Устройство для акустического каротажа скважины Советский патент 1989 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть использовано в геологоразведочной, нефтяной, газовой и горной отраслях промышленности.

Цель изобретения - увеличение глубинности исследования околоскважинного пространства и разрешающей способности.

На фиг. 1 приведена блок-съема устройства-, на фиг. 2 - устройство антенны.

Устройство для акустического каротажа скважины содержит в корпусе 1

линейную антенну из двух групп 2 и 3 акустических преобразователей, сенных между собой на расстояние не большее, чем.половина продольной волны -Л , распространяющейся в горной породе 4, пересекаемой скважиной 5, и подключенных к блокам 6 и 7 приема-передачи.

Блоки 6 и 7 являются бесконтактными коммутаторами, построенными на диодах или других коммутирующих элементах.

Входы указанных блоков подключены к выходу генератора 8 радиоимпульсов.

запускаемого импульсами хронизатора

9(генератор тактовых импульсов), а выходы - к входам усилителей-фильтров

10и 11, Выходы усилителей-фильтров через .умножители 12 и 13 частоты подключены к входам перемножителя 14 сигналов, выход которого соединен с интегратором 15, представляющим собой

в простейшем случае RC-цепь. Перемно- житель 14 сигналов и интегратор 15 образуют коррелятор.

Выход интегратора 15 соединен через электроразъем и согласующее устройство с кабелем 16. Наземньй конец кабеля 16 подключен к входу блока 17 согласования, а выход этого блока соединен с регистратором 18, а также индикатором 19.

Для наглядности на фиг. 1 изобра- жены характеристики направленности 20 и 21 преобразователей в режиме приема, а также сформированная корреляционная характеристика направленности 22. Штриховой линией обозначена характеристика направленности 23 в режиме излучения.

Устройство работает следующим образом.

Выходной импульс хронизатора 9 про изводит запуск генератора 8, выходная мощность Рд которого должна быть достаточной для прозвучивания в эхо-режиме заданного расстояния (R) вокруг скважины 5.

Коммутирующие блоки 6 и 7 пропускают радиоимпульсы с выхода генератора 8 на вход групп 2 и 3 акустических преобразователей, выполненных из пье- зоэлектрического материала и имеющих дисковую форму характеристики направленности 20 и 21, а также малую механическую добротность Q „1 - связи с тем, что указанные преобразователи в режиме излучения работают одновременно, имеют одинаковые электроакусти- . чёские параметры, образуется линейная антенна типа фазорованной решетки, формирующая характеристику направлен- ности 23.

Сформированная в режиме излучения характеристика направленности 23 уже исходных характеристик направленности групп 2 и 3 преобразователей. Излуче- ние радиоимпульсов осуществляется перпендикулярно продольной оси антенны, что обеспечивает режим излуче ния в горную породу только продольных волн и сокращает возможность появления волн-помех до минимума.

Время меткду зондирующими посыпками генератора 8 равно

Т 2R/C

где С

скорость распространения продольной волны в горной породе.

После процесса излучения сигналов в горную породу 4 начинается прием отраженньск сигналов от неоднороднос- тей, содержащихся в околоскважинном пространстве, а также от самой горной пор оды.

Блоки 6 и 7 переключают антенну в режим приема, а сама антенна делится на две одинаковые группы. При этом выходные сигналы преобразователей работающие в это время как приемник колебаний, усиливаются по амплитуде, фильтруются в заданной полосе усилителями-фильтрами 10 и 11, имеющими одинаковые амплитудные, частотные и фазовые характеристики, и подаются на вход умножителей 12 и 13 частоты, представляющих в простейшем случав двухполупериодные вьшрямители, у которых отфильтровывается постоянная составляющая, и с помощью содержащихся в устройстве фильтров получают необходимую гармонику сигнала, подаваемого затем на входы перемножителя

14сигналов коррелятора. Интегратор

15производит -усреднение перемноженных сигналов и осуществляет таким образом накопление. Если принятые группами антенны сигналы коррелированы, то на выходе интегратора 15 появляется напряжение огибающей принятых импульсов. Некоррелированные помехи и отраженные сигналы отф1-шьтровываются и не попадают в наземньй блок.

В режиме приема происходит формирование корреляционной характеристики направленности 22 (фиг. 1), полученной в результате перемножения характеристик направленности с помощью кор- релятора и умножителей 12 и 13 частоты.

Введение послед1шх в схему позволяет значительно сузить характеристику направленности 22 (до 10-20 раз), что обеспечивает в свою очередь увеличение разрешающей способности и глубинности действия прибора.

10

В связи с необходимостью получения информации на значительном расстоянии от скважины, очевидно, что должна использоваться низкая рабочая частота (порядка единиц килогерц и сотен герц), что делает введение умножителей частоты в устройство весьма оправданным, позволяя не потерять разрешающую способность и точность и получая в то же время большую глубинность действия устройства (до 40-50 м).

