Способ коротажа скважин акустическим зондом и аппаратура для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01V1/44 

2, Аппаратура для каротажа скважи акустическим зондом, содержащая скаа жинный снаряд с электронным блоком и акустическим зондом, имеихцим излуча тель и приемник упругих колебаний, и соединенный со скважинным снарядом каротажным кабелем наземный пульт с устройством управления и сИМхронизации, аналого цифровым преобразова . телем, оперативным запоминающим уст ройством и аналоговым измерителем, при этом входы устройства управления и синхронизации и аналого-цифрового преобразователя подсоединены к каротажному кабелю, а второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с вьпсодом устройства управления и синхронизации, отличающаяся тем, что в наземный пульт аппаратуры дополнительно введены счётчик реального времени, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство, схема вычитания кодов и цифроаналоговый преобразователь, причем выход аналого-цифрового преобразователя через коммутационный элемент связан с информационными входами перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства и одним из входов схемы вычитания кодов, выход перепрограммируемого постоянного запоминакнцего устройства под-. ключен к второму входу схемы вычитания кодов, выход схемы вычитания кодов соединен с входом цифроаналогового преобразователя и информационными входами оперативного запоминакг щего устройства, адресные входы перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства и оперативно го запоминающего устройства подключе ны к выходу счетчика реального времени, вход которого подключен к выходу устройства управления и синхронизации, .выход цифроаналогового преобразователя подключен к входу аналогового измерителя.

1. Способ каротажа скважин акустическим зондом, включающий импульсное возбуяздение упругих колебаний излучателем зонда, прием с помощью приемника зонда, преобразование в электрический сигнал и определение параметров упругих колебаний после их прохождения через исследуемые участки стенок скважины, о т л и - чающийся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых пород, до опускания зонда в скважину его помещают в заполненную жидкостью емкость, при этом зазор между зондом и стенками емкости превышает максимальный диаметр скважины, импульсно возбуждают излучатель зонда, принимают и преобразовывают в электрический сигнал с помощью приемника зонда паразитные колебания, пришедпше от излучателя по корпусу зонда, записи вают этот сигнал в память, а из сигналов, получаемых при прохождении зонда в скважине, в каждом цикле повременно вычитают записанный в памяти сигнал от паразитных колебаний, измерение же параметров упругих колебаний производят по полученному раэ ностному сигналу. Од СС N9

Изобретение относится к промыслово-геофиэическим исследованиям скважин акустическими методами.

Известен способ каротажа скважин акустическим зондом, при котором возбуждают в скважине упругие колебания и, после прохождения этих колебаний по участкам пород, образующи стенки скважины, принимают эти колебания и преобразовывают в соответствую щий электрический информационный сигнал - пакет электрических колебаний, временные и амплитудные характеристик и частотный спектр которого зависят от 4я{зических свойств пересекаемых скважииойвород. По принятому сигналу определяют кинематические и динамичес кие параметры распространяюпщхся по породе упругих колебаний и соответственно характеристики пересекаемых скважиной пород.

В аппаратуре, реализующей этот способ, возбуяодение, прием и преобразование упругих колебаний осуществляется с помощью электроакустических преобразователей (соответственно излучателей и приемников), явяющихся основными функциональными элементами акустического зонда, а ценка параметров сигнала осуществляется с помощью наземного аналогового измерительного устройства СЗНедостатком способа является невы сокая достоверность получаемой информации в связи с влиянием искажающих факторов, например шумов от движения зонда, нарушения центрирования, кавернозности и др.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ согласно которому с Помощью излучателя возбуждают упругие колебания, а после прохождения колебаний по участку стенок скважины прижимают их приемником и преобразовывают в электрический информационный сигнал. Затем

