Устройство для акустического каротажа скважин Советский патент 1985 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к геофизическим исследованиямскважин акусти ческим методом. Известна аппаратура л,пя акустиче кого каротажа, в которой коэффициен усиления в скважинном снаряде регул руется автоматически путем подачи све ху сигнала в виде постоянного напряже,иия получающегося в результате срав нения амплитудь, пришедшего на поверхность сигнала с опорным уровнем ГО. Недостатком устройства является невозможность производить количест|венные измерения динамических параметров акустического сигнала, так как отсутствует информация о коэффи циенте передачи, установленном в данный момент времени. Известно также устройство,в кото ром для расширения динамического ди пазона канала передачи в скважинном снаряде применена мгновенная дискретная регулировка усиления, при ко торой коэффициент передачи скачком уменьшается в дня раза при достиже нии амплитудой сигнала заданного по рогового уровня f2j. Недостатком устройства является трудность в восстановлении на повер ности первоначальной формы сигнала, вследствие чего количественные изме рения его динамических параметров оказываются невозможными. Известно также устройство для акустического каротажа скважин, при дип работы которого заключается в том, что в нем. для дистанционного измерения с поверхности коэффициент усиления в скважинном снаряде вниз посылается дополнительный импульс. Внизу отрезок времени между этим импульсом в момент излучения акустического сигнала преобразуется в постоянное напряжение, которое и управляет коэффициентом передачи : усилителя з . Недостатком данного устройства является аналоговый принцип регулирования коэффициента передачи, характеризующийся низкими линейностью помехоустойчивостью и термостабильностью, вследствие чего истинный коэффициент усиления известен с большой погрешностью. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой ство каротажа скважины, содержащее соединенные каротажным кабелем скважинный прибор и наземную аппаратуру, включающую в себя узел связи с кабелем, блок выделения синхроимпульсов, измеритель амплитуды сигнала и кодирующий блок, при этом выход блока связи с кабелем соединен с информационными входами измерителя амплитуды сигнала и блока выделения синхроимпульсов, выход измерителя амплитуд соединен с информационным входом кодирующего блока, а выход блока вьщеления синхроимпульсов - с запускающими измерителя амплитуды сигнала и кодирующего блока, скважинный прибор включает в себя излучатель акустических сигналов, формирователь тактовых импульсов и включенные последовательно приемник акустических сигналов, аттенюатор, усилитель и блок связи с кабелем, при этом у формирователя токовых импульсов первый выход связан с излучателем акустических сигналов, второй - с первым входом, а вход - с первым выходом блока связи с кабелем. В скважинном снаряде между приемником и усилителем стоит аттенюатор, состоящий из нескольких последовательно соединенных ячеек, каждая из которых включается в цепь при помощи реле управляемого с поверхности по отдельной жиле. Автоматическое переключение реле осуществляется кодирующим устройством в зависимости от соотношения амплитуды принимаемого сигнала с двумя опорными уровнями постоянного напряжения. Один из них соответствует максимально возможному неискаженному сигналу, который может быть передан на поверхность, а другой - минимально допускаемому, при котором отнощение сигнала к шумам в линии связи еще не выходит за допустимые пределы. В зависимости от соотношения ампитуды принимаемого сигнала с этими орогами вниз подается соответствуюая комбинация сигналов для включеия реле. Изменение этой комбинации роисходит до тех пор, пока амплитуда пришедшего сигнала не окажется заданном интервале 4 J. Недостатком известной системы явяется то, что для ее реализации требуется увеличение числа жил в кабеле. так как каждая ячейка аттенюатора управляется отдельно. Целью изобретения является повышение точности и помехозащищенности измерения динамических и кинематических параметров сигналов при акустическом каротаже. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее соединенные каротажным кабелем сква жинный прибор и наземную аппаратуру, включающую в себя узел связи с кабелем, блок выделения синхроимпульсов, измеритель амплитуды сигнала и кодирующий блок, в которой выход блока связи с кабелем соединен с ин формационными входами измерителя амплитуды сигнала и блока выделения синхроимпульсов, выход измерителя амплитуд соединен с выходом аппаратуры и с информационным входом кодирую щего устройства, а выход блока выдел ния синхроимпульсов - с запускающими входами измерителя амплитуды сигнала и кодирующего блока, а .скважинный прибор включает в себя излучатель акустических сигналов, формирователь токовых импульсов и включенные последовательно приемник акустических сигналов, аттенюатор, усилитель и блок связи с кабелем, при этом у фор мирователя токовых импульсов первый выход связан с излучателем акустичес ких импульсов, второй - с первым вхо дом, а вход - с первым выходом блок связи с кабелем, в скважинный снаряд дополнительно введены формирователь импульсов сдвига, сдвигающий регистр и запоминающее устройств, в наземную аппаратуру дополнительно введены фор мирователь импульсов сдвига, сдвигаю щий регистр, и селектор-мультиплексер, а в скважинный прибор дополнительно введены формирователь импульсов сдвига, сдвигающий регистр и запоминающее устройство, при этом в скважинном приборе у формирователя импульсов сдвига вход соединен с пер вым выходом блока связи с кабелем, а выход - с синхронизирующим входом регистра сдвига, у которого информа ционный вход соединен с вторым выходом формирователя токовых импульсов, а у запоминающего устройства управляющий вход соединен с вторым выходом блока связи с кабелем, входные шины - с выходом регистра сдвига, а выходные шины - с управляющими входами аттенюатора, а в наземной аппаратуре вход формиро-.