Устройство выделения полезного сигнала при акустическом каротаже Советский патент 1983 года по МПК G01V1/48 

со

00 СХ)

ч

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, к аппаратуре акустического каротажа.

Для измерения параметров горных пород при акустическом каротаже используется ряд устройств, в которых основным узлом является узел слежения за произвольной фазой сигнала,. от которого зависит достоверность получаемых результатов.

Известно устройство слежения за произвольной фазой сигнала при акустическом каротаже, состоящее из трех одновибраторов, фантастрона, триггера, двух зарядно-разрядных схем, схемы И, нуль-органа С1;.

В том устройстве слежение за: выбранной фазой полезного сигнала осуществляется во временном окне, в котором наиболее вероятно ее появление.

Однако при сдвиге волновой артины, что происходит при изменении скорости упругой волны в породе, высока вероятность выдачи ложного сигнала о приходе отслеживаемой фазы вследствие присутствия помехи во временном окне.

Наиболее близким к изобретению является устройство, состоящее, из усилителя, выход которого соединен со входом порогового устройства, схемы выделения импульса момента излучения, двух формирователей, запоминающего устройства, измеритель ного триггера, схемы совпадения 2.

Признаком выделения полезного сигнала среди, помех является совпадение во времени расширенных импуль- сов порогового устройства за несколько периодов излучения. В реальных условиях время прихода полезного сигнала в смежных периодах его излучения изменяется. При этом заранее неизвестны ни величина его изменения, ни направление - в сторону увеличения или уменьшения времени прихода сигнала. Вследствие этого в устройстве используются расширенные импульсы, длительность кoтJppыx устанавливается вручную.

В случае, когда скорость упругой волны в породе изменяется слабо в течение нескольких периодов излучения, а плотность помех невысока, устройство достаточно помехоустойчиво.

Однако в противном случае помехоустойчивость устройства снижаетсяр так как становится возможным совпаение расширенных, импульсов помех ежду собой или импульса помехи с мпульсом полезного сигнала вразичных периодах излучения последнего. .

Целью изобретения является повыение помехоустойчивости устройства выделения полезного сигнала при акустическом каротаже.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство выделения полезного сигнала при акустическом каротаже, содержащее усилитель, выход которого соединен со входом 5 порогового устройстйа, схему И, вве девы полосовой фильтр, схема ИЛИ, схема И разрешения, одновибратор, формирователь, инвертор, а также не менее двух каналов, состоящих из 10 cxejNttj И канала, одновибратора канала, формирователя канала и линии задержки, при этом выход полосового фильтра подключен к входу усилителя, выход порогового устройства с подключен к первым входам схемы И канала, схемы И разрешения и схемы .

выходы :схем И канала соединены с входами одновибраторов канала, выход каждого из последних подключен к второму входу смены И через формирователь канала и последовательно соединенные схему ИЛИ, схему И разрешения, одновибратор, формирователь и ко вторым входам всех последующих схем И канала через линию задержки, 5 кроме того, выход первого одновибратора канала через инвертор соединён с .вторым входом первой схемы И канала.

Введение полосового фильтра и 0 схем сравнения временных промежутков между импульсами порогового устройства в течение одной волновой картины ведет к повышению помехоустойчивости устройства выделения полезного сигнала при акустическом ка.ротаже по сравнению с известными устройствами.

; На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на.фиг. 2 - устройство выделения полезного сигнала при акустическом каротаже для случая повышенной плотности помех, вариант.

В структурную схему в этом случае дополнительно введено п-1 число каскадов, содержащих идентичную схему И канала, одновибратор, формирователь.