Выходные сигналы записываются.на регистраторе типа ФАК-1 или Иней на широкую бумагу в виде акустических изображений в реальном масштабе времени и расстояний, что значительно упрощает интерпретацию и делает не нужным использование ЭВМ, усложняющих и удорожающих аппаратуру каротажа.. Запись ведется на аналоговых сигна- лах, чго не приводит к потерям отношения сигнала к помехе и повышает точность, разрешающую способность и глуJ5

20

лучения информации о больших объемах горных пород, окружающих скважину (расстояния порядка 40-50 м), повышения точности, получения информации в реальном масштабе времени и расстояния, упрощения аппаратуры за счет значительного упро дения интерпретации полученной информации, большой детализации получаемых литологических разрезов за счет введения корреляционной обработки сигналов, умножения частоты и др.

J5 Формула изобретения

Устройство дпя акустического каротажа скважины, состоящее из скважин- ного прибора, соединенного каротажным кабелем с наземным блоком, содержащее согласующее устройство, выход которого соединен с входами индикатора и регистратора, при этом скважинньй прибор содержит акустическую антен

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть использовано в геологоразведочной, газовой, нефтяной и горной отраслях промышленности. Цель - повышение глубинности исследования околоскважинного пространства и повышение разрешающей способности. Для достижения поставленной цели в устройство введены блоки "прием-передача", входы которых соединены с выходами групп акустической антены скважинного прибора. Выходы блоков "прием-передача" соединены через усилители-фильтры с введенными умножителями частоты. Выходы последних соединены с входом коррелятора. Два других входа блоков "прием-передача" подключены к выходу генератора импульсов. Преобразователи в группах размещены друг от друга на расстояниях, не больших половины длины волны в горной породе. Устройство позволяет увеличить количество информации в процессе каротажа за счет увеличения объема прозвучиваемого околоскважинного пространства и получить радиус до 40-50 м вместо одного-трех десятков сантиметров, достигаемого с помощью базового прибора каротажа СПАК-6. 2 ил.

бинность. Перемещая снаряд вдоль сква-25 ну, состоящую из двух групп, размежины с одновременной записью отраженных сигналов, принятыми группами 2 и 3 антенны, усиленных и отфильтрованщенных линейно акустических преобразователей, усилителей-фильтров коррелятора, состоящего из перемножите- дя и интегратора сигналов, причем вы

ных с помощью усштителей-фкльтров 10

и 11, причем частота этих сигналов ум-зо °Д гГоследнего подключен через согножена с помощью умножителей 12 и 13ласующее устройство к каротажному

кабелю, генератор импульсов, подклю- ч.енный к акустической антенне, о т 35

частоты, а затем преобразованные сигналы перемножены и усреднены с помощью коррелятора, можно производить расчленение лигологического разреза горных пород в акустических лучах без необходимости осуществления какой- либо математической обработки записей, а также вьювлять границы проникновения фильтрата бурового раствора, Q водонефтяного контакта, производить цементометрию, выявление карстов, пор, зон трещиноватости, классификацию горных пород и др., значение которых необходимо при проведении широкого круга геофизических и промысловых работ.

Повьш1ение эффективности акустического каротажа достигается за счет поличающееся тем, что, с целью повышения глубинности исследования околоскважинного пространства и повьше шя разрешающей способности, выходы групп антенны соединены с введенными блоками приема-передачи, выходы которых соединены соответств.ен- но через усилители-фильтры с введенными умножителями частоты, выходы которых подсоединены к входам коррелятора, два других входа блоков приема- д5 передачи подключены к выходу генератора импульсов, причем преобразователи размещены друг от друга на рас-и :стояниях не больших, чем половина длины продольной волны в горной породе.

щенных линейно акустических преобразователей, усилителей-фильтров коррелятора, состоящего из перемножите- дя и интегратора сигналов, причем вы35

Q

личающееся тем, что, с целью повышения глубинности исследования околоскважинного пространства и повьше шя разрешающей способности, выходы групп антенны соединены с введенными блоками приема-передачи, выходы которых соединены соответств.ен- но через усилители-фильтры с введенными умножителями частоты, выходы которых подсоединены к входам коррелятора, два других входа блоков приема- д5 передачи подключены к выходу генератора импульсов, причем преобразователи размещены друг от друга на рас-и :стояниях не больших, чем половина длины продольной волны в горной породе.

К

12

21

. /

Редактор Н.Тупица

Составитель Н.Гусева Техред М.Ходанич

Заказ 6754/47

Тираж 484

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

I

лг..г

Корректор В.Гирняк

Подписное