Эхолот для буровых скважин Советский патент 1993 года по МПК E21B47/04 

Предлагаемое изобретение относится к звуколокационной технике, применяемой для измерения параметров буровых скважин, и может быть использовано:

-для контроля скважин перед заполнением их ВВ при проведении буровзрывных работ в горнодобывающей промышленности;.

- для измерения статического и динамического уровней в действующих нефтяных, гидрогеологических (водозаборных) скважинах, колодцах и т.п. сооружениях;

- для измерения глубины сухих .скважин;

- для уточнения конструкции скважин, содержащих топологические неоднородности (разрыв и вздутия обсадной колонны, изменения сечения ствола скважины и т.п.), а также с неизвестной топологией,

Целью предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей эхолота и повышение достоверности измерений в условиях топологической неоднородности скважин.

На фиг. 1 - изображена исследуемая скважина, содержащая топологические неоднородности, продольный осевой разрез и диаграмма возникающих в ней импульсов отражения; на фиг. 2 - блок-схема эхолота;

00

о

ю

о ел

на фиг. 3 - схема модуля формирования блокирующего импульса.

Диаграмма импульсов отражений, возникающих в скважине (см. фиг. 1), содержит продольный разрез скважины 1 (условно расположена горизонтально)с топологическими неоднородностями вида: локальное сужение 2 ствола скважины (парафиновая пробка или глинистая корка), расширение 3 ствола (разрыв обсадной колонны с образованием, либо без образования каверны), муфта 4 выкидной линии, уменьшение 5 диаметра скважины (сужение), наличие статического или динамического уровня жидкости 6.

При излучении в скважину прямоугольного зондирующего импу°льса 7 с амплитудой А в скважине 1 возникают отражения, связанные с неоднородностями 2-6. Характер отражений зависит от характера нео- днородностей. Например, при локальном сужении 2 (парафиновая пробка или глинистая корка) возникает сначала положительный импульс 8, а по окончании сужения - отрицательный импульс 9. При расширении 3 сечения (разрыв обсадной колонны) возникает сначала отрицательный импульс 10 (при положительном зондирующем импульсе 7), а по окончании расширения - положительный импульс 11. При уменьшении диаметра 5 скважины, возникает положительный импульс 12. От уровн я в жидкости отражается один импульс 13, полярность которого совпадает с полярностью зондирующего импульса 7.

Эхолот (см. фиг. 2) содержит генератор 14 зондирующего импульса (ГЗИ), подключенный к акустическому излучателю (АИ) 15, приемник (П) 16 отраженного сигнала, к входу которого подключен усилитель (У) 17, амплитудный селектор (АС) 18 и генератор 19 эталонной частоты (ГЭЧ), соединенный через блок управления 20 со счетчиком 21, снабженный индикатором 22. Блок управления 20 включает в себя схему И 23 и триггер 24. Эхолот снабжен также модулем 25 формирования блокирующего импульса (МБИ), . элементом 26 ИЛИ и двухполупериодным выпрямителем (ДВ) 27. При этом ГЗИ 14 подключен к МБИ, выход которого соединен с одним из входов элемента 26 ИЛИ. К другому входу элемента 26 ИЛИ подключен АС 18. Выход элемента ИЛИ соединен с блоком 20 управления, в ДВ 27 включен между У 17 и АС 18.

Эхолот работает следующим образом.

Пусковой импульс, формируемый ГЗИ 14, запускает МБИ 25 и по цепи ПУСК устанавливает триггер 24 блока управления 20 в 1. При этом счетчик 21 считает импульсы ГЭЧ 19, поступающие через схему И 23. Тот же пусковой импульс через АИ 15 излучается в скважину 1. Отраженные от неоднородностей 2-6 сигналы 8-13 воспринимаются приемником 16, усиливаются усилителем 17 и через ДВ 27 поступают в АС 18. АС 18 отделяют импульсы отражения 8-13 от шумов, формирует их по амплитуде и подает на вход элемента ИЛИ 26. На другой

вход элемента ИЛИ 26 подается одиночный импульс положительной полярности с МБИ 25.Импульсы АС 18 могут пройти через элемент ИЛИ 26 только при отсутствии блокирующего импульса.

