Скважинная цифровая геоакустическая станция Советский патент 1986 года по МПК G01V1/40 

.11

Изобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки неоднородностей и может быть использовано в аппаратуре прозвучива- ния дня выявления зон повьшенного звукопоглощения, определения эле ментов их залегания, размеров зву- копоглотителей, решения других геологических и инженерных задач в массиве горных пород между скважинами. .

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем визуализации измеряемого параметра среды.

На фиг.1 приведена функциональная схема скважинкой цифровой геоакустической станции; на фиг.2 - схема размещения пунктов излучения и приема упругих колебаний.

Скважинная цифровая геоакустическая станция(фиг.1) содержит источник 1 и приемник 2 упругих колебаний генератор 3, устройства управления 4, обработки 5 и регистрации 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, блок 8 ввода информации, арифметическое устройство 9, арифметико-логическое устройство (АЛУ)

10,блоки 11, 11.1,...,11.п памяти, счетчики 12, 12.1,...,12.п, блоки синхронизации 13, управления 14, памяти 15 дисплея, схему 16 начальной установки, генератор 17 число- графический знак и электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 18.

Выход генератора 3 подключен к входу источника 1 упругих колебаний а вход - к одному из выходов устройства 4 управления, другие вькоды которого соединены с входами аналог цифрового преобразователя 7, блоков

11,11.1,...,11.п памяти и устройство 5 обработки, один выход которого подключен к входу устройства 4 управления, второй - к входу арифметического устройства 9, третий к входу устройства 6 регистрации, а второй вход соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 7, к второму входу которого подключен выход приемника 2 упругих колебаний Выходы блока 8 ввода информации подключены к входу арифметического устройства 9 и к входу блока 13 синхронизации, первый вьрсод которого соединен с входом схемы 16 начальной установки, а второй - с входом блока 14 управления, выход которого

5

0

3

0

5

40

45

50

55

подключен к входу каждого счетчика 12,12.1,. ..,12.П, выход каждого из которых соединен с вторым входом соответствующего блока 11,11.1,.,., 11.П памяти. Выход схемы 16-начальной установки подключен к входу каждого счетчика 12,12.112.п.Тре-тий вход каждого блока 11.11.1,..., 11.П памяти подключен.к выходу арифметического устройства 9, а выход - к входу арифметико-логического устройства 10, выход которого соединен с вхо цом блока 15 памяти дисплея, выход которого через генератор 17 число-графический знак подключен к входу ЭЛТ 18. . ;

Количество блоков 11,11.1,..., 11 .п памяти и счетчиков 12,12.1,..., 12.П определяется требованием к ко- личеству лучей просвечивания, которые должны пересекаться в, каждой точке, среды между скважинами, где требуется определить искомый параметр.

В качестве источника 1 и приемника 2 упругих колебаний могут быть использованы магнитострикционный и пьезокерамический преобразователи соответственно. Генератор 3 может быть выполнен в виде коммутируемого генератора. Устройство 4 управления и блок 14 управления могут быть изготовлены в виде набора формирователей щпульсов.

Устройство 5 обработки может включать в себя сумматор и ячейку памяти.

AlJ;n 7, блоки 11 i 11.1 , .. ., 11 . п памяти, блок 15 памяти дисплея,счетчики 12,12.1,...,12.п, схема 16 начальной установки, блок 13 синхронизации, генератор 1 7 число - графический знак и ЭЛТ 18 могут быть выполнены на основе известных стандартных

узлов и элементов.

В качестве арифметического устройства 9 и АЛУ 10 может быть использована мини-ЭВМ, например, Элек- троника-60.

Блок 9 ввода информации может содержать клавиатуру и злектронные узлы для преобразования служебной информации, полученной до проведения межскважинного прозвучивания по данным бурения, инклинометрии и др., и ввода ее в арифметическое устройство 9.

Устройство 6 регистрации может включать просмотровое устройство

(осциллограф или специально разработанное, например,для сейсмической станции СНЦ-1) и магнитный регистратор .

