Способ обработки эхо-сигнала скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B47/04 

Изобретение относится к измерению уровня жидкости в скважине и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Известны два способа обработки эхо- сигнала при измерении уровня жидкости в скважине. Первый из них заключается в записи эхо-сигнала на бумажный носитель (ленту) и с учетом скорости его движения, измерения вручную по полученной эхо- грамме времени запаздывания отраженного сигнала. Способ отличается низкой производительностью

Известен также способ автоматической обработки эхо-сигнала с получением результата в цифровом виде, заключающийся в том, что после подачи зондирующего импульсного сигнала начинают отсчет време(

ни и в течение времени запаздывания непрерывно сравнивают сигналы отражений с

экспоненциальным сигналом вида В- е (где В - амплитуда зондирующего импульса), имеющим различные показатели а, при превышении которых отсчет времени прекращают,

Подобный способ также малопроизводителен, т.к. эхо-сигналы приходится (для устранения прекращения отсчета времени по помехе) сравнивать с несколькими экспонентами, а достоверность его низка, т.к. возможно прекращение отсчета по сигналу, превышающему экспоненциальный сигнал, но не являющемуся сигналом отражения от уровня

vi

00

Ј

го ю

Целью изобретения является повышеие достоверности получения результата и овышение скорости обработки за счет опимизации подбора экспонент за ограниенный интервал времени и использования ногократно отраженных сигналов.

Это достигается за счет того, что в спообе обработки эхо-сигнала скважины в ре- альном масштабе времени с учетом непосто бт ва амплитуды зондирующего сигнала, включающем излучение зондирующего импульсного сигнала и генерирование экспоненциального сигнала, измерение времени запаздывания между зондирующим импульсным сигналом и отраженным сигналом, при этом отсчет времени запаздывания начинают с момента излучения зондирующего импульсного сигнала и проводят в течение времени, определяемого величиной периода следования зондирующих сигналов, непрерывно сравнивают каждый отраженный сигнал с экспоненциальным сигналом при различных показателях экспоненты и по результатам сравнения определяют время запаздывания отраженного сигнала, экспоненциальный сигнал генерируют с максимальным показателем экспоненты, при приходе отраженного сигнала сравнивают его амплитуду с текущим значением экспоненциального сигнала, генерируют новый экспоненциальный сигнал с показателем экспоненты, который находят

из условия An В б , где Ар - амплитуда п-ного отраженного сигнала,

В - амплитуда зондирующего импульсного сигнала;

«п - показатель экспоненты n-ного экспоненциального сигнала;

tn - время регистрации n-ного отраженного сигнала фиксируют число отраженных сигналов, совпадающих по амплитуде с последним генерируемым экспоненциальным сигналом, а время запаздывания отраженного сигнала находят из выражения t3

tNc

N t №r -V

где t№ время последнего отраженного сигнала;

1з - время запаздывания отраженного сигнала,

N - число отраженных сигналов, при этом учитывают только те сигналы, время прихода которых кратно между собой.

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующие работу этого устройства по селекции отраженного от уровня сигнала при сравнении его с экспо- нентой

Схема содержит скважину 1 с размещенным в ней микрофоном 2, усилитель 3, фильтр 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, микроЭВМ и цифровой индикатор 7.

Работает схема следующим образом. Зондирующий импульсный сигнал,возбуждаемый в скважине 1, а также возникающие сигналы отражения воспринимаются

микрофоном 2, усиливаются усилителем 3, фильтруются от низкочастотных и высокочастотных составляющих фильтром 4 и преобразуются в цифровой коде помощью АЦП 5. МикроЭВМ 6, управляя работой АЦП, с заданной частотой снимает с него информацию, определяет длительность, амплитуду и время прихода эхо-сигнала отражения относительно зондирующего импульсного сигнала. Она же сравнивает амплитуду

входных эхо-сигналов отражений с экспонентой Be (где В - амплитуда зондирующего импульса), а также изменяет показатель экспоненты а в случае, если амплитуда эхо-сигнала отражения по длитель- ности больше амплитуды зондирующего импульсного сигнала и превышает значение экспоненты в данный момент времени. По окончании обработки численное значение времени запаздывания уровня, если он вычисляется, выводится на цифровой индикатор 7.

