Аппаратура для акустического каротажа на отраженных волнах Советский патент 1986 года по МПК G01V1/40 G01V1/52 

to

25

I1239670

Изобретение относится к геофизиеским исследованиям скважин акустиеским методом.

Цель изобретения - уменьшение ис алсений изображения и повьшение наежности за счет ,улучшения синхронизации.

На фиг.1 изображена функциональная схема аппаратуры; на фиг.2 - эпюры апряжений.

Основными .функциональными элемен-- тами аппаратуры являются располоенные в скважинном снаряде электрокустический преобразователь 1, схеа 2 возбуждения, усилитель эхосигна- 15 ов 3, амплитудный детектор 4, датчик 5 сигнала ориентйции, схема управлеия в виде формирователя 6 прямоугольных импульсов, генератор 7. синхроимпульсов, электропривод 8, акустичес 20 кое зеркало 9 и расположенные в на- зеьшом пульте блок 10 обработки, селектор 1 синхроимпульсов, фильтр .12, блок 13 питания, детектор 14 аномального времени, включаюорш первый одновибратор 15, второй одновибратор 16, дифференцирующую цепочку 17,. схему И 18. Генератор 7 синхроимпульсов имеет запрещающий вход управления, а блок 10 обработки имеет входы: информационный, синхронизации и ориентации, Скважинный снаряд и наземный пульт электрически связаны между собой одножильным каротажным

кабелем 19. I

При выполнении каротажа генератор 7- синхроимпульсов с частотой повторения 1 кГц генерирует короткие инхроимпульсы 30, которые через схеу 2 возбуждения периодически запусают расположенный по оси снаряда электроакустический преобразователь 1 с активным,элементом из пьезоке- рамики. Упругие колебания преобразователя, собственная частота которого 1 МГц, попадают на акустическое зеркало - стальную полированную пластинку, расположенную под углом 45° к оси снаряда, отражаются от него и через акустически прозрачное окно в корпусе снаряда попадают узким лучом на стенку скйажины. Отразившись от стенки скважины, этот луч через акустическое окно с помощью того же зеркапа снова попадает на преобразователь 1, вьшолняющий в это время уже функцию приемника, преобразуется в электрический эхосигнал 21, усиливается усилитде со 5 ка си си

пе вл о ли мо эл мо пу вя с н с о с щ з л е в ч

35 о т п т о

с г г л н

30

45

50

55

п п та к ци

телем 3, детектируется амплитудным детектором 4 и в виде видеоимпульсов 22, соответствующих по форме оги- бающ1-к эхосигнала 21 , поступает в каротажный кабель 19, куда вводятся и. синхроимпульсы 20 от генератора 7 - синхроимпульсов. Последовательность 23 смешанных в кабеле 19 синхроимпульсов и видеоимпульсов через кабель и фильтр 12 наземного пульта поступает на блок 10 обработки и селектор П синхроимпульсов.

Для получения информации со всего периметра стенок скважины осуществляется их сканирование вращаемым относительно оси снаряда лучом, pea-- лизуемое вращением зеркала 9 с помощью электропривода 8, содержащего электродвигатель и редуктор, и питаемого от блока 13 питания назе.много пульта через каротажный кабель. Привязка положения зеркала и соответственно сканирующего луча к скважин- ному снаряду осуществляется с помощью сигнала с индукционного датчика -5 / ориентации - катушки с незамкнутым сердечником, установленной на невращающейся части скважинного снаряда. Магнит, укрепленный на одном валу с зеркалом 9, одлн раз за один оборот вала проходит мимо катушки датчика рриг- ентации и индуцирует в катушке ЭДС в виде двуполярного импульса 24 датг чика ориентации. Импульсом датчика

ориентации запускается формирователь 6 прямоугольных импульсов. Импульсы 25 формирователя имеют длительность, превьщ1ающую на 20% период повторения синх роимпульсов. РЬшульсы 25 поступают на запрещающий вход генератора синхроимпульсов и на время, равное итс длительности, прекращают генерацию синхроимпульсов. Таким об- разом, один раз за время одного 0607 рота акустического зеркала 9 между соседними синхроимпульсами в последовательностях 20, а также 23 появ- ляетсй аномальное (по сравнению с нормальным периодом) повторение синх

роимпульсов (время, t, превьшающее период повторения синхроимпульсов t). Возобновление генерации С1шхроимпуль- сов начинается немедленно после импульса 26, т.е. синхроимпульсы оказываются жестко привязанными к фронтам импульса 26 и соответственно к импульсу 24 датчика ориентации.

