Устройство акустического каротажа обсаженных скважин Советский патент 1990 года по МПК G01V1/44 G01V1/52 

Изобретение относится к устройствам для геофизических исследований скважин, конкретнее к аппаратуре для акустического каротажа обсаженных скважин.

Цель изобретения - повышение эффективности выделения головных продольных волн по горным породам за счет увеличения динамического диапазона устройства и снижения влияния переходных процессов.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - эпюры сигналов.

Устройство содержит акустический зонд, состоящий из излучателя (излучателей) и приемника (приемников), усилитель 1, блок 2 преобразования синусоидальных колебаний в прямоугольные импульсы одной полярностиv блок 3 выделения синхроимпульсов, генератор 4 прямоугольных импульсов противоположной полярности, блок 5 вычитания, блок 6 вычислений и регистрации. Выход приемника соединен с входом блока 2 преобразования синусоидальных колебаний в прямоугольные импульсы одной, обычно положительной, полярности, выход блока 2 соединен с вход блока 3 выделения имульсов сонхро- низациии первым входом блока 5 вычитания. Выход блока 3 выделения им

пульсов синхронизации соединен с вхо дом генератора 4 прямоугольных импульсов противоположной, обычно отрицательной полярности, выход которого соединен с вторым входом блока 5 вычитания. Выход блока 5 вычитания соединен с входом блока с входом блока 6 вычислений и регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Излучатель создает в скважине импульсы упругих колебанийs распространяющиеся по околоскважинной среде и воздействующие на приемник упругих колебаний. Приемник преобразует акустические сигналы в электрические импульсы, которые усиливаются усилителем 1„ С выхода усилителя эти импульсы синусоидальной формы 1 (диаграмма 7 на фиг.2) поступают на выход блока 2 преобразования синусоидальных колебаний в прямоугольные импульсы положительной полярности. В качестве этого блока можно использовать, например, компартор, который вырабатывает на выходе положительный импульс (диаграмма 8 на фиг.2), когда амплитуда положителных фаз выходного сигнала превышает пороговой уровень компаратора С выхода блока 2 прямоугольные импульсы положительной полярности поступают на вход блока 3 выделения импульсов синхронизации и первый вход блока 5 вычитания.

Блок 3 может быть выполнен,, напри мер, в виде счетчика, выделяющего первый из входных импульсов, В нулевое исходное состояние этот счетчик устанавливается в начале каждого цикла работы устройства, например, в момент срабатывания излучателя. В момент поступления на вход первого импульса блок 3 формиру-ет на выходе импульс, запускающий ждущий генератор 4 прямоугольных импульсов отрицательной полярности. Частоту колебаний этого генератора устанавливают равной частоте подавляемых колебаний (волн по обсадной колонне) экспериментально на скважине или заранее расчетным путем. Генератор 4 вырабатывает в течение заданного времени прямоугольные импульсы от

0

15

0

5

30

35

40 50 55

45

рицательной полярности (диаграмма S на фиг.2), длительность которых равна длительности положительных импульсов первого (подаваемого) пакета колебаний картины (диаграмма

7на фиг.2). С выхода генератора 4 отрицательные импульсы поступают на второй вход блока 5 вычитания. Блок 5 вычитания выполняют, например, в виде логического устройства (схемы совпадений) или аналогового вычитающего устройства. Когда импульсы

на первом и втором входах блока 5 находятся в противофазе, на выходе блока 5 имеется нулевой потенциал.

8случае совпадения полярностей входных сигналов на выходе формируются положительные или отрицательные импульсы полезной волны (диаграмма

10 на фиг.2).

С выхода 5 сигналы поступают на вход блока 6 вычислений и регистрации.