5 На первом этапе работы длительность блокирующего импульса устанавливается минимальной и соответствует времени прохождения звуком расстояния примерно в 1 метр. Этот начальный блокирующий им0 пульс необходим для блокировки помехи, возникающей в приемном тракте при излучении зондирующего сигнала 7. Поскольку расстояние до сужения 2 и, например, до уровня жидкости 6 больше 1 метра, ибо оба

5 импульса отражения 8 и 13, приходящие с АС 18. пройдут через элемент ИЛИ 26 на вход установки в О триггера 24. Так как импульс отражения 8 от локального сужения 2 придет первым, то именно он устано0 вит в О триггер 24, заполнение счетчика 21 прекратится и на индикаторе 22 установится число, показывающее расстояние до сужения 2.

На втором этапе работы длительность

5 блокирующего импульса устанавливается соответствующей расстоянию до сужения 2. Тем самым импульс отражения от сужения 2 блокируется и теперь уже остановка счета осуществляется импульсом отражения 10

0 от следующей неоднородности (расширения 3), а индикатор 22 покажет расстояние, до этого расширения. В этом случае полярность импульса отражения изменится, что учитывается наличие в схеме эхолота двух5 полупериодного выпрямителя 27.

Новое схемное решение эхолота исключает необходимость применение блока формирования зоны сужения (БЗС), селектора по длительности (СД) и регистра (Р), которы0 ми оснащено устройство-прототип. Вместо указанных БЗС, СД и Р в заявляемом устройстве применены модуль формирования блокирующего импульса, элемент ИЛИ и двухполупериодный выпрямитель. Новая

5 схема коммутации блоков обеспечивает заявляемому эхолоту лучшую помехозащищенность при приеме отраженных сигналов.

Таким образом, выполнение предлагаемого эхолота в соответствии с предлагаемой

схемой и описанием позволит расширить его технологические возможности и повысить достоверность измерений в условиях топологической неоднородности скважин, т.е. достичь целей изобретения. Формула изобретения Эхолот для буровых скважин, содержащий генератор зондирующего импульса, подключенный к акустическому излучателю, приемник отраженного сигнала, к выходу Которого подключен усилитель; амплитудный селектор и генератор эталонной частоты, соединенный через блок управления со Счетчиком, выход которого подключен к ин0

дикатору. отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения достоверности измерений в условиях топологической неоднородности скважин, он снабжен двухполупериодным выпрямителем и последовательно соединенными модулем формирования блокирующего импульса и элементом ИЛИ, к второму входу которого подключен выход амплитудного селектора, выход элемента ИЛИ подключен к входу блока управления, в двухполупериодный выпрямитель включен между усилителем и амплитудным селектором.

Изобретение относится к звуколокаци- онной технике, применяемой для измере- параметрЬв буровых скважин с опознанием их топологических неоднородно- стфй вида: разрыв обсадной колонны (рас- ширение) парафиновая пробка или шлзм о-глинистая корка (сужение), статический или динамический уровень жидкости и м.б. использовано в горной и нефте-газовой промышленности, геологоразведке. Цель изобретения: расширение технологических возможностей эхолота и повышение достоверности измерений в условиях топологической неоднородности скважин. Сущность изобретения: эхолот содержит акустический излучатель 15, приемник 16 отраженного сигнала, генератор 14 зондирующих импульсов, модуль 25 формирования блокирующего импульса, блок ИЛИ 26, двухполупериодный выпрямитель27, усилитель 17, амплитудный селектор 18, генератор 19 эталонной частоты, индикатор 22, счетчик 21 и блок 20 управления, состоящий из триггера 24 и элемента И 23, 15-14-25- 26-20-21-22; 16-17-27-18-26; 20-19. Новая схема коммутации блоков обеспечивает лучшую помехозащищенность эхолота при приеме отраженных сигналов. 3 ил, Ч.

Фиг.1

I 5 /4Ф|7|ф|4|з|ф

9916$ЬЪ210