Синхроимпульсы в последовательности 23 имеют положительную полярность в то время как видеоимпульсы в той же последовательности имеют отрицательную полярность. Поступая на селектор 11, выполненный в виде триггера Шмитта, синхроимпульсы при достижении oпpe eлeннoгo положительного уровня опрокидывают триггер и на выходе селектора появляется последовательность отрицательных импульсов .26, соответствующих по времени синхроимпульсам в последовательностях 20 и 23. Импульсы 26 с выхода селектора синхроимпульсов поступают на вход синхронизации блока 10 обработки и на вход запуска первого одновибрато- ра 15 детектора 14 аномального времени.

Перепады напряжения 27 с выходов вьшолненного на логических элементах первого одновибратора 15 поступают соответственно на один вход схемы И 18 и на вход запуска, выполненного из логических элементов второго одновибратора 16. Перепады напряжени 28 на выходе второго одновибратора . поступают на дифференцирующую цепочку 17, .где выделяются их наростающие фронты, которые в виде коротких положительных импульсов 29 поступают на второй вход схемы И. .

В перепадах 27 состояние О уста новлено не превьнпаюшим по времени разницы между минимальным значением аномального времени t и нормальным временем между синхроимпульсами - периодом t, В перепадах 28 состоянию 0 соответствует временной интервал, находящийся в пределах между временем состояния в перепадах 27 и временем t.

Из всех поданых на второй вход - схемы И 18 импульсов 29 при указанны временных соотношениях за время одного оборота зеркала только один из них, попадающий в интервал аномального времени t и соответствующий по времени состоянию I на первом входе схемы И, проходит на выход схемы И, являющейся выходом детектора 14 аномального времени, в виде импульса 30.

Этот импульс, являясь по временному положению наземным эквивалентом импульса датчика ориентации скважин- нрго снаряда, поступает на вход ориентации блока 10 обработки, обеспечивая опознавание первого после импульса 24 датчика 5 сигнала ориентации импульса 26 и с его помощью привязку

5 регистрируемых параметров к положению скважинного прибора, необходимую для правильной интерпретации полученных результатов. Одновременно этот импульс поступает, на соединительный

0 элемент - разъем, с которого осуществляется запуск разверток регистратора

В блоке обработки, на входы которого поданы видеоимпульсы, импульсы

5 синхронизации и ориентации, производится обработка информации и вьща- ча на регистраторы электрических аналогов четырех взаимно перпендикулярных радиусов на проходимых снарядом

0 участках скважины, а также амплитуды отраженных сигналов по периметру стенок скважины для построения с помощью регистратора акустического изображения стенок скважины.

Использование предлагаемого изобретения, в котором проблемы ориентации и жесткой синхронизации решены без ввода импульсов ориентации в каротажный кабель, обеспечит за счет уменьшения искажения конфигурации неоднородно стей, повьш1ение достоверности получаемой информации и повьш1ение эффективности геофизических исследований, на 15-20% упрощается схема 5 аппаратуры, существенно уменьшается влияние помех и соответственно повышается надежность аппаратуры.

Формула изобретения 0

Аппаратура для акустического каротажа на отраженных волнах, содержащая скважинный прибор, включающий электроакустический преобразователь

5 со схемой возбуждения, усилитель эхо- сигналов, датчик ориентации, генера- тор синхроимпульсов и наземный пульт, включаюпщй фильтр, селектор синхроимпульсов и блок обработки с информа0 ционным входом, входами синхронизации и ориентации, при этом электроакустический преобразователь подключен к схеме возбуждения, вход которой соединен с выходом генератора синхроимпульсов, и к усилителю эхосигналов, выход которого подключен к амплитуду ному детектору, фильтр наземногох пульта соединен с информационным вхо0

дом блока обработки н входом селектора синхроимпульсов, а выход селектора синхроимпульсов подключены к входу синхронизации блока обработки, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения искажений изображения и повьшенйя надежности за счет улучшения синхронизации, генератор синхроимпульсов скважинного прибора имеет вход управления, к которому ,

подключена дополнительно введенная схема управления, вьтолненная в виде формирователя пря моугольных импуль-- cos, вход которой соединен.с датчи5 ком ориентации, а в наземном пульте .имеется детектор аномального времени, вход которого подключен к вько- ду селектора синхроимпульсов, а выход - к входу ориентации блока обра 0 ботки.

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин акустическими методами. Для уменьшения искажений изображения и повышения надежности за счет улучшения синхронизации генератор синхроимпульсов скважинного прибора имеет вход управления, к которому подключена дополнительно введенная схема управления, выполненная в виде формирователя прямоугольных импульсов, вход которой соединен с датчиком ориентации, а в наземном пульте имеется детектор аномального времени, вход которого подключен к выходу селектора синхроимпульсов, а выход - к входу ориентации блока обработки. 2ил. (Л to СР со О)