На диаграмме 7 фиг.2 изображена типичная волновая картина акустического каротажа в обсаженной скважине. Первый пакет колебаний представляет собой высокочастотные волны, распространяющиеся по обсадной колоне, а второй - головные продольные волны по горным породам. Данное устройство позволяет выделить эти полезные волны по породе на фоне волн-помех по колонне, так как частота упругих колебаний по колонне в 1,2-1,7 раза выше, чем частота колебаний головных продольных волн, распространяющихся по горным породам. В отличие от исследований необсаженной скважины, амплитуда головных поперечных волн, как правило, в несколько раз больше амплитуд головных продольных волн, при контроле цементирования обсадных колонн в зависимости от качества цементирования колонны амплитуда волн по колонне может быть как меньше амплитуды головных продольных волн по породе, так и значительно (до 10-20 раз) больше их (при некачественном цементировании). В последнем случае зарегистирировать параметры продольных волн (например, время прихода) на фоне больших по амплитуде волн по колонне, используя, например, фильтры низких частот с известным спадом коэффициента передачи в области верхних частот, практически невозможно,

5

так- как рабочие частоты обоих типов волн отличаются незначительно, а обеспечить достаточное превышение амплитуд волн по породе над уровнем амплитуд волн по колонне не предсталяется возможным.

Устройство позволяет регистрировать параметры продольной волны по породе практически при всех встречающихся соотношениях между уровнем амплитуд волны по породе и волны по колонне, так как для разделения волн используется чисто частотный признак. Даже незначительная разниц в частотах волн по колонне и породе достаточна для выделения волн по по де на фоне волн по колонне. Устройство может быть реализовано на ЦИФРВЫХ стандартных блоках (генераторах компараторах, логических устройства достаточно высокого быстродействия, что снижает впияние переходных процессов, свойственных устройствам с обычными фильтрами.

Импульсы, поступающие на блок вычислений и регистрации, использую для управления работай плавающего

временного окна, дающего разрешение на выделение амплитуды волн, распространяющихся по породе в обсаженной скважине для преобразования временной задержки по малому и большому зондам или в цифровые коды с соответствующими схемами, устройствами и алгоритмами обработки для

получения амплитуд А

Р

коэффициентов затухания, времен распростране

Т-2 и интервальных времен

а также для построения фазокор

ния А

5

5

0

5 «

релиционных диаграмм.

Формула изобретения

Устройство акустического каротажа обсаженных скважин, содержащее излучатель упругих импульсов с подключенным к нему генератором импульсов возбуждения, приемник акустических сигналов с подсоединенным к нему усилителем, линию связи и блок вычислений и регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности выделения головных продольных волн по горным породам за счет увеличения динамического диапазона устройства и снижения влияния переходных процессов, оно снабжено блоком преобразования принимаемых сигналов в прямоугольные импульсы одной полярности, блоком выделения импульсов синхронизации, генератором прямоугольных импульсов противоположной полярности и блоком вычитания, причем вход блока преобразования соединен с выходом усилителя , а выход соединен с входом блока вычитания, выход блока выделения импульсов синхронизации соединен с входом генератора прямоугольных отрицательных импульсов, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход блока вычитания соединен с входом блока вычислений и регистрации.

Изобретение относится к устройствам для геофизических исследований скважин, а конкретно к аппаратуре для акустического коротажа обсаженных скважин. Целью изобретения является повышение эффективности выделения головных продольных волн по горным породам за счет повышения динамического диапазона устройства и снижения влияния переходных процессов. Цель достигается тем, что для подавления волны-помехи по обсадной колонне в устройство акустического каротажа введены блок 2 преобразования принимаемых сигналов в прямоугольные импульсы одной полярности, блок 3 выделения синхроимпульса, блок 4 генератора прямоугольных импульсов противоположной полярности, по частоте равной колебаниям волны-помехи по обсадной колонне, блок 5 вычитания и блок 6 вычисления и регистрации. В блоке вычитания из преобразованного полного принятого сигнала исключается волна-помеха, что позволяет надежно регистрировать параметры показных волн по породе при самых неблагоприятных соотношениях сигнал/помеха. 1 ил.

Фив.1

колонне м городе

Редактор Л.Пчолинская

Составитель В.Коптев Техред М.Ходанич

Заказ 2088

Тираж 419

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

L. 10

Фив. г

Корректор М.Кучерявая

Подписное