Скважинная цифровая геоакустическая станция Советский патент 1987 года по МПК G01V1/40 G01V1/52 

Изобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки подземных неоднородностей и может быть использовано в аппаратуре проз- вучивания дпя выявления зон повышенного звукопоглощения, определения элементов их залегания, размеров зву- копоглотителей, решения других геологических и инженерных задач в массиве горных пород между скважинами.

Целью изобретения является повьше- ние разрешающей способности путем увеличения эффективности использования измеренных параметров упругих ко- 15 управления подключен к входу каждого

лебаний для их визуализации.

На фиг.1 приведена функциональная схема скважинной. цифровой геоакустл- ческой 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.

из счетчиков 12, 12.1 и 12.2, выход кажд,ого из которых соединен с вторым входом соответствующего блока 11,11.1 или 11.2 памяти. Выход схемы 17 нача- 2Q льной установки подключен к входу каждого из счетчиков 12, 12.1 и 12.2. Третий вход калсдого из блоков 11, 11И и 11.2 памяти подключен к выходу арифметического устройства 9, а выход - генератор 3, устройства управления 4, 25 к входу АЛУ 10.

обработки 5 и регистрации 6, аналого- В качестве источника 1 и приемника цифровой преобразователь (АЦП) 7, блок 8 ввода информации, арифметическое устройство 9, арифметико-логичес30

кое устройство (АЛУ) 10, блоки 11, 11-. 1 и 11.2 памяти, счетчики 12, 12.1 и 12.2, блоки синхронизации 13, управления 14, памяти дисплея 15 и 16, схему 17 начальной установки, цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП) 18, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 19, первый переключатель 20, второй переключатель 21 и блок 22 синхронизации дисплея.

Выход генератора 3 подключен к входу источника 1 упругих колебаний, а вход - к одному из выходов устройства 4 управления, другие выходы которого соединены с входами АЦП 7, блоков 11, 11.1 и 11.2 памяти и устройства 5 обработки, первый выход которого подключен к входу устройства 4 управления, второй - к.входу арифметического устройства 9, третий - к вхо35

2 упругих колебаний могут быть использованы магнитострики;ионный и пьезо-г керамический преобразователи соответственно.

Генератор 3 может быть вьшолнен в виде коммутируемого генератора.

Устройство 4 управления и блок 14, управления,а также блок 22 синхронизации дисплея могут быть изготовлены в виде набора формирователей импульсов.

Устройство 5 обработки может включать в себя сумматор и яч;ейку памяти.

АЦП 7, блоки 11, 11.1 и 11.2, памяти, счетчики 12, 12.1 и 12.2 блок 13 синхронизации блоки 15 и 16 памяти дисплея, схема 17 начальной уста- НОВ1Ш, ЦАП 18, ЭЛТ 19, первьй 20 и g второй 21 переключатели могут быть выполнены на основе известных стандартных узлов и элементов.

В качестве арифметического устройства 9 и АЛУ 10 может быть использо40

ду устройства 6 регистрации, а второй gQ вана мини ЭВМ, например Элек- вход соединен с выходом АЦП 7, к вто- троника-60. рому входу которого подключен выход приемника 2 упругих колебаний. Выходы блока 8 ввода информации подключеБлок 8 ввода информации может содержать кпавиатуру и электронные узлы для преобразования служебной ин- ны к входу арифметического устройства gg формациИд полученной до проведения 9 и к входу блока 13 синхронизации, межскважинного просвечивания, напри- первьй выход которого соединен с входом схемы 17 начальной устрановки, ;

мер, по данным бурения или инклино- метрии и др. и ввода ее в арифметическое устройство 9.

второй - с входом блока 14 управления.

