Устройство для акустического каротажа скважин Советский патент 1984 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, в частности к акустическому каротажу (АК) . При акустическом каротаже исполь зуются время распространения упругих колебаний в горных породах и коэффициент поглощения горными породами акустических колебаний, причем время распространения упругих колебаний определяется по первым вступлениям полезных сигналов; а коэффициент поглощения определяется как отношение амплитуды принятого сигнала к амплитуде излучаемого, причем амплитуда принимаемых сигналов должна превышать определенный уровень. Дальнейшее развитие методики обработки данных АК требует достоверной регистрации динамических параметров различных типов волн, что вызывает необходимость повьппать точность их измерения, обеспечить заданную достоверность результатов каротажа, а последнее.связано с длиной зонда скважинного прибора, что ведет к ухудшению условий записи временных параметров. Известно устройство акустического каротажа, в котором запоминаются временные интервалы превышения сигнала над заданным уровнем во вспомогательном блоке памяти. Перенос ранее зафик сированного интервала времени из вспомогательного блока памяти в изМерительный накопитель производится при условии, что время появления последую щих срабатываний порогового устройства совпадает с периодом излучаемого сигнала.. Таким образом, обеспечивается выделение полезного сигнала на фоне помех. Помехоустойчивость устройства определяется размерами доверительного интервала. Величина последнего опреде ляется из условия девиации частоты, . связанной с фильтрующими свойствами скважины, а также возможных фазовых искажений, обусловленных расцентровко прибора ; 1J. Недостатком этого устройства является значительная величина доверитель ного интервала, что снижает эффективность устройства. Известно также устройство для акустического каротажа скважин, содержаще усилитель, пороговое устройство, синхронизатор, блок памяти, первый и второй расширители, схему совпадения, промежуточный и измерительный триггеры, причем вход усилителя является входом устройства, выход усилителя соединен со входами порогового устройства и синхронизатора, первый выход последнего соединен с первым входом блока памяти, выход которого соединен с первым расширителем, выход последнего подключен к первому входу схемы совпадения, выход схемы совпадения соединен с первым входом промежуточного триггера, второй вход которого подключен к выходу расширителя, последний соединен со вторымвходом схемы совпадения, выход порогового устройства соединен со вторым входом блока памяти, второй выход синхронизатора соединен с первым входом измерительного триггераj вто,рой вход которого соединен с выходом промежуточного триггера, а выход измерительного триггера является выходом устройства. В данном устройстве сигнал акустического каротажа поступает на вход синхронизатора и порогового устройства. Синхронизатор вьщеляет импульс момента излучения, выводит измерительный триггер и управляет работой блока памяти. Импульсы срабатывания порогового устройства поступают .цля запоминания в блок памяти.Одновременно с выхода блока памяти импульсы от сигнала предьщущего цикла излучения через расширитель поступают на вход схемы совпадения. На второй вход схемы совпадения поступают импульсы со второго расширителя, который запускается непосредственно от импульсов порогового устройства. Признаком обнар тжения первых вступлений полезного сигнала на фоне помех является одновременное поступление на схему совпадения упомянутых импульсов, расширенных с учетом возможного изменения временного интервала прихода полезного сигнала от одного цикла излучения к другому. Сигнал со схемы совпадения поступает на вход установ ки нуля промежуточного триггера, а импульс С выхода второго расширителя устанавливает его в 1 и тем самым устанавливает в О измерительный триггер. Устройство обладает удовлетвориельной помехоустойчивостью, так вероятность совпадения помехи в двух циклах излучения на доверительном интервале / 10 мкс, незначительна 2 J Однако эффективность устройства значительно снижается, если в сигнал присутствует ст ,ионарная помеха, например наводка от сигнала момента излучения, наводка от импульсов блокировки и т.д. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для акустического каротажа сква жин, содержащее усилитель, соединенный входом со входной шиной устройст ва,пороговое устройство и синхронизатор, соединенные входами с выходом усилителя, блок памяти, схемы совпадения и блок, регистрации, а также тр гер, промежуточный триггер и измерительный триггер, первый и второй рас шнрители и формирователь. В известном устройстве сигнал АК, состоящий из импульса момента излучения, помехи и сигнала продольной волны, поступает через усилитель на входы синхронизатора и порогового устройства. Синхронизатор выделяет импульс момента излучения и управляет работой блока памяти. Пороговое устройство формирует последовательность импульсов, соответствующих переходан через нулевой уровень сигнала АК, которые поступают на вход блока памяти для запоминания. И пульсы с выхода порогового устройства поступают также на единичный выход триггера, который формирует последовательность импульсов. После окончания полезного сигнала синхронизатор выдает команду на выход из блока памяти информации в виде обратной последовательности ранее записанных импульсов, которые поступают на нулевой вход триггера, а так же на входы формирователя и второй схемы совпадения. Формирователь