Скважинная цифровая геоакустическая станция работает следующим образом.

В АЛУ 10 задают критерий выбора информации в точке среды по величинам измеренных параметров по лучам просвечивания. Например, может быть выбрана средняя величина параметра, измеренного по различным пересекающимся в пространстве лучам. В качестве примера рассмотрим получение информации о величине параметра в точке между скважинами по трем пересекающимся лучам. Количество блоков памяти и счетчиков в этом случае будет по три (11,11.1,11.2 и 12, 12.1, 12.2 соответственно). С помощью блока ввода информации 8 в арифметическое устройство 9 вводят величины расстояний между пунктами возбуждения и приема упругих колебаний, уровень излуче ния источника 1 на минимальном заданйом расстоянии от излучающей поверхности и другую информацию, необходимзто для расчета коэффициентов звукопоглощения или скорости распространения упругих колебаний.

Опускают в скважины источник 1 и приемник 2 упругих колебаний и устанавливают их в пунктах 2-9 и 1соответственно в скважинах II и I (фиг.2). По команде оператора устройство 4 управления формирует импульсы управления, которые поступаю в генератор 3. Последний формирует сигнал возбуждения источника 1. Упругие колебания, созданные источником 1, проходят массив горных пород и поступают на вход приемника 2, который преобразует упругие колебания в электрические. Электрический сигнал, усиливается и поступает на вход АЦП 7, который по команде устройства управления преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму, и далее в устройство 5 обработки, где он суммируется с накопленной в ячейке памяти информацией. При первой реализации суммирование производится с информацией в виде нулей. В устройстве 5 обработки закодированая информация накапливается до тех пор, пока не будет накоплен полезный сигнал, превышающий по уровн

242881

шум. в процессе накопления сигнала в ячейке памяти устройства 5 обработки информация поступает на просмотровое устройство для визуального 5 контроля за качеством накопленной информации.

При получении полезного сигнала из устройства 5 обработки в устройство 4 управления поступает сиг- 10 нал, по получении которого устройство 4 управления вырабатьгеает импульсы управления, поступающие на входы устройства 5 обработки генератора J и блоков 11,11.1,11.2 памя- 15 ти. Генератор 3 отключается, и источник 1 прекращает возбуждение упругих колебаний в среде. Устройство 5 обработки передает накопленную информацию в устройство 6 2Q регистрации и в арифметическое устройство 9. В устройстве 6 регистрации закодированная информация преобразуется в аналоговую форму для предварительного визуального прос- 25 мотра и записывается в требуемой форме.

В арифметическом устройстве 9 поступившая информация об измеренной величине (амплитуда сигнала или время его вступления) и служебная информация, введенная предварительно, обрабатываются для получения, например, величины коэффициента поглощения. Эта информация в закодированном виде передается для запоминания в блок 11 памяти по адресу 0. Затем источник 1 и приемник 2 устанавливают в пунктах 2-10 и 1-2 в скважинах II и I соответственно и операции повторяют,запоминая полученную при этом инфор- в блоке 11 памяти по адресу 1 . Перемещение источника 1 и приемника 2 и запоминание в блоке 11 памяти полученной информации осуще- ствляют до тех пор, пока приемник 2 не достигнет нижнего заданного пункта или забоя скважины I. В блоке 11 памяти будет накоплен массив чисел, соответствующих параметру

30

50

среды по параллельным лучам прозвучивания (для рассматриваемого примера) . Затем меняют положение источника 1 и приемника 2 друг отно-, сительно друга, установив их, напри- мер, в пунктах 2-1 и 1-9 в скважинах II, и. I соответственно.