Из диаграммы фиг, 2 видно, что при появлении зондирующего импульсного сигнала 8 микроЭВМ 6 генерирует экспоненту 6 с амплитудой В Ui и максимальным показателем а. При обнаружении в моментt2 первого отраженного импульсного сигнала 10 амплитуды U2. превышающей экспоненту 9, показатель генерируемой экспоненты изменяется на аг а, так, чтобы экспонента проходила через вершину импульса 10 (участок экспоненты 11), найдя ai из условия U2 Uie 2 При обнаружении в момент 1з следующего импульсного отраженного сигнала 12 амплитуды 11з показатель экспоненты аз опять уменьшается (оз 02 ), определившись из соотношения

Уз Uie (участок экспоненты 13) и т.д. до истечения максимального времени обработки tmax Импульсный отраженный сигнал 14,после которого генерируется экспонента с минимальным показателем or, а также сигнал 15, время появления которого кратно toip., а амплитудное значение принадлежит общей экспоненте, являются отражениями от уровня и определяют время запаздывания

Из приведенных рассуждений видно, что при обработке, за время измерения генерируется всего одна ломанная экспонента. В прототипе для достижения того же результата потребовалось бы воспроизве- сти несколько экспонент (на фиг. 2 - три), пока отраженные сигналы от уровня начали бы превышать их уровень, а помехи еще нет, увеличив время обработки с tmax до нескольких tmax (на фиг. 2 - в три раза).

По сравнению с известным предлагаемый способ сокращает время, затрачиваемое на обработку отраженных импульсных сигналов, и повышает достоверность того, что отсчитанный временный интервал соот- ветствует истинному значению.

Формула изобретения

Способ обработки эхо-сигнала скважины в реальном масштабе времени с учетом непостоянства амплитуды зондирующего сигнала, включающий излучение зондирующего импульсного сигнала и генерирование экспоненциального сигнала, измерение времени запаздывания между зондирующим импульсным сигналом и отраженным сигналом, при этом отсчет времени запаздывания начинают с момента излучения зондирующего импульсного сигнала и проводят в течение времени, определяемого величиной периода следования зондирующих сигналов, непрерывно сравнивают каждый отраженный сигнал с экспоненциальным сигналом при различных показателях экспоненты и по результатам сравнения определяют время запаздывания отраженного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности получения результата и повышения скорости отрабопси за счет оптимизации подбора экспонент за ограниченный интервал времени и использования многократно отраженных сигналов, экспоненциальный сигнал генерируют с максимальным показателем экспоненты, при приходе отраженного сигнала сравнивают его амплитуду с текущим значением экспоненциального сигнала, при обнаружении превышения амплитудой отраженного сигнала значения экспоненциального сигнала генерируют новый экспоненциальный сигнал с показателем экспоненты, который находят из условия

An

где Ар - амплитуда n-го отраженного сигнала;

tn - время регистрации n-го отраженного сигнала;

«п - показатель экспоненты n-го экспоненциального сигнала;

В - амплитуда зондирующего импульсного сигнала,

фиксируют число отраженных сигналов, совпадающих по амплитуде с последним генерируемым экспоненциальным сигналом, а время запаздывания отраженного сигнала

tN

находят из выражения т.з .J

где T.N- время последнего отраженного сигнала;«

ts - время запаздывания отраженного сигнала;

N - число отраженных сигналов, при этом учитывают только те сигналы, время прихода которых кратно между собой.

I

Использование: для измерения уровня жидкости в скважине. Сущность изобретения: возбуждают зондирующий импульсный сигнал в скважине Определяют длительность амплитуду и время прихода эхо-сигнала отражения относительно зондирующего сигнала. Сравнивают амплитуду эхо-сигналов с экспонентой В е , где В - амплитуда зондирующего импульса. Изменяют показатель а. в случае превышения амплитудой эхо-сигнала значения экспоненциального сигнала. Фиксируют число отраженных сигналов, совпадающих по амплитуде с последним генерируемым экспоненциальным сигналом, а время запаздывания определяют как среднеарифметическое значение. Применение способа позвбляет сократить время обработки отраженных импульсных сигналов и уменьшить погрешность измерения. 2 ил

фиг. 1

ftomp tmffx