вырабатывает импульс, длительность которого, определяет интервал времени окна с задержкой относительно запускающего импульса на время, не правышающее половины периода принимаемого сигнала TQ, равное ЗаА 0.5 - 0,9 То/2, тогда длительность окна способ- , ствует интервалу времени t/e - 0,5 Т(/2. Импульсы формирователя окна поступают на второй вход второй схемы совпадения, на первый вход которой поступают импульсы с выхода триггера, а на ее выходе появляются импульсы, совпадаю1цие по времени с доверительным интервалом и соответствующие отрицательным переходам через нулевой уровень волновой картины сигнала АК. Импульсы с выхода второй схемы совпадения поступают на третий вход блока памяти для их фиксации. В результате в блоке памяти остается информация в виде последовательности импульсов, соответствующая полезному сигналу. Повьшенйе помехоустойчивости достига-ется за счет низкой вероятности появления помехи с частотой, равной частоте сигнала, или совпадения ее по времени с доверительным окном. Фронтом импульсов с выхода первой схемы совпадения устанавливается в единичное i состояние промежуточный триггер, сброс которого осуществляется задним фронтом импульсов с выхода второго расширителя. Измерительный триггер устанавливается в единичное состояние импульсами с выхода синхронизатора, а обнуляется импульсами с выхода промежуточного триггера. Длительность импульса на выходе измерительного триггера и определяет время распространения продольной волны в породах исследуемого участка скважиныТЗ J. Однако анализ диаграмм АК, полученных с использованием известного устройства, показывает на.неоОходимость дальнейшего повышения помехоустойчивости устройства, что особенно важно в каменноугольных провинциях, где условия работы осложняются из-за значительной трещиноватости пород, . сложности формы ствола скважины и порой ограниченных мощностей пластов, необходимос,ть повьш1ения точности и достоверности результатов каротажа, что вызвано ограничением длины зонда. , Цель изобретения - повьшение точности и дост оверности акустического каротажа. Указанная цель достигается тем, что в устройство для акустического каротажа скважин, содержащее усилитель, соединенный входом с входной шиной устройства, пороговое устройство и синхронизатор, соединенные входами с выходом усилителя, блок памяти, схемы совпадения, и блок регистрации, введены преобразователь аналог-код, соединенный входом с выходом усилителя, преобразователь временной интер вал-код, соединенный первым входом с первым вькодом синхронизатора, вторьи входом с выходом порогового устройства, а выходами с инфо;рмационными входами блока памяти, блок поиска экстремальных значений параметра, соединенный входом управления с вторым выходом синхронизатора, информационными входами с выходами преобразователя аналог-код выходами вывода адреса с адресными входами блока па-мяти, а выходами вьшода кода экстремального значения параметра поразряд но с первыми входами схем совпадения которые объединены в матрицу, а выходами вывода адреса с адресными входам блока памяти, цифровой фильтр, соединенный информационными входами с выхо дами блока памяти, выходом управления со вторыми входами схем совпадения и входами обнуления блока поиска экстремальных значений параметра н бло ка памяти, и два дешифратора, первый из KOTdpbK соединен входами с выходами схем совпадения, а второй с информ, ,;1;ионными выходами цифрового фильтра соответственно, а выходами - с информационными входами блока регистрации, вход управления которого соединен с вторым выходом синхронизатора.. , На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит усилитель 1, Соединенный входом со входной клеммой устройства, преобразователь ан лог-код 2, пороговое устройство 3, и синхронизатор 4, соединенные входом с выходом усилителя 1, преобразователь временной интервал-код 5, сое;.диненньй первым входом с первым выеодом синхронизатора 4, а вторым вхо дом - с выходом порогового устройства 3, блок 6 поиска экстремальных значений параметра, соединенньй информационными входами с выходами преобразователя аналог-код 2, а входом управления - с вторым выходом синхронизатора 4, блок 7 памяти, соединенный информационными входами с выходами преобразователя временной и тервар-код 5, а адресными входами с выходами вывода адреса экстремального значения параметра блока 6 поиска экстремальных значений параметра, цифровой фильтр 8, соединенный входами с выходами блока 7 памяти, а. выходом управления - со входами обнуления блока 6 поиска экстремальных значений параметра и блока 7 памятй, cxetoi 9 совпадения (матрица схем совпадения/, соединенные первыми входами поразрядно с выходами вывода экстремального значения параметра блока 6 поиска экстремальных значений параметра, а вторыми входами с выходом управления цифрового фильтра 8, первый Дешифратор 10, соединенный входами поразрядно с выходами схем 9 совпадения, второй дешифратор 11, соединенный входами поразрядно с выходами цифрового фильтра 8 и блок 12 регистрации, соединенный входом управления со вторым выходом синхронизатора 4, а информационными входами с выходами дешифраторов 10 и 11. Устройство работает следующим образом. По каждому зондирующему акустическому импульсу на вход усилителя 1 с акустического преобразователя (не показан) поступает сигнал акустического каротажа,представляющий собой сумму импульсов момента излучения, помехи и полезного сигнала, причем импульсы момента излучения и полезного сигнала априори известные величины, период, амплитуда и задержка во времени которых на вход усилителя 1 подчиняются известньм законам, а импульсы помехи по амплитуде и периоду следования носят случайньй характер. Усилитель 1 усиливает суммарный сигнал, который поступает на входы преобразователя аналог-код 2, поро гового устройства 3 и синхронизатора 4. Преобразователь аналог-код 2 каждый импульс входного сигнала, начиная, с заданного порога его амплитудного значения, измеряет, и на его выходе последовательно во времени в параллельном двоичном коде выводится информация об.