Проводят прозвучивание массива горных пород, перемещая источник 1

и приемник 2 в скважинах II и I соответственно при неизменном положении их друг относительно друга и накапливая при этом информацию о параметре среды по лучам прозвучива- ния в блоке 11,1 памяти, начиная с адреса 0. При этом будет накоплен второй массив данных при другом положении источника 1 и приемника 2 друг относительно друга. После этого аналогично накапливают третий массив данных в блоке 11.2 памяти с адреса О, помещая вначале источник 1 и приемник 2, например, в пункты 2-9 и 1-9 в скважинах II и I соответственно. Таким образом, можно накопить заданное количество массивов данных о параметре среды при различных положениях источника 1 и приемника 2 в пространстве друг относительно друга, обеспечить при этом заданное количество лучей просвечивания,пересекающихся в заданных точках межскважйнного пространства .

Далее формируют изображение параметра среды по его величинам в заданных точках межскважйнного пространства на экране ЭЛТ 18.

Рассмотрим этот процесс на примере точки К, находящейся на пересечении лучей просвечивания (1-8)- (2-16), (1-10)-(2-2), (1-9)-(2-9), которая является второй точкой в линии . (1-9)-(2-9) между скважинами I и II (фиг.2). По команде оператора блок 8 ввода информации импульсом запускает блок 13 синхронизации который вьщает сигнал в схему 16 начальной установки и блок 14 управления. Схема 16 начальной устаноки в соответствии с полученной командой устанавливает в счетчиках 12, 12.1, 12,.2 начальные адреса хранения информации в соответствии с алгоритмом работы блоков памяти, а блок 14 управления выдает команду блокам 11,11.1 и 11.2 памяти через счетчики 12, 12.1 и 12.2 на считывание информации. Для точки К адреса считывания при трех пересекающихся в ней лучах просвечивания будут следующие (фиг. 2) J блок 11 памяти - адрес 7; блок 11.1 памяти - адрес 1 блок 11.2 па)У1Яти - адрес О.

В указанных адресах хранится информация о величине параметров сред по тем лучам прозвучивания, которые

0

5

0

5

0

5

0

5

пересекаются в точке К. Информация из блоков 11, 11.1 и 11.2 памяти поступает в .Wiy 10, где производится её обработка в соответствии с заданным алгоритмом. Так, например, может быть вычислена срздняя величина параметра среды, которая и будет присвоена точке К. Эта вычисленная в АЛУ 10 величина параметра среды точки К между скважинами I и II далее поступает в блок 15 памяти дисплея. .Аналогично вычисляются значения параметров среды в других точках

линии (1-6)-(2-6). После этого по командам блока 14 управления производится накопление информации в блоке 15 памяти дисплея для второй линии (1-7)-(2-7). Перед этим блок 13 синхронизации через схему 16 начальной установки устанавливает в счетчиках 12, 12.1 и 12.2 требуемые начальные адреса. Информация, накопленная в блоке 15 памяти дисплея в требуемом объеме, преобразуется генератором 17 число-графический знак и высЕ ечивается на экране ЭЛТ 18. При этом горизонтальные линии (фиг.2) на плоскости прозвучивания будут соответствовать строкам изображения. Таким образом, на экране ЭЛТ 1,8 будет визуализирован накопленный в блоке 15 памяти дисплея массив величин,, соответствующих параметру среды,, в виде точек, пятен и др.

Полученное изображение параметра среды позволит сразу после выполнения прозвучивания выявить особенности акустического поля в межсква- жинном пространстве и при необходимости дополнить полученную информацию без повторного возвращения в дальнейпшм к исследованным скважинам для получения дополнительных данных.

Для выбранного шага перемещения источника 1 и приемника 2 устанавливают соответствующие начальные адреса в счетчиках 12,12.1,.. .,12.п.