а третий - с первым входом первого /переключателя 20, второй вход которого подключен к выходу А11У, 10, а выходы - к входам блоков 15 и 16 памяти дисплея, выходы которых соединены с первым и вторым входами второго переключателя 21, третий вход которого и: подсоединён к выходу блока 22 синхронизации дисплея, а выход - к входу ЦАП 18, выход которого подключен к входу ЭЛТ 19. Другие выходы блока 22 синхронизации дисплея соединены с вхо- .дами ДАЛ 18 и ЭЛТ 19. Выход блока 14

из счетчиков 12, 12.1 и 12.2, выход кажд,ого из которых соединен с вторым входом соответствующего блока 11,11.1 или 11.2 памяти. Выход схемы 17 нача- льной установки подключен к входу каждого из счетчиков 12, 12.1 и 12.2. Третий вход калсдого из блоков 11, 11И-- и 11.2 памяти подключен к выходу арифметического устройства 9, а выход - В качестве источника 1 и приемника

0

5

2 упругих колебаний могут быть использованы магнитострики;ионный и пьезо-г керамический преобразователи соответственно.

Генератор 3 может быть вьшолнен в виде коммутируемого генератора.

Устройство 4 управления и блок 14, управления,а также блок 22 синхронизации дисплея могут быть изготовлены в виде набора формирователей импульсов.

Устройство 5 обработки может включать в себя сумматор и яч;ейку памяти.

АЦП 7, блоки 11, 11.1 и 11.2, памяти, счетчики 12, 12.1 и 12.2 блок 13 синхронизации блоки 15 и 16 памяти дисплея, схема 17 начальной уста- НОВ1Ш, ЦАП 18, ЭЛТ 19, первьй 20 и g второй 21 переключатели могут быть выполнены на основе известных стандартных узлов и элементов.

В качестве арифметического устройства 9 и АЛУ 10 может быть использо0

Блок 8 ввода информации может содержать кпавиатуру и электронные узлы для преобразования служебной ин- формациИд полученной до проведения межскважинного просвечивания, напри-

мер, по данным бурения или инклино- метрии и др. и ввода ее в арифметическое устройство 9.

Устройство регистрации 6 может включать просмотровое устройство (осциллограф или специально разработанное,- .например, для сеймической станции СНЦ-1, СНЦ-3) и магнитный регистратор .

Скважинная цифровая геоакустичес- кая станция работает следующим образом.

В АЛУ 10 задают критерий выбора информации в точке среды по величинам измеренных параметров по лучам просвечивания, включающим указанную- точку среды. Например, может быть выбрана средняя величина параметра. При этом используют значения параметров среды, вычисленные по трем пере- секаюЕЦИМся в точке между скважинами

роля за качеством накопленной информации. При получении полезного сигнала из устройства 5 обработки в устрой, ство 4 управления поступает сигнал,

по получении которого устройство 4 управления вьфабатывает импульсы управления, поступающие на входы устройства 5 обработки, генератора 3 и блока

10 t1 памяти. Генератор 3 отключается и источник 1 прекращает возбуждение упругих колебаний в среде Устройство 5 обработки передает накопленную, информацию в устройство 6 регистрации

15 и арифметическое устройство 9. В устройстве 6 регистрации закодированная информация преобразуется в аналоговую форму для предварительного визуального просмотра и записывается лучам просвечивания. С помощью блока 20 требуемой форме. В арифметическом 8 ввода информации в арифметическое устройстве 9 поступившая информация устройство 9 вводят величины расстоя- об измеренной величине параметра уп- ний между пунктами возбуждения и при- ругих колебаний (амплитуда сигнала ема упругих колебаний, уровень излуче- или время его вступления) и служебная ния источника 1 на минимальном задан- 25 информация, введенная предварительно, ном расстоянии от излучающей поверхности и другую информацию,необходимую для расчета, например, коэффициента поглощения звука или скорости распространения упругих колебаний.

Опускают в сква5кины источник 1 и

обрабатываются для получения, например, величины коэффициента поглощения звука. Эта информация в виде кода передается для запоминания в блок 11 30 памяти по адресу 25. Затем источник 1 и приемник 2 упругих колебаний устанавливают в пунктах 24.19 и 23.3 соответственно, операции повторяются, полученная информация запоминается в блоке 11 памяти по адресу 26. Перемещение источника 1 и приемника 2 упругих колебаний и запоминание полученной в блоке 11 памяти информации осуществляют до тех пор, пока приемник