вателя импульсов сдвига связан с источником питающего напряжения, а выход - с синхровходом регистра сдвига, адресные шины селекторамультиплексора соединены с выходом кодирующего блока, информационные шины - с выходами регистра сдвига, а выход его соединен с вторым входом блока связи с кабелем, при этом информационный вход сдвигающего регистра соединен с выходом блока выделения синхроимпульсов. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства: на фиг. 2 временные диаграммы на выходах основных блоков. Схема включает в себя наземную аппаратуру 1, скважинный снаряд 2, каротажный кабель 3, блок 4 связи с кабелем, блок 5 выделения синхроимпульсов, измеритель 6 амплитуды сигнала, кодирующее устройство 7, формирователь 8 импульсов сдвига, сдвигающий регистр 9, формирователь 10 импульсов сдвига, сдвигающий регистр 11,генератор 12 токовых импульсов излучатель 13 акустических СИ1- налов, селектор-мультиплексер 14, блок J5 связи с кабелем,запоминающееустройство 16, аттенюатор 17, приемник 18 акустических сигналов и усилитель 19. Устройство работает следующим образом. Пришедшие в наземную аппаратуру 1 из скважинного снаряда 2 по каротажному кабелю 3 акустический сигнал и синхроимпульсы отделяются в блоке 4 связи с кабелем от напряже-. ния питания и поступают в блок 5 вьщеления синхроимпульсов. Эти импульсы в скважинном снаряде 2 вырабатываются генератором 12 тактовых импульсов путем деления частоты питающей сети, поэтому они жестко связаны с ней по фазе и соответствуют, например, переходу через ноль (фиг.2,. эпюры 20 и 21).: Выделенные и сформированные по длительности в блоке 5 синхроимпульсы 22 поступают на запуск измерителя 6 амплитуды сигнала и кодирующего устройства 7. Напряжение питания, подаваемое через блок 4 связи с кабелем в скважинный снаряд 2, подается также на ормирователь 8 импульсов сдвига, редставляющий собой компаратор с поогом срабатывания несколько мень- 5 П1ИМ ям-шштуды питающей сети (эпюры 20 и 23), Получающиеся на его выходе импульсы 23, поступают на синхровход сдвигающего регистра 9. При этом в момент подачи на его информационный вход синхроимпульса в первую ячейку записана единица, которая затем, с частотой сети,начинает сдвигаться по разрядам. На выходах регистра при этом появляются импульсы, задержанны друг относительно друга на период напряжения питания (эпюры 24-26). Точно такая же , состоящая из формиротзателя 10 сдвигающих импульсов и сдвигающего регистра 1 собрана в скважинном снаряде 2. Отличие в работе этих схем может состоять только в том. что порог сра батывания формирователя 0 импульсов сдвига, для увеличения помехоустойчивости, может быть выбран ниже, чем в формирователе 8 импульсов сдвига. Таким образом, на поверхности и в скважинном снаряде импульсы на одно именнЕ,1х выходах шинах сдвигающих ре1истров 9 и 1 1 (эпюры 24-26 и 27-29 совпадают по времени, так как запись единицы в их первые разряды происходит по команде, поступающей с одного того же блока 12 формирования токо вых импульсов, возбуждаемый излучатель 3, а сдвиг ее по разрядам происходит синхронно с частотой питающей сети (эпюры 22 и 30 ). Выходы сдвигающего регистра 9 сое динены с информационными входами селектора-мультиплексора 14, при этом на выход последнего проходит сигнал с той информационной шины, номер которой совпадает с числом, присутствующим на его, адресных шинах. Этот выходной сигнал через блок 4 связи с кабелем, в полярности, противоположной синхроимпульсам (эпюра 211 поступает вниз, где отделяется в блока 15 связи с кабелем от остальных сигналов и подается затем на синхровход запоминаюа1его устройства 16, коTODoe по его команде запом1-шт ту кодовую комбинацию, которая сутдествует в данный момент времени на его входах Выходные щины запоминающего уст- . ройства 16 связаны с управляющими входами аттенюатора 17, коэффициент передачи которого зависит от кода на них. TaicHM образом, изменяя кодовую комбинацию на адресных шинах селектора-мультиплексора 14 можно менять 99 коэффициент передачи сигнала с приемника акустических сигналов 18 на вход усилителя 19. Сигнал, усиленный в нем через блок связи с кабелем 15 и каротажный кабель 3, поступает на поверхность, где в измеритель 6 амплитуды сигнала измеряются его динамические характеристики. Напряжение с выхода измерителя 6 амплитуды сигнала прямо пропорциональное амплитуде или энергии измеряемой волны, подается на входы кодирующего устройства 7, где оно .,: сравнивается с опорными напряжениями АМИН равные соответственно максимально и минимально допустимой величине принимаемого сигнала. Кодирующее устройство работает следующим образом. Если входной сигнал меньше А.,,. ; кодовая комбинация на выходе кодирующего устрой.ства начинает каждые несколько тактов увеличиваться на единицу, а если больше А д -уменьшается. Соответственно начинает изменяться и номер шины сдвигового регистра 9, с которой сигнал проходит на выход селектора-мультиплексора 14. Импульс с выхода селектора-мультиплексора 14, через блок 4 связи с кабелем поступает затем в скважинныи снаряд и вызывает запись определенного числа в запоминающем устройстве 16. Порядок подключения управляющих шин аттенюатора 7 к выходам запоминающего устройства 16 выбран таким, чтобы при увеличении числа на выходе кодирующего устройства 7 происходило уменьшение затухания в аттенюаторе. При такой коммутации процесс регулирования продолжается до тех пор, пока амплитуда выходного сигнала не окажется в интервале между ллмкс мин Использование предлагаемого устройства позволяет организовать автоматическую дискретную регулировку коэффициента усиления сигнала в скважинном снаряде без увеличения числа жил в каротажном кабеле. Благодаря этому значительно расширяется динамический диапазон, в котором может быть передан сигнал на поверхность, а следовательно, увеличена точность измерения его динамических характеристик.