Предлагаемая станция по сравнению с известной позволяет обеспечить обработку измеренных данных и визуализацию рассчитанного акустического параметра среды сразу на месте проведения полевых работ. Полученная информация позволит целенаправленно продолжить проводимые работы, провести детализацию в требуемых зонах, произвести предварительную оценку полевых материалов, значительно ускорить проведение полевых работ. Наличие блока ввода информации и арифметического блока позволяет произвести визуализацию акустического параметра среды при различных исход- ных данных (уровень излучения звукового давления источника,учет погрешностей установки скважинных снарядов и др.), выбрав экспериментальным путем оптимальные для данного разреза или участка работ. Исключается полностью влияние интерпретатора на результаты обработки; Оперативная визуализация измеренного параметра исключает необходимость проведения повторных исследований в тех же скважинах, что сопряжено с потерями времени.

Формула изобретения

Скважинная.цифровая геоакустическая станция, содержащая источник и приемник упругих колебаний, генератор, устройства управления, обработ- ки и регистрации и аналого-цифровой преобразователь,причем вход источника упругих колебаний -подключен к выходу генератора, выход приемника упругих колебаний соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу устройства обработки, к выходам которого подключены входы устройств регистрации и управления, выходы последне-

го подключены к входам генератора, устройства обработки и аналого-цифрового преобразователя, отличающаяся тем, что, с целью расширения ее функциональных возможностей путем визуализации измеряемого параметра среда, она снабжена блоком ввода информации, арифметическим устройством, блоками синхронизации и управления, схемой начальной установки, по крайней мере двумя блоками памяти и двумя счетчиками,выход каждого из которых подключен к первоКу входу соответствующего блока памяти, последовательно соединенными арифметико-логическим устройством, блоком памяти дисплея, генератором число - графический знак и электронно-лучевой трубкой, причем выходы блока ввода информации подключены к входу арифметического устройства и входу блока синхронизации, выходы которого подсЬединены к входам схемы начальной установки и блока .управления, выходы последнего -подключены-к входу каждого счетчика, к второму входу каждого из которых подключен выход схемы начальной установки, к. вторым входам каждого из блоков памяти подключен выход.уст- ройства управления, к третьим входам - выход арифметического устройства, а вьпсоды каждого блока памяти соединены с входом арифметико- логического устройства.

s

1

t

/«- .

5 ,5 7 5

9 10

k

Si

I

J f§

1

ll Sj

t /-Л

Пункть/ pajMemcffu. f7/oi/e w/fa Z

Z-n

/ //уГ/77 $/

pffJ/ eufef i/ji

l C/77OWU/(O f

фиг. г

Изобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки неоднородностей и может быть использовано в аппаратуре прозвучива- ния для выявления зон повьшенного з.вукопоглощения, определения элементов их залегания и размеров звуко- поглотителей. Целью изобретения является расширение функдиональных возможностей путем визуализации измеряемого параметра среды. Для реализации поставленной цели скважинная цифровая геоакустическая станция снабжена блоком ввода информации, арифметическим устройством, блоками синхронизации и управления, схемой начальной установки, двумя блоками памяти и двумя счетчиками. При перемещений источника и приемника в скважинах производят прозвучивание массива горных пород при неизменном положении их относительно друг друга, накапливая при этом информацию о параметре среды по лучам, в блоке памяти накапливается заданное количество массивов данных о параметре среды при различных положениях источника и приемника в пространстве относительно друг друга, обеспечивая при этом заданное количество лучей просвечивания, пересекающихся в заданных точках межскважинного пространства. Формируется изображение параметра среды по его величине в заданных точках межскважинного пространства на экране ЭЛТ, которое позволяет вьювить особенности акустического поля в межскважинном пространстве и при необходимости дополнить полученную информацию без повторного возвращения к исследован- HbJk скважинам. Станция позволяет обеспечить обработку измеренньсс данных и визуализацию рассчитанного акустического параметра среды сразу на месте проведения полевых работ. Наличие блока ввода информации и арифметического блока позволяет произвести визуализацию акустического параметра среды при различных исходных данных, выбрав экспериментальным путем оптимальные для данного разреза или участка работ условия. 2 ил. (Л N9 00 00

Редактор H. Егорова

Составитель H. Журавлева

Техред М.Ходанич Корректор Л. Патай

Заказ 3700/44 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4