приемник 2 упругих колебаний и уста- навливают их, например, в пунктах 24.17 и 23.1 соответственно в скважинах 24 и 23 (фиг.2). По команде оператора устройство 4 управления формирует импульсы управления, которые поступают в генераторJ3. Последний фор.мирует сигнал возбуждения источниобрабатываются для получения, например, величины коэффициента поглощения звука. Эта информация в виде кода передается для запоминания в блок 11 30 памяти по адресу 25. Затем источник 1 и приемник 2 упругих колебаний устанавливают в пунктах 24.19 и 23.3 соответственно, операции повторяются, полученная информация запоминается в блоке 11 памяти по адресу 26. Перемещение источника 1 и приемника 2 упругих колебаний и запоминание полученной в блоке 11 памяти информации осуществляют до тех пор, пока приемник

35

ка 1. Упругие колебания,созданные ис- 40 2 не достигнет нижнего заданного пункТОЧ1ШКОМ 1, проходят массив горных пород и поступают на вход приемника 2, который преобразует упругие коле- в электрические. Электрический сигнал усиливается и поступает на вход АЦП 7, который по команде устройства 4 управления преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму, и далее в устройство 5 обработки, где он суммируется с накопленной в ячейке памяти информацией. В устройстве 5 обработки закодированная информация накапливается до тех пор, пока не будет накоплен последний сигнал, превьшаю- щий по уровню .шум.

В процессе накопления сигнала в ячейках памяти устройства 5 обработки информация поступает на просмотровое устройство для визуального конт27032,

роля за качеством накопленной информации. При получении полезного сигнала из устройства 5 обработки в устрой,- ство 4 управления поступает сигнал,

по получении которого устройство 4 управления вьфабатывает импульсы управления, поступающие на входы устройства 5 обработки, генератора 3 и блока

10 t1 памяти. Генератор 3 отключается и источник 1 прекращает возбуждение упругих колебаний в среде Устройство 5 обработки передает накопленную, информацию в устройство 6 регистрации

15 и арифметическое устройство 9. В устройстве 6 регистрации закодированная информация преобразуется в аналоговую форму для предварительного визуального просмотра и записывается требуемой форме. В арифметическом устройстве 9 поступившая информация об измеренной величине параметра уп- ругих колебаний (амплитуда сигнала или время его вступления) и служебная информация, введенная предварительно,

обрабатываются для получения, например, величины коэффициента поглощения звука. Эта информация в виде кода передается для запоминания в блок 11 памяти по адресу 25. Затем источник 1 и приемник 2 упругих колебаний устанавливают в пунктах 24.19 и 23.3 соответственно, операции повторяются, полученная информация запоминается в блоке 11 памяти по адресу 26. Перемещение источника 1 и приемника 2 упругих колебаний и запоминание полученной в блоке 11 памяти информации осуществляют до тех пор, пока приемник

40 2 не достигнет нижнего заданного пункта или забоя скважины 23. В блоке 11 памяти будет накоплен массив чисел, соответствующих параметру среды по параллельным (для рассматриваемого 45 случая) лучам просвечивания с шагом h (фиг.2). Затем меняют положение источника 1 и приемника 2 упругих колебаний друг относительно друга, устанавливая их, например, в пунктах 24.1 и 23.17 в скважинах 24 и 23 соответственно. Проводят повторное про- звучивание массива горных пород, перемещая источник 1 и приемник 2 упругих колебаний в скважинах 24 и 23 соответственно при неизменном положении их друг относительно друга с тем же шагом h (фиг.2) и накапливая при этом информацию о параметре среды по лучам прозвучивания в блоке

50

55

11.1. памяти, начиная с адреса 25. При этом будет накоплен второй массив данных при другом положении источника 1 и приемника 2 упругих колебаний друг относительно друга. Повторно изменяют положение источника 1 и приемника 2 упругих, колебаний друг относительно друга, устанавливая их, например, в пунктах 24.17 и 23.17 в скважинах 24 и 23 соответственно. В третий раз проводят прозвучивание массива горных пород, перемещая источник 1 и приемник 2 упругих колебаний в скважинах 24 и 23 соответственно при неизменном положении их друг относительно друга с шагом h/2 (фиг.2) и накапливая при этом информацию о параметре среды по лучам про- звучивания в блоке памяти 11.2, начиная с адреса 25. При этом будет накоплен третий массив данных при тре - тьем положении источника 1 и приемника 2 упругих колебаний друг относительно друга.