о ЭТОМУ сигналу непосредственно в процессе каротажа с помощью аналогов вого измерителя определяют кинематические и динамические параметры уп ругих колебаний и регистрируют зависимости этих параметров от глубины виде аналоговых кривых в качестве экспре с с-информации. Одновременноw информационный сигнал оцифровывают с помощью быстродействующего анало го-цифрового преобразователя, запуск которого осуществляется устройством управления и синхронизации, С выхо да аналого-цифрового преобразователя сигнал в виде последовательного ряда двоично кодированных отсчетов поступает непосредственно или после про- межуточной цифровой магнитной записи на специализированный процессор или ЭВМ, где он дтодвергается обработ ке по специальной программе, обес печивающей уменьшение влияния ис кажающих факторов, обусловленных условиями измерений в скважине. Полученная в результате обработки информация является более достоверной и может быть использована для выдачи окончательного заключения о характеристиках пересекаемых скважиной пород 2. Недостаток известного способа обусловлен тем обстоятельством, что при его использовании сохраняются искажения полезного информационного сигнала, связанные с частичным прохождением возбужденных излучателем колебаний, не только в окружающей зонд среде, но и непосредственно по конструкции самого зонда на участке между излучателем и приемником. Паразитный сигнал от этих колебаний, накладываясь на полезный информативный сигнал, вносит существенные погрещности в результаты измерений, особенно в породах с низкими скоростями распростр-аления упругих колебаний, когда имеет место относительно большая задержка времени прихода несущих информацию упруги колебаний по отношению к более ранне и потому ошибочно фиксируемому в качестве полезного паразитному сигналу по конструкции зонда. Этим самым огр ничивается- диапазон исследуемых поро в которых может быть получена до товерная информация. Введение между из лучателем и приемником элементов аку стической изоляции (.отверстий, щелей поглощающих материалов) не обеспечив ет удовлетворительного решения пробл мы и в то же время существенно ослояг няет конструкцию зонда и снижает ее механическую прочность. Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых пород. Поставленная цель достигается тем что согласно способу каротажа скважи акустическим зондом, включающему импульсное возбуждение упругих колебаний излучателем зонда, прием с помощью приемника зонда, преобразование в электрический сигнал и оценку параметров упругих колебаний после их прохождения через исследуемые участки стенок скважины, до опускания зонда в скважину его помещают в заполненную жидкостью емкость, при этом зазор между зондом и стенками емкости превьг шает максимальный диаметр скважины, импульсно возбуждают излучатель зонда, принимают и преобразовывают в электрический сигнал с помощью приемника зонда паразитные колебания, распространяющиеся непосредственно от -излучателя по корпусу зонда, записывают этот сигнал в памйть, а из сигналов, получаемых при прохождении зонда в скважине, в каждом цикле повременно вычитают записанный в памяти сигнал от паразитных колебаний, оценку же параметров упругих колебаний производят по полученному разностному сигналу. Аппаратура для каротажа скважин акустическим зондом, содержащим сква- жинный снаряд с электронным блоком, и акустическим зондом, имеющим излучатель и приемник упругих колебаний и соединенный со скважинным снарядом каротажным кабелем наземный пульт с устройством управления и синхронизации, аналого-цифровым преобразователем, оперативньм запоминающим устройством и аналоговым измерителем, при этом входы устройства управления и синхронизации и аналого-цифрового преобразователя подсоединены к каротажному кабелю, а второй вход аналого-цифрового преобразователя соединены с выходом устройства управления и синхронизации, дополнительно содержит в наземном пульте, счетчик реального времени, перепрограммирувмое постоянное запоминану щее устройство, сйему вычитания кодов и цифроанапоговый преобразователь, причем выход аналого-цифрового преобразователя через коммутационный элемент связан с информационными входами перепрограммируемого постоянного запоминакхцего устройства и одним из входов схемы вычитания кодов, выход перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства подключен к второму входу схемы вычитания кодов, выход схемы вычитания кодов сое динен с входом цифроаналогового пре обраэователя и информационными входа ми оперативного запоминающего устро ства, адресные входы перепрограмми руемого постоянного запоминающего устройства и оперативного запоминаю щего устройства подключены к выходу счетчика реального времени, вход ко .торого подключен к выходу устройства управления и синхронизации, выход цифроаналогового преобразователя подключен к входу аналогового изме рителя. На фиг. 1 изображена блок-схема аппаратуры, реализующей способ; на фиг. 2 эпюры сигналов-i Устройство содержит скважинный снаряд и наземный пульт. Скважинный снаряд состоит из электронного блока I и акустического зонда 2, основными функциональными элементами кото рого являются излучатели 3 и 4 упру гих колебаний и приемник 5. Основным функциональными элементами наземного

пульта являются устройство 6 управления и синхронизации, аналого-цифровой преобразователь 7, счетчик 8 реального времени, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройст во 9, схема 10 вычитания кодов, ком мутационный элемент П, оперативное запоминающее устройство 12, цифроаналоговый преобразователь 13 и аналоговый измеритель 14. Электронный блок 1 скважинного прибора через каротажный кабель соединен с устройством 6 управления и синхронизации и аналого-цифровым преобразователем 7 наземного пульта. Устройство 6 управления и синхронизации подключено к входу счетчика реального времени и входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя 7. Счетчик В реального времени подключен к адресным входам перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 9 и оперативного запоминающего устройства 12. Выход аналого-цифрового преобразователя 7 подключен через коммута. ционный элемент 11 в зависимости от состояния его контактов к информационным входам перепрограммируемого постоянного запоминающего устрдйства 9 или к одному из входов схемы 10 вычитания кодов. Выход перепрограммируемого постоянного запоминающего 11

