x" метров, дешифратор 21 "0,5"метров, дешифратор 22 "1,5" метров, блок 23 управления счетчиком суммы измеренного и задержанного ближних времен, счетчик 24 суммы ближних времен,счетчик 25 метров длины кабеля, счетчик

26 суммы измеренного и задержанного дальних времен, блок 27 управления счетчиком суммы дальних времен, цифроаналоговый преобразователь 28 счетчика суммы ближних времен, усилитель 29 с инвертирующими входами с коэффициентом усилия, равным 0,5 цифроаналого- 3О вый преобразователь 30 счетчика суммы. дальних времен, блоки 31 и 32 управления оперативнои памятью.

Устройство работает следующим образом.

Акустический сигнал преобразуется в скважинном приборе в электрический сигнал, который по каротажному кабелю поступает в наземную вычислительную панель, отфильтровывается фильтром 1 от низкочастотных помех (акустических шумов) и далее поступает на пороговое 4О устройство 2, где определяется первое вступление продольной волны на определенном уровне, выше уровня шума. Импульс первого вступления поступает на блоки управления счетчиками

4, 6, 23, 27. Измерение ближнего и дальнего времен (времен распространения волны от излучателя И до ближнего П и дальнего П приемников) осуществляется по принципу заполнения временного интервала от импульса излучения до импульса первого вступления в волно-. вой картине импульсами частотой 1 м1ц, поступающими с генератора 5, на счетчиках 3 и 7.

С момента начала движения скважинного прибоЮ ра импульсы с частотой излучения 12,5 Гц с синхронизатора 8 поступают на счетчик 13 ячеек памяти ближнего времени. Каждому импульсу излучения на дешифратор 12 соответствует своя ячейка оперативной памяти ближнего времени. Перемножаясь по "И" на функциональном г 6 элементе 1.0 с командой дешифратора 12, сигнал с синхронизатора 8 перекладывает каждое измеренное значение ближнего времени в определенную ячейку памяти 9, соответствующую порядковому номеру излучения упругой волны в горную породу через блок управления оперативной памятью 31. Счетчик 13 периодически приводится в исходное нулевое состояние командой с дешифратора 20, определяющего по кабелю расстояние, равное длине зонда 2 м. Счетчик метров длины кабеля 25 связан сельсинной передачей с мерным роликом блок-баланса, по которому скользит кабель. Сигнал с дешифратора 20 "2-x" метров поступает на триггер запрета 11 и переворачивает его. С этого момента начинается перекладка заполненных в каж- дом цикле излучения упругои волны в горную породу величин ближних времен нмпульсакщ излучения с частотой 12,5 Гц с синхронизатора

8 через блок управления оперативной памятью

31 из блока 9 оперативной памяти в счетчик 24.

Сигналом с блока управления 23 на счетчике

24 происходит досчитывание импульсами 1 мГц на величину ближнего времени, задержанного на время перемещения скважинного прибора на расстояние 2 м и, таким образом, реализуется операция суммирования измеренного и задержанного ближних времен. Аналогичным образом осуществляется операция суммирования измеренного и задержанного дальних времен на счетчике 26. Отличие заключается лишь в том, что измерение дальнего времени "разрешается" триггером запрета 14 после прохождения зондом

0,5 м. Триггер 14 "переворачивается" в положение, разрешающее перекладку каждого изме.ренного значения величины дальнего времени в блок 19 оперативной памяти, командой с дешифратора 21. Счетчик 15 ячеек памяти каждые 1,5 метра приводится в исходное нулевое состояние командой с дешифратора 22. Таким образом, измерение значения дальнего времени и перекладка его в блок 19 оперативной памяти осуществляется через каждые 1,5 метра перемещения прибора вдоль ствола скважины, отсчитываемые по кабелю. Через 1,5 метра от точки начала движения скважинного прибора командой с дешифратора 22 триггер запрета

18 переворачивается в положение, разрешающее блоку управления оперативной памятью 32 перекладку каждого значения дальнего времени из блока 19 оперативной памяти в счетчик

26, на котором реализуется операция суммирования измеренного и задержанного дальних времен. Цифровой код суммы ближних времен и суммы дальних времен преобразуются цифроаналоговыми преобразователями 28 и 30, опрос которых производится сигналом с блоков 23 и 27 в аналоговые сигналы, которые подаются на усилитель 29 с инвертирующими входами и

7 765 коэффициентом усиления, равным 0,5. В результате иа выходе усилителя 29 в каждом цикле измерений (в каждой точке скважинных исследований, начиная с расстояния s две длины зонда от начала движения) будет сигнал, пропорциональный величине компенсированного интервального времени распространения продоль. ной волны по горной породе, пересекаемой скважиной, на величину которого не влияет изменение диаметра скважины. Этот сигнал подается иа регистратор, где регистрируется в функщии глубины скважины.

Формула изобретения

Устройство для акустического каротажа сква. жин, состоящее иэ трехэлементного скважинного прибора, соединенного каротажным кабелем с наземной измерительной панелью, включающей усилитель, фильтр, пороговое устройство,синхронизатор, блок питания и регистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем,, что, с целью повышения точности измерения интервального времени распространения упругой волны по горной породе, в наземную панель введены блоки управления счетчиками времени распространения упругой волны от излучателя до ближнего (ВБП) и дальнего приемников (ВДП), счетчики времен, генератор, счетных импульсов, блоки оперативной памяти ВБП и ВДП, функциональные элементы "И", триггеры запрета, дешифраторы ячеек памяти, дешифратор длины зонда, дешиф ратор базы зонда, дешифратор шага зонда, блоки управления счетчиками сумм измеренного и задержанного времен, счетчики сумм, счетчики метров длины кабеля, цифроаналоговые преобразователи, блоки управления оперативной памятью и усилитель с инвертирующими входами, 772 8 причем выход синхронизатора соединен параллельно с блоками управления счетчиками ВБП н ВДП, через функциональные элементы "И" с оперативной памятью, по каналам ВБП и ВДП, со счетчиком ячеек памяти, соединенным с дешифратором и далее через схему "И" с оперативной памятью ВБП, с триггером запрета, соединенным через счетчик ячеек памяти, дешифратор и схему "И" с оперативной памятью по . каналу ВДП, а выход счетчика длины кабеля соединен параллельно с дешифратором длины зонда; который соединен со счетчиком ячеек памяти ВБП и через триггер запрета с соответствующей оперативной памятью и блоком управления счетчиками сумм измеренного и задержанного ВБП, с дешифратором базы, который соединен с триггером запрета по каналу BHII u с дешифратором шага зонда, который, в свою очередь; соединен параллельно по каналу ВДП со счетчиком ячеек памяти и через триггер запрета с оперативной памятью и блоком управления счетчиком сумм измеренного н задержанного времен, а выходы порогового устройства и генератора счетных импульсов соединены параллельно со счетчиком сумм измеренных и задержанных ВБП и ВДП и блоками управления счетчиками измеренного ВБП и ВДП, которые через соответствующие счетчики и блоки оперативной памяти соединены со счетчиками сумм измеренных и задержанных времен, сигнал с которых через цифроаналоговые преобразователи подается на ннвертирующие входы усилителя, выход которого соединен с каротажным регистратором.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США.Р 3257639, кл. 340 — 18, 1962.

2. Патент США У 3302166, кл. 340 — 18, 1967.

765772

Составитель B. KaP

Редактор И. Бахметьева Техред С. Мигунова Корректор С. Шекмар

Подписное

Заказ 6503/43 Тираж 649

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4