Jfcwa на

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН, содержащее соединенные каротажным кабелем скважинг. ный прибор и наземную аппаратуру, включающую в себя узел связи с кабелем, блоквыделения синхроимпульсов, измеритель амплитуды сигнала и кодирующий блок, при этом выход блока связи с кабелем соединен с информационными входами измерителя амплитуды сигнала и блока выделения синхроимпульсов, выход измерителя амплитуд соединен с выходом аппаратуры и с информационным входом кодирующего блог ка, а выход блока выделения синхроимпульсов - с запускающими входами измерителя амплитуды сигнала и кодирующего блока, скважинный прибор .включает в себя излучатель акустических сигналов, формирователь токовых импульсов и включенные последов«(г тельно приемник.акустических сигналов, аттенюатор, усилитель и .блок связи с кабелем, при этом у формирователя токовых импульсов первый выход связан с излучателем акустических сигналов , второй - с пе.рпым входом, а вход . - с первым выходом блока связи с кабелем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и помехозащищенности измерения динамических и кинематических параметров сигналов при акустическом каротаже, в наземную аппаратуру дополнительно введены формирователь импульсов сдвига, сдвигающий регистр и селектор-мультиплексор, а в скважинньй прибор дополнительно введены формирователь ючпульсов сдвига, сдвигающий регистр и запоминающее устройство, при этом в скважинном приборе у формирователя (Л импульсов сдвига вход соединен с первым выходом блока связи с кабелем, а вьпсод - с синхронизирующим входом регистра сдвига, у которого информационный вход связан с вторым выходом формирователя токовых импульсов, а у запоминающего устройства управлякядий СП вход соединен с вторым выходом блока связи с кабелем, входные шины - с вы4 ходом регистра сдвига, а выходные СО QD шины - с управляющими входами аттенюатора, а в наземной аппаратуре вход формирователя импульсов сдвига связан с источником питающего напряжения, а выход - с синхровходом регистра сдвига, адресные шины селектора-мультиг плексора соединены с выходом кодирующего блока, информационные шины - с выходами регистра сдвига, а выход его соединен с вторым входом блока связи с кабелем, при этом информационный вход сдвигающего регистра связан с выходом блокавьделения синхроимпульсов .i

Л ,

ILn

Ч- /

10

L

rz