скоростью распространения упругих колебаний и кончая рыхлыми породами, скорость в которых низкая, приближающаяся к скорости упругих колебаний в А6 устройства 9 подключен к второму входу IО вычитания кодов. Выход схемы 10 вычитания кодов соединен с входом цифроаналогового преобразователя 13 и информационными входами оперативного запоминающего устройства 12. Выход цифроаналогового преобразователя 13 подключен к входу аналогового вычислителя 14. Способ реализуется следующим образом. Излучатели 3 и 4, возбуждаемые поочередно токовыми импульсами генератора, расположенного в электронном блоке 1, излучают в окружающую среду серии упруги : колебаний 15., которые с задержкой, соответствующей времени их распространения, воспринимаются приемником 5 и преобразовьшаются в электрический сигнал. Временное положение поступившего сигнала определено интервалом ожидания t, в течение которого может поступить информация о пород 1х, начи- ная от самых плотных -с наибольшей буровой жидкости. Рабочий цикл, в течение которого осуществляется возбуждение упругих колебаний каждым излучателем и их полное затухание, определяется временным интервалом между моментами возбуждения ближнего и дальнего (по отношению к приемнику), излучателей. После усиления в электронном блоке 1 этот электрический сигнал, а также импульсы синхронизации, соответствукшще моментам срабатывания излучателей, по яошам каротажного кабеля поступают в наземный пульт соответственно на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 7 и вход блока 6 управления и синхронизации. До опускания акустического зонда скважинного снаряда в скважину коммутационный элемент 11 устанавливается в положение, при котором аналогоцифровой преобразователь 7 подключается к информационным входам перепрограммйруемого постоянного запоминающего устройства 9, а зонд помещается в среду, по которой возбуждение излучателями колебания не могут достигнуть приемника до окончания ийтервала ожидания информационных сиг налов, например в заполненную водой емкость при значительном удалении снаряда от стенок этой емкости, В этом случае на аналого-цифровой пре- образователь 7 в интервале ожидания поступает только паразитный сигнал 16, связанный с прохождет1ем коле6а НИИ непосредственно по конструкции зонда 2. После оцифровки аналого щсф ровым преобразователем 7 этот сигнал, преобразованный в последователь ность двоичных отсчетов, поступает на информационные входы перепрограм мируемого постоянного запоминающего устройства 9, где его повременно , записывают в память с помощью по ступающих на адресный вход устройства импульсов счетчика реального времени 8, отсчитывающего короткие временные интервалы длительностью I4 МКС, начиная от момента возбуждени упругих колебаний в каждом цикле. Эти интервалы .задаются в виде импульсов тактирующего генератора, вхо дящего в состав устройства управления и синхронизации. При нахождении снаряда в скважине когда принимается информация о составляющих стенки скважины породах, коммутационный элемент 11 устанавливается в положение, при котором аналого-цифровой преобразователь 7 отк;вочается от перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 9 и подключается к схеме 10 вычитани кодов, Информационный сигнал 17, поступакиций на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 7 при нахоящении снаряда в скважине содержит составляющие, обусловленные прохождением упругих колебаний от излучателей к приемнику как по стенкам скважины, так и непосредственно ПО конструкции зонда 2. Этот искаженньш прохождением колебаний по кон струкции зонда сигнал кодируется аналого-цифровым преобразователем 7 и поступает на один из входов схемы 10 вычитания кодов, а на другой вход в каждом цикле поступает из перепрограммируемого запоминающего устройства 9 код паразитного сигнала, записанный до опускания снаряда вскважину. Код с выхода схемы 10 вычитания кодов, определяемый разностью кодов от полезного и паразитного сигналов, „поступает на цнфроаналоговый преобразователь 13 и преобразовывается в сигнал 18, соответствующий упругим колебаниям, прошедшим по стенкам скважины, и очищенный от влияния паразитных колебаний, прошедших по конструкции зонда,,По тому разностному сигналу с помощью аналогового измерителя 14 осуществляется измерение параметров упругих колебаний, прошедших по породам, образующим стенки СКВ ажин,:. Полученные данные в ввде аналоговых величин в качестве экспресс-информации используются для оценки характеристик исследуемых пород. Код с выхода схемы 10 вычитания кодов поступает также на информационные входы оперативного запоминающего устройства 12, являющегося переходным элементом для связи с ЭВМ, Использование предлагаемых способа и аппаратуры для карртажа скважин акустическим зондом обеспечивает расширение диапазона исследуемых пород вплоть до пород, в которых скорости распространения упругих колебаний имеют значения 1700-1500 м/с, характерны1е : для глинистых разрезов.

А

Jw

ЛД/ ЛААА/ / Д|1л/

1л/

Фиг.г