СКВАЖИННАЯ ЦИФРОВАЯ ГЕОАКУСТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК G01V1/40 

Изобретение относится к сейсмоакустической разведке и может быть использовано при межскважинном исследовании структуры пластов.

Известна скважинная цифровая геоакустическая станция, содержащая источник и приемник упругих колебаний, электронные блоки преобразования сигналов, несущих информацию о параметрах упругих колебаний. Повышение эффективности использования измеренных параметров упругих колебаний для их визуализации и повышение информационных возможностей станции достигается тем, что она дополнительно снабжена вторым блоком памяти дисплея, переключателями и блоком синхронизации, при этом первый вход первого переключателя соединен с выходом арифметико-логического устройства, второй вход с вторым выходом блока синхронизации, а выходы с выходами обоих блоков памяти дисплея, выходы которых соединены с первым и вторым входами второго переключателя, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, а выходы блока синхронизации дисплея соединены с третьим входом второго переключателя и вторыми входами цифроаналогового преобразователя и электронно-лучевой трубки [1]
Известна также цифровая геоакустическая станция, содержащая источник и приемник упругих колебаний, устройство для обработки, блок задания закона изменения частоты, блок обработки, блок управления и регистрации. Увеличение объема полезной информации без увеличения объема памяти и повышение информационной возможности станции достигается тем, что между выходом приемника и входом блока управления установлен блок выявления времени вступления сигнала, а выход блока задания закона изменения частоты подключен к источнику [2]
Известна скважинная цифровая геоакустическая станция, выбранная в качестве прототипа, содержащая источник и приемник упругих колебаний с усилителем, генератор, устройства управления, обработки, арифметическое и регистрации, аналого-цифровой преобразователь, блок ввода информации, блоки синхронизации и управления, схему начальной установки, три блока памяти, три счетчика, выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего блока памяти, арифметико-логическое устройство, блок памяти дисплея и последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и электронно-лучевую трубку, при этом вход источника упругих колебаний подключен к выходу генератора, выход приемника упругих колебаний соединен последовательно с входом усилителя и аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом устройства обработки, к выходам которого подключены входы арифметического устройства и устройств регистрации и управления, выходы последнего подключены к входам генератора, устройства обработки, аналого-цифрового преобразователя и вторым входам блока памяти, третьи входы которых соединены с выходом арифметического устройства, а выходы с входом арифметико-логического устройства, выходы блока ввода информации подключены к входам арифметического устройства и блока синхронизации, выходы которого соединены с входами схемы начальной установки и блока управления, а выходы последнего подключены к входу каждого счетчика, к второму входу каждого из которых подключен выход схемы начальной установки [3]
Совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения источник упругих колебаний, подключенный к генератору, приемник упругих колебаний с усилителем, аналого-цифровой преобразователь, устройства управления, регистрации, первый блок памяти, выход которого связан с первым входом вычислительной машины, второй блок памяти, а также блоки синхронизации и ввода информации.

Использование известного устройства из-за недостаточности набора функционально-структурных элементов ограничивает его информационные возможности.

Целью изобретения является усовершенствование скважинной цифровой геоакустической станции, в которой путем конструктивных изменений оптимизируется набор функционально-структурных элементов, и за счет этого расширяются ее информационные возможности при сохранении числа сканирований источника и приемника упругих колебаний.

Это решается тем, что скважинная цифровая геоакустическая станция, содержащая источник упругих колебаний, подключенный к генератору, приемник упругих колебаний с усилителем, аналого-цифровой преобразователь, устройства управления, регистрации, первый блок памяти, цифровую вычислительную машину, первый вход которой связан с выходом первого блока памяти, второй блок памяти, блоки синхронизации, ввода информации, согласно изобретению снабжена схемой запуска, наземным передатчиком и приемником, цифроаналоговым преобразователем, интерфейсами системы излучения и системы приема, вторым блоком памяти, время-амплитудным анализатором, мультиплексором, дополнительными скважинными приемниками и усилителями, устройством управления, дешифратором и устройством видеомультипликации, причем вход генератора связан с выходом схемы запуска, вход которой связан с выходом наземного приемника, соединенного радиоволновой связью с наземным передатчиком, вход которого связан с выходом цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с выходом интерфейса системы излучения, вход которого связан с первым выходом блока синхронизации, первый вход которого связан с выходом интерфейса системы приема, вход которого связан с выходом второго блока памяти, вход которого связан с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого связан с выходом время-амплитудного анализатора, вход которого связан с выходом мультиплексора, вход которого связан с выходом блока усилителей, к n входам которого подключены n приемников упругих колебаний, второй вход блока синхронизации связан с первым выходом устройства управления, вход которого связан с первым выходом блока ввода информации, второй выход блока синхронизации связан с первым входом первого блока памяти, второй вход которого связан с выходом дешифратора, вход которого связан со вторым выходом блока ввода информации, второй выход устройства управления связан со вторым входом цифровой вычислительной машины, первый выход которой связан со входом устройства видеомультипликации, второй выход которой связан с устройством регистрации.

