АППАРАТУРА ДЛЯ ЧАСТОТНОГО АНАЛИЗА АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА В СКВАЖИНЕ Советский патент 1971 года по МПК E21B47/14 G01V1/40 

Изобретение относится к устройствам для промыслово-теофизнческнх-исследований

скважин.

При исследовании горных пород в скважинах метода.ми акустического а аротажа чаще всего 1иопользуются динамичесасие xapaiKTepiiСТИ1КИ регистрируемых волн.

Известны, например, устройства для измерения амиллтуд, iKos-ффициентов затухания, а также устройство для регистрации ви-димого периода.

Величина коэфф;1циента затухания, за висимость его от час готы, а также спектральные особенности принимаемых сигналов являются важнейшими характернстиками горных пород, по Которым можно не только определять тип

пород, НО, ИО-ВИДИМОМу, и судить об их КОЛлакторских свойствах.

Од1на:ко измеряемые в настоящее время коэффициенты затухания не могут быть отнесены «жакой-либо 0:лределенной частоте, так как частотный спектр акустических волн изменяется |при измене-НИИ тина породы. Поэтому анализ гармонических составляюп,;нх сиектра акустического сигнала и автоматическая регистрация величин -коэффнцнентов затухания отдельных гармонических составляющих в породе, пересекаемой скаажиной, (позволпт в зиачительпой степени оценить влияние большого количества скважинных факторов iia

акустилеский сигнал н откроет пути к их количественной оценке. Особенности изменения величины коэффициента поглон ення по стволу окважины позволят довольно точно оценпть частотно-поглощающие свойства пересекаемой породы.

Цель изобретешь - обеспечить гармонический анализ акустического сишала в процессе акустического каротажа с одновременной непрерывной зап.псью величин коэффициентов поглощення гармонических составляющих сигнала в зависимости ит глубины погружения прибора в скважину.

Для этого в аппаратуру введены сбрасывающее устройство, логарифмирующие, вычитающие и п.нтегрируюихие каскады.

Сбрасывающее устройство предназначено для ограничения длительности .колебания на выходе аиализ;1рующего устройства с целью избежаиня искажающих иитерференциоиных явленнй на анализирующем элементе. Логар11ф.м 1рующне и вычитающие каскады нредназиачены для иреобразования амилнтуд отдельиых гармонических состаВляюн;нх в коэффициенты затухания соответствующих гармоиичеоких состапляющнх сигнала. Интегрнруюи;ие элементы предназначены для интегрирования сигнала на выходе вычитающих каскадов с целью иолзчслия постояиной составляющей сигнала, меняюгцейся ло закону изменения величины коэффициента поглощения выделенной гармоники. На фиг. 1 изображена блок-.схема устройства для частотного анализа акустического сигнала; на фиг. 2 - эпюры напряжений, деиствующих в точках схемы; на фиг. 3 - частотные характеристики системы фильтров анализирующего устройства. Предлагаемое устройство содержит окважинный зонд 1, спускаемый в окважину на кабеле 2, излучатели 3 акустических имсульсов, приемник акустических волн 4, широкополосный усилитель 5, синхрогенератор 6, чувствительное пороговое устройство 7, каскад 8 формирования временного «акна, селектор 9, систему вьгсо:коизбирательных фильтров 10, сбрасывающее устройство 11, логарифмирующие 1каокады 12, зычитающие каскады 13 для получения разности снгналов, интегрирующее устройство 14, Коммутирующий каскад 15, регистратор 16, привод лентопротялсного механизма, вжлючающий (В себя сельсины 17, 18 и ролик блок-баланса 19. С поверхности с помощью синхрогенератора 6 по кабелю 2 подаются электрические импульсы, запускающие поочередно генераторы возбуждения излучателей 3, которые посылают чарез жидкость в породу акустические импульсы (см. фиг. 2, а, б, в). Энергия этих импульсов передается через породу на приемник 4, преобразующий их в электрические колебаиия, которые усиливаются в приборе, передаются на поверхность и поступают на широкополо.сный усилитель 5 (см. фиг. 2, г, д). Усиленный сигнал поступает на чувствительное пОроговое устройство 7, порог срабатывания которого устанавливается оператором или автоматически. Сигнал, пройдя через пороговое устройство, вызывает срабатывание каокада 8 формирования временного «окна. Сформирозанное «окно подается на селектор .9, на который одно-временно поступает сигнал с усилителя 5. Селектор в пределах длительности временного «окна (пропускает участок волновой картины, выбранный оператором для аНализа (см. фиг. 2, е, ж, з, и). Выбранный отрезок сигнала поступает затем на коммутирующий 15, который разделяет сигналы от обоих излучателей и направляет их для анализа по отдельным тождествевным каналам в систему высокоизмерительных фильтров 10, каждый из которых имеет узкую полосу пропускания, обусловленную требуемой точностью анализа. В качестве фильтров можно использовать резонаторы, резонаноные усилители и т. п. Резонансные частоты каждого фильтра и число фильтров выбираются с тамим расчетом, чтобы В совокупности они перекрывали исследуемый диапазон частот (см. фиг. 3). Анализируемый сигнал поступает одновременно на все фильтры, вызывая вынужденные электрические колебания, амплитуды которых пропорциональны амплитудам соответствуюнансным частотам соответствуюпшх фильтров (соответственно частотам гармоник сигнала). С выхода избирательных фильтров 10 электрические колебания поступают на сбрасывающее устройство 11, которое ограничивает продолжительность колебаний на выходе фильтров (см. фиг. 2, к, л, м, н). Ограниченные по длительности колебания поступают на логарифмирующие каскады 12, с выхода Последних - на вычитающие каскады 13. На выходе вычитающих каскадов получают величину, пропорциональную коэффициенту поглощения определенной частотной составляющей акустического сигнала. Это можно ПОНЯТЬ из следующих соотношений: f, - -амплитуда сигнала на ближнем приемнике на определенной частоте; А - Л Л/, - Ло -амплитуда сигнала на дальнем приемиике на определенной частоте; 1пЛ :1пЛо- - а/1 Al-результат логарифмирования;ГпЛ, 1пЛо - , Xz } X -результат вычита 1пЛ уЛ -cz/i (.2-.JCi) S-а/с логарифмов. С (Вычитающих каскадов сигнал поступает на интегрирующее устройство 14, которое производит преобразование изменения импульсного сигнала В изменение постоянной составляющей, что позволяет получить на регистраторе 16 непрерывные кривые, описывающие характер изменения коэффициента поглощения отдельных гармонических составляющих акустического оигналл по стволу скважины, йеремещение диаграммы регистратора осуществляется с помощью сельсинов 17, 18 от ролика блок-баланса J9. Предмет изобретения Аппаратура для частотного анализа акустического сигнала в скважине, содержащая акважинный зонд с излучателями и приемниками, наземную часть, содержащую синхрогенератор, широкополосный усилитель, чувствительное inoporoBoe устройство, каакад формирования Времзнного «окна, вырезающее устройство, коммутируюш.ий каскад, систему высокоизбирательных фильтров и регистратор, отличающаяся тем, Что, с целью автоматической записи величин коэффициентов погловых, непрерывно изменяющихся с глубиной погружения зонда, выход системы высокоизбирательных фильтров снабжен сбрасывающим устройством, к которому Последовательно подключены логарифмирующие, вычитающие и интегрирующие каскады.

Фиг 1

.,KMIV f/j %i I W..„.„Фф,,- -vvvH M- -4-

-цки --«-- ш - IL

лт1.

гЖ

JiWW- -..™-yMi....

TTTTTZTTT/

. J