Далее формируют изображение параметра среды по его величцнам в заданных точках межскважинного пространства на экране ЭЛТ 19. Рассмотрим этот процесс на примере точек К и L, относящихся к основному и дополнительному цифровым полям (деление условное). Дополнительное поле получено в связи с меньшим шагом перемеш,ения источника 1 и приемника 2 упругих колебаний

По команде .оператора блок 8 ввода информации импульсом запускает блок

13синхронизации, который выдает сигнал в схему 17 начальной установки, .блок 14 управления, а также, в первый перекгпочатель 20, который устанавли- вается в состоя ше коммутации выхода АЛУ 10 с блоком 15 памяти дисплея где будет происходить накопление ин- формации основного пд1фрового поля Схема 17 начальной установки в соответствии с полученной командой устанавливает в счетчиках 12, 12.1, начальные адреса хранения информадаи в соответствии с алгоритмом работы блоков 11, 11.1, 11.2 памяти, а блок

14управления выдает команду блокам 1.1, 11.1, 11.2 памяти через счетчики 12, 12,1, 12.2- на считывание информации. Для точки К адреса с штывания будут следующие (фиг „2): блок 11 .т п пяти адрес 27; блок 11.1 - памяти адрес 26; блок 12.2 - памяти адрес 25.

В указанньй адресах хранится информа

5

0

5

5

0

0

5

5

ция о величине параметров среды по лучам нрозвучивания - линиями, которые пересекаются в точке К: пункты (23.15)-(24.31)| (23.19)-(24.3) и (23 о17)-(24.17). Информация из блоков 11, 11,1, 11.2 памяти поступает в АПУ 10, где производится ее обработка в соответствии с заданным алгоритмом. Так, молсет быть вычислена средняя величина параметра среды, которая и будет присвоена точке К. Эта вычисленная в АДУ 10 вегличина параметра среды точки К далее через первый переключа - тель 20 поступает с блок 15 памяти дисплея и заносится по адресу 25. Аналогично вычисляются и запоминаются по последовательным адресам в блоке 15 памяти дисплея значения.параметров среды и других точках линии - пункты (23 .1 7).-(24 ,1 7.) о После этого по командам блока 13 синхронизации производится накопление информации в блоке 15 памяти дисп-пея для второй линии- пункты (23,19)-(24,19). Перед этим блок 13 синхронизации через схему 17 начгшьной установки устанавливает в счетчиках 12, 12,1 и 12.2 требуемые начальные адреса. Это производится до тех пор, пока в блок 15 памяти дисплея не будет занесена информация о параметре среды в точках по последней линии - пункты (23.п)-(24.п). Информация о допол11ительном цифровом поле по промежуточным линиям, расположенным на расстоянии h/2 от основных ли НИИ, накапливается в блоке 16 памяти дисплея. Рассмотрим этот процесс на примере точки L, которая находится на пересечении лучей прозвучивання - пункты (23.17)-(24.33),- (23.19)- (24,3) и (23.18)-(24,18) -и явля ется первой точкой в линии - пункты (23.18)- (24.18) - мелсду сквалшпа 23 и 24 (фиг.2). По завершении формирования основного массива данных в блоке 15 памяти дисплея по сигналу с выхода блока 13 синхронизации первый перек- . л(К1атель 20 устанавливается в состояние коммутации выхода .АПУ 10 с блоком 16 памяти дисплея. Блок 13 синхронизации выдает сигнал в схему 17 начальной установки и блок 14 управления. Схема 17 начальной установки в соответствии с полученной командой устанавливает в счетчиках 12, 12.1 и 12.2 начальные адреса хранения информации для формирования дополнительного массива данных в соответс 13

твии с алгоритмом работы блоков 11, 11.1 и 11.2 памяти, а блок 14 управления выдает команду блокам И, 11.1 и 11.2 памяти через счетчики 12, 12.1 и 12.2 на считывание информации. Для точки L адреса считывания будут следующие (фиг.2): блок 11 памяти - адрес 28; блок 11.1.памяти - адрес 27j блок 11.2 памяти - адрес 26. В указанных адресах хранится информация о величине параметров среды по лучам прозвучивания, которые пересекаются в точке L. Вычисление средней величины параметра среды и накопления информации в блоке 16 памяти дисплея по точкам линии - пункты (23.18)- (24.18), (23.20)-(24.20),..., 23. (п-1)-(24.(п-1) - осуществляется аналогично накоплению информации в блоке 15 памяти дисплея.

