Аппаратура акустического каротажа нефтяных и газовых скважин

Аппаратура акустического каротажа нефтяных и газовых скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iu 898369

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Jl,îïîëíèòåëüíîå к авт. свид-ву— (22)Заявлено 29.04.80 (21) 2918605/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.01.82. Бюллетень № 2 (51)M. Кл.

G 01 V 1/40

3Ьеударстеенный коинтет

СССР

Il0 делан наебретеннй н втнрытнй (53) УДК550.83 (088. 8) Дата опубликования описания 15 .01. 82

В. Н. Служаев, П. А. Прямов, Г. M. Перцев и А. M. Маломожнов

L с и (72) Авторы изобретения

:- ";,1 «Ь, »

Всесоюзный научно-исследовательский инст нефтепромысловой геофизики (71) Заявитель (54) АППАРАТУРА АКУСТЙЧЕСКОГО КАРОТАЖА НЕФТЯНЫХ

И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

А1 .=кЕи — „, 20

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям нефтяных и газовых скважин, а именно к аппаратуре акустического каротожа и решает задачу определения проницаемости горных пород путем измерения декремента затухания акустического сигнала.

Известны устройства, предназначенные для измерения коэффициента затухания, пропорционально логарифму отношения двух амплитуд принятого сигнала, содержащие трехэлементный сква жинный прибор, соединенный каротажным кабелем с наземной измерительной панелью, включающей схему измерения коэффициента затухания где k — коэффициент пропорциональности;

А„, А > — амплитуды сигналов (I 1 и (2),.

Однако регистрируя параметр С на каротажном регистраторе, можно определить пористость, но нельзя определить проницаемость горных пород, которая пропорциональна декременту затухания V

А2-A < v=6 т=к А «,,Д I где и — постоянная затухания;

Т -- период сигнала;

Л„ — амплитуда фаз сигнала.

Найболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения коэффициента затухания упругих волн при акустическом каротаже, содержащее трехэлементный скважинньтй прибор, состоящий . из излучателей и приемников, соединенный каротажным кабелем с наземной измерительной панелью, содержащей фильтр с усилителем, пороговое устройство-, формирователь окна, аналоговый ключ, синхронизатор, пиковый детектор, генератор экспоненциальной функции, од898369 новибратор, компаратор, логические элементы И, RS-триггер временного !! и окна счетных импульсов, генератор счетных импульсов, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, Устройство работает следующим образом.

Акустический сигнал преобразуется в скважинном приборе в электрический 10 и по каротажному кабелю поступает в наземную вычислительную панель, где усиливается и отфильтровывается от помех, и далее поступает на пороговое устройство, где определяется пер- 15 все вступление принятого сигнала на определенном уровне, выше уровня шума.

Импульс первого вступления поступает на формирователь "окна", который формирует импульс, равный по длительности трем полупериодам сигнала. По заднему фронту этого импульса запускается генератор экспоненциальной функции и разрешается прохождение счетных импульсов на реверсивный счетчик, кото- д рый предварительно приводится в нулевое состояние и устанавливается импульсом с синхронизатора в режим вычитания. Импульс с формирователя "окна" поступает на аналоговый ключ, ко- торый пропускает на пиковый детектор только три полупериода сигнала. Сигнал с пикового детектора поступает на один из входов компаратора, на другой вход которого подается экспо35 нента. В момент равенства указанных сигналов компаратор формирует корот.— кий импульс, запрещающий прохождение счетных импульсов на реверсивный счетчик. В следующем цикле измерения реверсивный счетчик переводится в режим сложения, и далее весь процесс повторяется. Цифровой код измеренной величины С/ с помощью цифроаналогового преобразователя преобразуется в по45 стоянный ток, который подается на регистратор каротажной станции (3).

Однако .с помощью этого устройства нельзя определять проницаемость горных пород, пропорциональную декременту затухания, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей аппаратуры путем дополнительного измерения декремента затухания принятого сигнала, позволяющего определить проницаемость

*ород.