Устройство выделения полезного сигнала содержит полосовой фильтр 1, 0 соединенный через усилитель 2 с пороговым устройством 3. Схема И 4 канала через одновибратор 5 канала соединена с формирователем б канала. Аналогично соединены схема И 7 второго канала, одновибратор 8 и формирователь 9. второго канала, схема И 10 третьего канала, одновибратор -11. и формирователь 12 третьего канала.; Однрвибратор 5 через инвертор is связан со схемой 0 и 4 и через линию 14 задержки - со схемой И 7 канала., а одновибратор 8 канала через линию 15 задержки - со схемой И 10. В свою очередь, формирователи б, 9 и 12 каналов через 5 схему ИЛИ 16, схему И 17 разрешения, одновибратор 18, формирователь 19 соединены со схемой И 20 - выходом устройства. Устройство работает следующим образом. Полезный сигнал и помехи, которые смогли пройти через полосовой фильтр 1, центральная частота которого равна частоте полезного сигнала, поступают на вход усилителя 2.. Пороговое устройство 3 формирует короткие импульсы перехода через по рог длительностью 2 мкс. Первый из этих импульсов вызывает срабатывание схемы И 4 канала, так как на другом ее входе есть разрешающее напряжение, снимаемое через инвертор 13 с одновибратора 5 канала, который запускается и запрещает сра батывание схемы И 4 канала. Задержа ный перепад напряжения с выхода одновибратора 5 подается на вторые входы схем И 7, И 10 канала. Время задержки равно длительности импульсов порогового устройства 3. Следующий импульс порогового устройства вызывает срабатывание схемы И 7 канала, так как на втором ее входе им ется выходное напряжение работающег одновибратора 5, являющееся для схе И 7 разреша ющим. Схема И 10 канала сработает и запустит одновибратор 11 в том случае, если на ее втором и третьем входах.будет разрешающее напряжение с выходов работающих од новибраторов 5 и 8. Таким образом, приходом очередного импульса порог вого устройства 3 сработает та из схем И 7, И 10, на входах которой в данный момент есть разрешающее напряжение с выходов предыдущих по счету одновибраторов канала. Длительность импульса одновибратора к нала равна периоду повторения поле ного сигнала минус половина длительности импульса порогового устрой ства. При срабатывании одной из схем канала, например И 7, запускается одновибратор 8 канала. Задним фронтом его импульса включается формирователь 9 канала, вырабатыва щий стробирующий импульс, поступающий через схему ИЛИ 16 на первый вход схемы И 17 разрешения. Длител ность импульса формирователя канала равна длительности импульса порогового устройства 3. Если в етробируемый промежуток времени на второй вход схемы И 17 разрешения приходит очередной импульс порогового устройства 3, то она сработает. Импульс с ее выхода запускает одновибратор 18, длитель ность импульса которого такая же, как у одновибратора канала. Формирователь 19 вырабатывает стробирую щий импульс такой же длительности. ак импульс порогового устройства 3-. сли с выхода посЛедн его на первый ход схемы И 20 поступает импульс стробируемое время, то с ее вы- ода будет снят импульс, задержаный относительно первого вступления полезного сигнала на время, равое двум периодам его повторения. Число каналов, каждый из котоых состоит из схемы И одновибраторгц ормирователя канала, иожет быть азличным. Количество каналов, рас- считывается, исходя из условия, чтобы к приходу очередного импульса порогового устройства хотя бы один из одновибраторов канала был в-неработающем состоянии. В этом случае не будет пропущен ни один импульс порогового усаройства. Если мы примем период повторения импульсов полезного сигнала равным 40 мкс, то это соответствует частоте излучения акустического сигнала 25 кГц, используемого в большинстве типов современной апларатуЕ л акустического каротажа. Пусть за время 40 мкс приходит 8 импульсов порогового устройства, что соответствует высокой плотности импульсов помех. Тогда необходимо иметь девять каналов, чтобы к приходу девятого импульса порогового устройства окончился импульс одновибратора 5 первого канала и он был бы готов к запуску. Одновибраторы . . остальных восьми каналов в это время работают. Таким образом, число каналов п в структурной схеме устройства (фиг. 2) должно быть равно девяти. Основным техническим преимуществом устройства Выделения полезного сигнала является более высокая помет; хоустойчивость по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения-, что обусловлено следующими факторами... Полосовой фильтр в устройстве снижает плотность помех. Поскольку выделение полезного сигнала, производится путем сравнения временных промежутков между импульсами порогового устройстваI создаваемыми как полезным сигналом, так и помехами, с периодом повторения только полезного сигнала, исключена возможность срабатывания устройства за счет совпадения двух импульсов помех.. Нет необходимости в учете изменения скорости упругой волны в процессе каротажа, поэтому импульсы порогового устройства, формирователей канала н формирователя значительно короче, чем расширенные импульсы в известном устройстве. Вследствие этого резко снижена вероятность срабатывания устройства за счет совпадения импульсов помех .и полезного сигнала. Оценим увеличение помехоустойчивости предлагаемого устройства выделения полезного сигнала по сравне ВИЮ с известным. Пусть в реальных условиях плотность вероятности распределения моментов первых пересечений уровня порога равна W(AT), причей W(AT; постоянна в определенном временном интервале, в котором ожидается приход полезного ..сигнала. Тогда вероятность появления пер- вого пересечения Р определяется через W(AT) и длительность стробирукадего импульса т. Р I строба WliJT), у tстроба устройства выделения полезHorS сигнала равно 2 мкс (J строба If строба известного устройства мо жет иметь значение 4,вмкоЛОГстроба 2 if МКС (t. строба 3). Соответств ющие этим стробам вероятности появпения первого пересечения обозначим р Prt, Р. Тогда повышение помехоус йчивости устройства выделения попезного сигнала по сравнению с про готипом определяется следующим образом™ t строба 2-W(AT) -24 g- Т строба l-w(dl) у строба 3 Т строба 1 Следовательно, вероятность срабатывания по. помехе предлагаемого устройства выделения полезного сигнала меньше, чем прототипа, в 2,4 6 раз. К техническим преимуществам устройства выделения полезного сигнала относится также автоматизация процесса выделения полезного сигнала В прототипе длительность импульса порогового устройства регулируется оператором в зависимости от ожидаемого времени вступления полезного сигнала в смежных периодах его излучения. При использовании устройства выделения полезного сигнала отпадает необходимость в повторном каротаже скважины для уточнения полученной информации. В результате уменьшается число спуско-подъемов скважинного прибора, сокращается время строительства скважин, обеспечивается строительство скважин в осложненных условиях.

УСТРОЙСТВО ВЦЦНЯЕНИЯ ПОЛЕЗ:-НОГО СИГНАЛА ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ КАРОТАЖЕ, содержащее усилитель, выход которого соединен с входом порогового устройства, и схему И, о т л и1ч а.ю д е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены полосовой фильтр, схема ИЛИ, схема И разрешения, одновибратор, формирователь,, инвертор, а также не менее двух каналов, состоящих из схемы И канала, одновнбратора канала, формирователя канала линии задержки, причем выход лелосового фильтра подключен к входу усилителя, выход порогового подключен к первым ехемы И канала, схемы И (я и схемы И, выходы схем И канала соединены с входами одновибраторов канала, выход каждого нз которых подключен к второму входу схекы И через формирователь канала и последовательно соединенные схему ИЛИ, схему И.разW решения, одновибратор, формирователь и ко вторым входам всех последующих схем И канала через линию задержки, кроме того, выход первого бдновибратора канала через инвертор соединен с вторым входом первой схемы И канала.

Фиг2