амплитудном значении. Пороговое устройство 3, также начиная с заданного значения порога, выводит последовательность импульсов в аналоговой форме, а синхронизатор 4 срабатывает только на импульсы момента излучения, причем на его первом выходе появляются импульсы синхронно и в реальном масштабе с импульсами момента излучения, а на втором выходе - синхронно, но со сдвигом по времени. Преобразователь временной интервал-код 5 передние фронты импульсов с выхода синхронизатора 4 использует в качест ве нуля отсчёта времени, а передние фронты импульсов с выхода порогового устройства 3 формируют моменты оконч ния временных интервалов так, что на выходе преобразователя временной интервал-код 5 образуется серия временных кодов, по числу равных числу импульсов на выходе порогового уст- . ройства 3. Блок 6 поиска экстремальных значений параметра к моменту при хода импульса со второго выхода синхронизатора 4 в своей оперативной памяти фиксирует число кодов, равное числу импульсов на выходе усилителя, причем значение каждого кода пропорционально амплитудам указанных им пульсов, а в блоке 7 памяти к этому моменту зафиксированы коды временных интервалов. По импульсу управления со второго выхода синхронизатора 4 в блоке 6 поиска экстремальных значений параметра определяется максимально большой код и его адрес в , оперативной памяти, который с адресных выходов блока 6 поступает в блок 7 памяти, откуда выводится на входы цифрового фильтра 8 код временного интервала, соответствующий м мен.ту поступления на вход устройства импульса с максимальной амплитудой. Значение экстремально большого кода с информационных выходов блока 6 поступает поразрядно на пер вые входы матрицы схем 9 совпадения Цифровой фильтр 8 сравнивает вновь поступивший код интервала времени с ранее записанным в его оперативной памяти и в случае их равенства на выходе управления вырабатывается импульс, служащий управляющим сигналом для матрицы схем 9 совпадения, по которому код амплитуды экстремально108 . го импульса поступает на входы дешифратора 10, а код временного интервала, соответствующий моменту прихода импульса с максимальной амплитудой, поступает на входы дешифратора 1t. Импульс со второго выхода синхронизатора 4 обнуляет содержимое блока 12 регистрации (в блоках регистрации индикаторного типа) или подготавливает поле регистрации (в блоках с записью информации на носитель), а с задержкой во времени значения амплитуды и временного интервала с выходов дешифраторов 10 и 11 в десятичной форме заносятся в блок 12 регистрации. В случае неравенства очередного и предьщущего кодов временных интервалов цифровым фильтром 8 импульс управления с его выхода открывает схемы 9 совпадения, и код интервала времени не выводится, блоком 12 регистрации фиксируется отказ . В предлагаемом устройстве доверительный интервал составляет половину младаего разряда кода интервалов времени, и сокращается с повышением разрядности преобразователя интервал времени-код, так при шести разрядах он сравнивается по величине с доверительным интервалом известного устройства. Кроме того, устройство не требует жесткой взаимной синхронизации большого числа узлов и блоков, осуществляет принцип накопления и сравнения не аналоговых величин, а дискретных кодов, что такзке значительно повышает помехоустойчивость устройства, точность и достоверность результатов АК, а главное - обеспечивает обследование скважин с ограниченной мощностью и повышенной трещиноватостью пород. Представление интерпретатору. кроме значения интервала времени и значения зatyxaния- сигнала повышает эффект интерпретации.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЛОИН, содержащее усилитель, соединенный входом с входной шиной устройства, пороговое .устройст-. во и синхронизатор, соединенные .входами с выходом усилителя, блок памяти, схемы совпадения и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности каротажа, в него введены преобразователь аналог-код, соединенный входом с выходом усилителя, преобразователь временной интервалкод, соединенный первым входом с первым выходом синхронизатора, вторым входом с выходом порогового устройства, а выходами с информационными входами блока памяти, блок поиска экстремальных значений параметра, соединенный входом управления с вторым выходом синхронизатора, информационными входами с выходами.преобразователя аналог-код, выходами вывода адреса с адресными входами блока памяти, а выходами вывода кода экстремального значения параметра поразрядно с первыми входами схем совпадения, которые объединены в матрицу, цифровой фильтр, Соединенный информационными входами с выходами блока памяти, выходом уп- j равления с вторыми входами схем совпадения и входами обнуления блока поиска экстремальных значений параметра и блока памяти, и два дешифратора, первый из которых соединен входами с; с выходами схем совпадения, а второй с информационными выходами цифрового фильтра соответственно, а выходами с информационными входами блока ре00 гистрации, вход управления которого vl соединен с вторым выходом синхронисо 4 о затора .