Поставленная цель достигается тем, что в аппаратуру акустического каротажа нефтяных и газовых скважин, содержащую двухэлементный акустический зонд, включающий излучатель и приемник, и соединенный с наземной измерительной панелью, содержащей фильтр с усилителем, пороговое устройство, генератор экспоненциального напряжения, компаратор, генератор счетных импульсов, RS-триггер, логический элемент

И, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и синхронизатор, при этом выход фильтра с усилителем соединен со входом порогового устройства, один из входов компаратора соединен с выходом генератора экспоненциального напряжения, а выход компаратора соединен с R âõîäîì триггера, выход которого соединен с одним из входов логического элемента И, второй вход последнего соединен с генератором счетных. импульсов, а выход — с первым входом реверсивного счетчика, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами синхронизатора, выход реверсивного счетчика соединен с цифроаналоговым преобразователем, а третий выход синхронизатора соединен с S-входом триггера и входом генератора экспоненциального напряжения, дополнительно введены два измерителя разности двоичных кодов, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор фаз, четыре блока буферной памяти, второй цифроаналоговый преобразователь и коммутатор кода, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом фильтра, с усилителем и со входом порогового устройства, выход которого соединен со входом коммутатора фаз, выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входами четырех блоков буферной памяти, а управляющий вход аналого-цифрового преобразователя — с выходом коммутатора фаз, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с записывающими входами блоков буферной памяти, выходы первого и второго блоков буферной памяти соединены со входами первого измерителя разности двоичных кодов, а выходы третьего и четвертого блоков буферной памяти — со входами второго измерителя разности двоичных кодов, выходы первого и второго измерителей разности двоичных кодов соединены с коммутатором кода, выход

898369 которого соединен со вторым цифроаналоговым преобразователем, управляющий вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с выходом синхронизатора, S âõîäîì триггера и 5 входом генератора экспоненциального напряжения, а выход второго цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом компаратора, выходы синхронизатора соединены с третьими входами первого и второго измерителей разности двоичных кодов. Кроме того, измеритель разности двоичных кодов содержит два вычитающих счетчика, дешифратор "нуля", генератор счетных импульсов, RS-триггер и логический элемент "H", причем выход первого счетчика соединен с дешифратором нуля", выход которого соединен с R-входом триггера, S-вход которого является третьим входом измерителя разности двоичных кодов, выход триггера соединен с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с генератором счетных импульсов, а выход логической

4 схемы И вЂ” со счетными входами обоих счетчиков, вторые входы, последних являются первым и вторым входами измерителя, а выход второго вычитающего 30 счетчика является выходом измерителя.

На фиг. 1 приведена структурная схема аппаратуры; на фиг. 2 — функциональная схема измерителя разности двоичных кодов.

Аппаратура содержит двухэлементный скважинный акустический зонд 1, состоящий из излучателя 2 и приемника 3, соединенный с наземной измерительной панелью 4, содержащей фильтр с усилителем 5, пороговое устройство 6, быстродействующий аналого-цифровой преобразователь 7, коммутатор 8 фаз, синхронизатор 9, блоки 10-13 буферной <5 памяти, измерители 14-15 разности двоичных кодов, коммутатор 16 кода, генератор 17 экспоненциального напряжения, второй цифроаналоговый преобразователь

18, компаратор 19, RS òðèããåð 20, логический элемент И 21, генератор 22 счетных импульсов, реверсивный счетчик 23 и цифроаналоговый преобразователь 24.

Измеритель разности двоичных кодов содержит (фиг. 2) счетчики 25 и 26, дешифратор "нуля" 27, генератор 28 счетных импульсой, RS-триггер 29 и логический элемент И 30.

В наземной измерительной панели фильтр 5 с усилителем соединен с пороговым устройством 6, выход которого соединен с коммутатором 8 фаз, а вход аналого-цифрового преобразователя 7 соединен с фильтром 5, управляющий вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом коммутатора

8 фаз, а выход аналого-цифрового преобразователя — со входами блоков 1013 буферной памяти, записывающие входы которых соединены с коммутатором фаз, выходы блоков 10 и 11 буферной памяти соединены с измерителем 14 разности двоичных кодов, а выходы блоков 12 и 1.3 буферной памяти — с измерителем 15 разности двоичных кодов, выходы измерителей 15 и 14 соединены с коммутатором 16 кода, выход которого нагружен на цифроаналоговый преобразователь 18, управляющий вход которого соединен с синхронизатором