Информация, накопленная в блоках 15 и 16 памяти дисплея, поочередно по команде блока 22 синхронизации дисплея поступает в ЦАП 18, преобразуется им в аналоговую форму и выс- ве1швается на экране ЭЛТ 19. Таким образом, на экране ЭЛТ 18 будут визуализированы основной и дополнительный массивы, накопленные в блоках 15 и 16 памяти дисплея, величин, со- ответствующих. параметру среды, в виде точек, пятен, знаков и др.

Предлагаемое вьшолнение скважин- ной цифровой геоакустической станции обеспечивает накапливание в дополнительном блоке памяти дисплея дополнительного массива данных о параметре среды в точках линий, проходящих между линиями, которые использовались ранее для визуализации параметра среды. Использование дополнительной ин- фо1)мации при визуализации параметра среды позволяет повысить разрешающую способность метода прозвучивания и более точно оценить границы неоднородности.

Формула изобретения

Скважинная цифровая геоакустическая станция, содержащая источник и приемник упругих колебаний, генератор, устройства управления, обработки, арифметическое и регистрации, аналого-цифровой преобразователь, блок ввода информации, блоки синхронизации и управления, схему начальной

2.

установки, три блока памяти, три счетчика, выход.каждого из которых подключен к первому входу соответствующего блока памяти, арифметико- логическое устройство, блок памяти дисплея и последовательно соединенные цифро-аналоговый преобразователь и электронно-лучевую трубку, при

этом вход источника упругих колебаний подключен к выходу Генератора, вькод приемника упругих колебаний соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, вькод которого соедин н с входом устройства обработки, к выходам которого подключены входы арифметического устройства и устройств регистрации и управления, выходы последнего подключены к входам

генератора, устройства обработки, аналого-цифрового преобразователя и вторым входаМ блоков памяти, третьи входы которых соединены с выходом арифметического устройства, а выходыс входом арифметико-логического устройства, выходы блока ввода информации подключены к входам арифметического устройства и блока синхронизации, выходы которого соединены с входами схемы начальной установки и блока управления, а выходы последнего подключены к входу каждого счетчика, к второму входу каждого из которых подключен выход схемы начальной установки, отличающаяся тем, что, с целью повьшения разрешающей способности путем увеличения эффективности использования измеренных параметров упругих колебаний для их

визуализации, она дополнительно снабжена вторым блоком памяти дисплея, двумя переключателями и блоком синхронизации дисплея, этом первьм вход первого, переключателя соединен

с выходом арифметико-логического устройства, второй вход - с вторым выходом блока синхронизации, а выходы- с входами обоих блоков памяти диспея, выходы которых соединены с первым и вторым входами второго перекючателя, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразоватея, а выходы блока синхронизации дислея соединены с третьим входом вто55

рого переключателя и вторыми входами цифро-аналогового преобразователя и электронно-л ч ев ой трубки.

Фг/г.7

Пунктыразме

щеная тзием

Ника г

2«-/7

Пункты размещения ие- movHuffo г

Составитель Н.Журавлева

. Редактор А.Лежнина Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Заказ 3385/42 Тираж 730Подписное

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

Фиг. 2

Изобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки : подземных неоднородностей и может быть использовано в аппаратуре проз- вучивания для решения ряда геологических задач в массиве горных пород между скважинаьш. Целью изобретения является повьшение разрешающей способности путем увеличения эффективности использования измеренных параметров упругих колебаний для их визуализации. Введенные в устройство узлы и блоки и их связи между собой и с известными узлами и блоками обеспечивают накапливание в дополнительном блоке памяти дисплея дополнительного массива данных о параметрах среды и точках, которые ранее не использовались, хотя информация о величине параметра среды имелась. Использование дополнительной информации при визуализации параметра среды позволяет повысить разрешающук) способность метода прозвучивания и более точно оценить границы неоднородности. 2 ил. (О (Л 0 ю о со ю