Кроме того, время-амплитудный анализатор содержит демультиплексор, блок ключей и программатор, причем входом время-амплитудного анализатора является вход демультиплексора, выход которого соединен с первым входом блока ключей, ко второму входу которого подключен выход программатора, выход блока ключей является выходом время-амплитудного анализатора.

Кроме того, интерфейс системы приема и программатор время-амплитудного анализатора соединены между собой приемо-передающей связью.

На фиг.1 приведена функциональная схема скважинной цифровой геоакустической станции; на фиг.2 временная диаграмма сигналов, проходящих через время-амплитудный анализатор.

Скважинная цифровая геоакустическая станция содержит источник упругих колебаний 1, который связан последовательно с генератором 2, схемой запуска 3, наземным приемником 4, который радиоволновой связью связан с наземным передатчиком 5, вход которого связан последовательно с цифроаналоговым преобразователем 6, интерфейсом системы излучения 7 и первым выходом блока синхронизации 8. Ко входу блока усилителей 9 подключены n приемников упругих колебаний 10, а к выходу мультиплексор 11, связанный с время-амплитудным анализатором 12, содержащим демультиплексор 13, связанный с первым входом блока ключей 14, со вторым входом которого соединен программатор 15. Выход блока ключей 14 последовательно связан с аналого-цифровым преобразователем 16, вторым блоком памяти 17, интерфейсом системы приема 18 и первым входом блока синхронизации 8. Причем интерфейс системы приема 18 и программатор 15 соединены между собой приемо-передающей связью. Второй вход блока синхронизации 8 последовательно связан с устройством управления 19, блоком ввода информации 20, дешифратором 21, вторым входом первого блока памяти 22, первый вход которого связан со вторым выходом блока синхронизации 8. Цифровая вычислительная машина 23 связана со вторым выходом устройства управления 19, с выходом первого блока памяти 22, первым выходом со входом устройства видеомультипликации 24, вторым выходом с устройством регистрации 25. Причем комплект аппаратуры 26 расположен в стволах скважин.

В качестве источника упругих колебаний 1 и приемников упругих колебаний 10 могут быть использованы магнитострикционный и пьезокерамический преобразователи соответственно. Генератор 2 может быть выполнен в виде импульсного генератора с тиристорным преобразователем на частоте от 2 до 8 кГц. Схема запуска 3, блок усилителей 9 и мультиплексор 11 могут быть выполнены на основе известных стандартных узлов и элементов при выполнении требований условий эксплуатации внутри скважины.

Наземные приемник 4 и передатчик 5, цифроаналоговый преобразователь 6, интерфейс системы излучения 7, интерфейс системы приема 18, второй блок памяти 17, аналого-цифровой преобразователь 16, блок ключей 14, программатор 15, демультиплексор 13 могут быть выполнены на основе известных стандартных узлов и элементов.

Цифровая вычислительная машина 23, блок ввода информации 20, устройство управления 19, блок синхронизации 8, первый блок памяти 22, дешифратор 21, видеоконтрольное устройство 24 и устройство регистрации 25 могут быть выполнены как составная часть стандартной ПЭВМ типа IВМ РС ХТ/АТ.

Скважинная цифровая геоакустическая станция работает следующим образом.

С помощью блока ввода информации 24 и дешифратора 21 в первый блок памяти 22 вводят величины расстояний между точками возбуждения и приема упругих колебаний, рабочую программу функционирования системы излучения и приема, данные о состоянии пород, полученные в результате бурения, инклинометрии и другие, необходимые для расчета коэффициентов звукопоглощения или скорости распространения упругих колебаний.

В одну из скважин опускают на начальную выбранную глубину косу из n приемников упругих колебаний 10, а в другую скважину источник упругих колебаний 1. По команде оператора, введенной через устройство ввода информации 20, управляющие сигналы поступают на устройство управления 19, а с его выходов на цифровую вычислительную машину 23, которая приводится в состояние начала работы и на блок синхронизации 8, который вызывает из первого блока памяти команды запуска системы излучения и команды готовности к приему системы приема через соответствующие интерфейсы 7 и 18. С помощью цифроаналового преобразователя 6 адресный сигнал поступает на наземный передатчик 5, через радиоволновую линию связи на наземный приемник 4 и с помощью схемы запуска 3 настраивает на заданную частоту и включает генератор 2, в результате чего начинает излучать источник упругих колебаний 1. Сигналы, поступившие на n приемников упругих колебаний 10 усиливаются в блоке усилителей 9 и переводятся мультиплексором 11 из параллельных ветвей в кусочно-последовательную информацию, поступающую через трос-кабель на демультиплексор 13 и далее на блок ключей 14. При этом программатор 15 в соответствии с заданной тактовой частотой, превышающей частоту генератора 2, преобразует аналоговые сигналы от приемников в пачки импульсов, промодулированных исходным сигналом с выхода демультиплексора 13. Программатор 15 настроен с учетом предварительных опытных и расчетных данных на выборку блоком ключей 14 лишь информационно-насыщенной части сигнала с выхода демультиплексора 13.