9, а выход преобразователя 18 — с одним из входов .компаратора 19, второй вход которого соединен с выходом генератора 17 экспоненциального напряжения, запускающий вход генератора

17 — с синхронизатором 9, выход компаратора соединен с R-входом триггера 20, S-вход которого — с синхронизатором 9, а прямой выход триггера

20 соединены с одним из входов логического элемента И 21, второй вход которого соединен с генератором 22 счетных импульсов, а выход элемента

И 21 — со счетным входом реверсивного счетчика 23, управляющие входы которого соединены с синхронизатором

9, а выход счетика 23 — с цифроаналоговым преобразователем 24. В измерителях 14 и 15 разности двоичных кодов счетные входы вычитающих счетчиков 25 и 26 соединены с выходом логического элемента И 30, один вхоц которого соединен с генератором 28 счетных импульсов, а другой — с прямым выходом RS — òðèããåðà

29, R-вход которого соединен с выходом дешифратора "нуля" 27, а вход дешифратора 27 — с выходом счетчика 25.

Аппаратура работает следующим образом,.

Акустический сигнал преобразуется в скважинном приборе в электрический с помощью акустического приемника 3, и по каротажному кабелю поступает в наземную измерительную панель 4, где усиливается и отфильтровывается от

8983б9 помех с помощью фильтра с усилителем 5, и далее поступает на пороговое устройство б, где определяется первое вступление принятого сигнала на определенном уровне, выше уровня S шума, и формируются импульсы перехода сигнала волновой картины через

"нуль", Эти импульсы поступают на коммутатор 8 фаз, который управляет работой аналого-цифрового преобразователя 7 таким образом, что в каждый полупериод сигнала от первого до четвертого измеряется максимальная амплитуда этих полупериодов и цифровой код измеренной величины последовательно записывается в блоки 10-13 буферные памяти. Быстродействие аналогово-цифрового преобразователя 7 определяется частотой или длительностью полупериода сигнала и должно 20 быть не более 15 мкс, Далее цифровые значения амплитуд первого и второго полупериодов сигнала в параллельном коде перекладываются в измеритель разности двоичного кода 14, а третье- 25 го и четвертого полупериодов — соответственно в измеритель 15.

Измеритель разности двоичных кодов

14 и 15 работает следующим образом.

В вычитающие счетчики 25 и 26 по 30 входам А и Б в параллельном коде записывается информация с блоков буферной памяти. Далее по входу В RS-триг: ер 29 устанавливается в единичное состояние сигналом с синхронизатора

9, Это единичное состояние логически умножается со счетными импульсами с генератора 28 на логическом элементе

И 30. С выхода этого логического элемента на счетные входы обоих счетчиков 25 и 2б, работающих в режиме вычитания, начинают поступать импульсы.

В момент нулевого состояния счетчика

25 дешифратор 27 формирует короткий импульс, поступающий на R-вход триггера 29 ° Этим импульсом триггер 29 устанавливается в нулевое состояние счет обоих счетчиков прекращается, Таким образом, на выходе Г счетчика

25 будет разность кодов двух величин, Далее эта цифровая информация от обоих измерителей 14 и 15 разности двоичных кодов поступает на коммутатор 16 кода, с выхода которого в первую половину такта на цифроаналоговый преобразователь поступает цифровой

55 код с измерителя 14, а во вторую половину такта — с измерителя 15, Цифровой код разности амплитуд первого и второго, третьего и четвертого полупериода сигнала с помощью цифроаналогового преобразователя 18 преобразуется в постоянный сигнал, который поступает на один из входов компаратора 19, на другой вход которого в каждый такт поступает сигнал экспо ненциально падающей формы с генератора 17 экспоненциального напряжения.

Этот генератор 17 запускается тактовыми импульсами, поступающими с синхронизатора 9. Этими же импульсами с синхронизатора 9 триггер 20 устанав-. ливается в единичное состояние, которое логически умножается со счетными импульсами с генератора 22. Таким образом, с выхода логического элемента

И 21 на реверсивный счетчик 23 в момент начала формирования экспоненты начинают поступать импульсы. Импульсами с синхронизатора 9 счетчик 23 в первый такт устанавливается в режим сложения, а во второй такт — в режим вычитания. В момент равенства двух напряжений — напряжения экспоненциально падающей формы с генератора 17 и постоянного напряжения с цифроаналогового преобразователя 18 компаратор 19 формирует короткий импульс, устанавливающий триггер 20 в нулевое состояние. Прохождение импульсов с генератора 22 на счетчик 23 прекращается. Во вторую половину такта измерения цифровой код с реверсивного счетчика 23 перекладывается в цифроаналоговый преобразователь 24, с выхода которого снимается постоянный сигнал, пропорциональный натуральному логарифму отношения разности амплитуд первого и второго полупериода сигнала к разности амплитуд третьего ,и четвертого полупериода. Этот сигнал в каждый цикл измерения отражает декремент затухания принятого сигнала акустического каротажа и непрерывно регистрируется стандартным регистратором каротажной станции в функции глубины скважины.

В результате использования предлагаемой аппаратуры для акустического каротажа нефтяных и газовых скважин на диаграммной бумаге записывается параметр, в значительной степени коррелируемый с проницаемостью пластов

Это существенно повышает эффективность промыслово-геофизических работ за счет сокращения времени на обработ ку и интерпретацию материалов каротажа при определении продуктивности

898369

10 выделенных горизонтов и оценки их дебита.

Формула изобретения

1. Аппаратура акустического каротажа нефтяных и газовых скважин, содер— жащая двухэлементный акустический зонд, включающий излучатель и приемник и соединенный с наземной измерительной панелью, содержащей фильтр с усилителем, пороговое устройство, генератор экспоненциального напряжения, компаратор, генератор счетных импульсов, RS-триггер, логический элемент И, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и синхронизатор, при этом выход фильтра с усилителем соединен со входом порого- >О вого устройства, один из входов компаратора соединен с выходом генератора экспоненциального напряжения, а выход компаратора соединен с R-входом триггера выход которого соединен с одним из входов логического элемента

И, второй вход последнего соединен с генЕратором счетных импульсов, а выход — с первым входом реверсивного счетчика, второй и третий входы 30 которого соединены с первым и вторым выходами синхронизатора, выход реверсивного счетчика соединен с цифроаналоговым преобразователем, а третий выход синхронизатора соединен с S- 35 входом триггера и входом генератора экспоненциального напряжения, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей аппаратуры путем дополнитель- Ю ного измерения декремента затухания гринятого сигнала, в нее дополнительно введены два измерителя разности двоичных кодов, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор фаз, четыре блока буферной памяти, второй цифроаналоговый преобразователь и коммутатор кода, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом фильтра, с усилителем и со входом о порогового устройства, выход которого соединен со входом коммутатора фаз, выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входами четырех блоков буферной памяти, а управляющий

55 вход аналого-цифрового преобразователя — с выходом коммутатора фаз, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с записывающими входами блоков буферной памяти, выходы первого и второго блоков буферной памяти соединены со входами первого измерителя разности двоичных кодов, а выходы третьего и четвертого блоков буферной памяти — со входами второго измерителя разности двоичных кодов, выходы первого и второго измерителей разности двоичных кодов соединены с коммутатором кода, выход которого соединен со вторым цифроаналоговым преобразователем, управляющий вход второго циф-. роаналогового преобразователя соединен с выходом синхронизатора, S-входом триггера и входом генератора экспоненциального напряжения, а вы,ход второго цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом компаратора, выходы синхронизатора соединены с третьими входами первого и второго измерителей разности двоичных кодов.

2. Аппаратура по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что измеритель разности различных кодов содержит два вычитающих счетчика, дешифратор шуля генератор счетныхимпульсов, R9-триггер и логический элемент И, причем выход первого счетчика соединен с дешифра11 1I тором нуля, выход которого соединен с R-входом триггера, S-вход которого является третьим входом измерителя разности двоичных кодов, выход триггера соединен с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с генератором счетных импульсов, а выход логической схемы И со счетными входами обоих счетчиков, вторые входы последних являются первым и вторым входами измерителя, а выход второго вычитающего счетчика является выходом измерителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ф 3270316, кл. 340-18, опублик. 1966.

2. Патент США N - 3251029, кл. 340-18, опублик. 1966.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2556590, кл. G 01 V I/40, 20.12.77.