С выхода блока ключей 14 кусочно-модулированные сигналы поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 16, в котором амплитуда каждого из них переводится в цифровую форму и запоминается во втором блоке памяти 17, являющемся буферным. В соответствии с рабочей программой центральная вычислительная машина 23 запрашивает с помощью устройства управления 19 и блока синхронизации 8, интерфейсов 7 и 18 информацию о параметрах излучаемых и принятых сигналов, производит вычисление параметра среды, привязку координат и выдает информацию на видеоконтрольное устройство 24 и устройство регистрации 25. После этого производят корректировку программатора 15, осуществляемую через интерфейс системы приема 18 как по команде оператора через блок ввода информации 20, так и в режиме автоподстройки, заложенном в специальной рабочей программе.

После выполнения указанных операций n приемников упругих колебаний 10 и источник упругих колебаний переводят в следующие заданные точки скважины и повторяют такие же операции до окончания намеченной программы и определения профилей неоднородностей среды межскважинного пространства.

Входные сигналы, поступающие на время-амплитудный анализатор схематически имеют вид, показанный на позиции 27, выходные сигналы при первом включении программатора 15 имеют вид, показанный на позиции 28, а после корректировки программатора на позиции 29.

Использование n приемников упругих колебаний 10 и предлагаемой структурной схемы выполнения скважинной цифровой геоакустической станции повышает возможности станции в исследовании акустических импедансов пластов между более удаленными скважинами за счет параллельного включения групп m из n приемников упругих колебаний. В этом случае использование радиоканала для связи с аппаратурой системы излучения становится крайне необходимым.

Кроме того, выполнение связи между мультиплексором 11 и демультиплексором 13 в виде одного канала, передающего информацию от n приемников упругих колебаний 10 позволяет снизить уровень помех, возникающих от взаимного влияния каналов многопроводной линии, а также уменьшить вес трос-кабеля.

Использование: в сейсмоакустической разведке при межскважинном исследовании структуры пластов. Сущность изобретения: скважинная цифровая геоакустическая станция содержит источник упругих колебаний, подключенный к генератору. Последний связан со схемой запуска, вход которой соединен с выходом наземного приемника. Наземный передатчик связан последовательно с цифроаналоговым преобразователем, интерфейсом системы излучения и выходом блока синхронизации. Вход последнего связан последовательно с интерфейсом системы приема, блоком памяти, аналого-цифровым преобразователем, блоком ключей, демультиплексором, мультиплексором и блоком усилителей. К блоку усилителей подключены n приемников упругих колебаний. Блок ключей связан с программатором, связанным приемопередающей связью с интерфейсом системы приема. При этом блок синхронизации связан с выходом блока управления и через блок введения информации с входом цифровой вычислительной машины. Выходы последней соединены с устройством видеомультипликации и устройством регистрации. 2 ил. 2 з. п. ф-лы.

1. СКВАЖИННАЯ ЦИФРОВАЯ ГЕОАКУСТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, содержащая скважинный источник упругих колебаний, подключенный к генератору, и скважинный приемник упругих колебаний с усилителем, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления и регистрации, первый блок памяти, цифровую вычислительную машину, первый вход которой связан с выходом первого блока памяти, второй блок памяти, блоки синхронизации, ввода информации, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена схемой запуска, наземными передатчиком и приемником, цифро-аналоговым преобразователем, интерфейсами системы излучения и системы приема, времеамплитудным анализатором, мультиплексором, дополнительными скважинными приемниками с усилителями, дешифратором и устройством видеомультипликации, причем вход генератора связан с выходом схемы запуска, вход которой связан с выходом наземного приемника, соединенного радиоволновой связью с наземным передатчиком, вход которого связан с выходом цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с выходом интерфейса системы излучения, вход которого связан с первым выходом блока синхронизации, первый вход которого связан с выходом интерфейса системы приема, вход которого связан с выходом второго блока памяти, вход которого связан с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого связан с выходом времеамплитудного анализатора, вход которого связан с выходом мультиплексора, к входу которого через усилители подключены скважинные приемники упругих колебаний, второй вход блока синхронизации связан с первым выходом устройства управления, вход которого связан с первым выходом блока ввода информации, второй выход блока синхронизации связан с первым входом первого блока памяти, второй вход которого связан с выходом дешифратора, вход которого связан со вторым выходом блока ввода информации, второй выход устройства управления связан со вторым входом цифровой вычислительной машины, первый выход которой связан с входом устройства видеомультипликации, второй выход которой связан с устройством регистрации. 2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что времеамплитудный анализатор содержит демультиплексор, блок ключей и программатор, причем входом времеамплитудного анализатора является вход демультиплексора, выход которого соединен с первым входом блока ключей, ко второму входу которого подключен выход программатора, выход блока ключей является выходом времеамплитудного анализатора. 3. Станция по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что интерфейс системы приема и программатор времеамплитудного анализатора соединены между собой приемо-передающей связью.