ССР : ^. Советский патент 1971 года по МПК E21B47/14 G01V1/40 

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин.

Для наладки и калибровки аппаратуры акустического каротажа без использования эталонной скважины применяются различные устройства, формирующие импульсы, соответствующие моменту посылки к моменту прихода сигнала. Последний задерживается относительно первого на время, учитывающее пробег звуковой энергии в породе на выбранной базе измерения. Однако известные имитаторы используются для зондов одной структуры. При этом не учитывается влияние шумов, имеющих определенный уровень и спектр. Кроме того, невозможно производить настройку наземной аппаратуры, регистрирующей волновую картину.

Цель изобретения состоит в разработке устройства для комнлексной проверки, наладки и калибровки аппаратуры акустического каротажа с зондами структуры MiUin и , обеспечивающего учет всех влияющих причин в процессе каротажа, включая щум и помехи, повышение точности и сокращение времени калибровки. Устройство может быть использовано для моделирования сейсмических колебаний.

Автоматическое изменение интервального времени с определенной цикличностью по заданной программе достигается путем введения

в схему имитатора генератора цикла, что позволяет ускорить калибровку измерительного тракта аппаратуры акустического каротажа в диапазоне «малых и «больших значений интервального времени в динамическом режиме. Введение в схему генератора шума обеспечивает наложения шумов, близких к реально существующим. Кроме того, формирование требуемой формы огибающей сигнала дает возможность производить наладку аппаратуры акустического каротал а сигналами, близкими к реальным, а также производить необходимые исследования по оптимальному приему сигнала при малом отношении сигнал/помеха в зависимости от форм его огибающей.

На фиг. 1 дана блок-схема имитатора, работающего в режиме зонда структуры на фиг. 2 - временные диаграммы имитатора, работающего в режиме зонда структуры на фиг. 3 - блок-схема имитатора акустического зонда, работающего в режиме структуры на фиг. 4 - временные диаграммы имитатора, работающего в режиме зонда на фиг. 5 - функциональная схема формирователя волнового пакета; на фиг. 6 - функциональная схема измерителя интервального времени; на фиг. 7 - форма сигналов на выходе генератора цикла; на фиг. 8 - принципиальная схема формирования интервального времени.

Электронный И1митатор содержит задающий генератор 1, генератор 2 первой посылки, генератор 3 второй посылки, каскады задержки 4, 5, формирователь 6 первого волнового пакета, формирователь 7 второго волнового пакета, генератор 8 цикла, измеритель 9 интервального времени, генератор 10 шума, схему сборки 11, формирователь 12, формирователь 13, усилитель 14, акустические приемники 15 н 16 и излучатель 17.

Для иллюстрации работы имитатора в режиме HiMzHi на фиг. 2 изображены: временная диаграмма 18 импульсов посылок с генератора 2, временная диаграмма 19 импульсов посылок с генератора 3, временная диаграмма 20 импульсов с выхода каскада задержки 4, временная диаграмма 21 импульсов с выхода каскада задержки 5, временная диаграмма 22 сигналов с выхода формирователя 6, временная диаграмма 23 сигналов с выхода формирователя 7, выход сигнала 24 с генератора шума 10, временная диаграмма 25 сигналов с выхода схемы сборки 11. Для работы в режиме i//if/2 в схему имитатора дополнительно вводят усилитель 26 и акустический излучатель 27.

Для иллюстрации работы электронного имитатора в режиме MJliriz изображены: временная диаграмма 28 имнульсов посылок с генератора 2, временная диаграмма 29 с выхода каскада задержки 4, временная диаграмма 30 имнульсов с выхода каскада задерж;ки 5, временная диаграмма 31 сигналов с выхода формирователя 6 волнового пакета, временная диаграмма 32 сигналов с выхода формирователя 7 второго волнового пакета, выход 33 сигнала с генератора шума 10, временная диаграмма 34 с выхода схемы сборки 11.

Формирователь волнового пакета содержит генератор 35 ударного возбуждения, мультивибратор 36, амплитудный модулятор 37, источник 38 модулируюш,его напряжения.

Измеритель 9 состоит из двух интегрируюших каскадов 39 н 40 н милливольтметра 41.

Каскад задержки 4 собран на транзисторах 42 и 43. Каскад задержки 5 - на транзисторах 44, 45. Каждый каскад представляет собой ждущий мультивибратор с эмиттерной связью. Все детали обоих ждущих мультивибраторов соответственно одинаковы - резисторы 46, 47, 48 и 49, 50 и 51, 52 и 53, 54 и 55; конденсаторы 56 и 57. Исключение составляют номиналы времязадающих цепочек ждущих мультивибраторов - конденсаторы 58 и 59, резисторы 60 и 61.

Рассмотрим работу имитатора в режиме HiHzni.

Задающий генератор 1 предназначен для генерации двух серий опорных импульсов, жестко синхронизированных с наземной аппаратурой. Период следования опорных импульсов равен периоду следования импульсов акустического зонда. Серии опорных импульсов смещены относительно друг друга на время, па которое смещены фактически срабатывания

излучателей И и //2 акустического зонда. Одна из серий опорных импульсов подается на генератор первой посылки 2, другая серия подается на генератор второй посылки 3, причем каждая серия является запускающей по отношению к соответствующему генератору. При поступлении онорного импульса на генератор посылки последний срабатывает и выдает импульс. Имитируемые серии смещены отпосительно друг друга на время, на которое смещены посылки импульсов излучателей зонда. Посылочные импульсы поступают на каскады задержки - и 5 и па схему сборки 11. Каскады задержки определяют время вступлений

первых волновых пакетов. Сдвинутые во времени па каскадах задержки импульсы поступают на заторможенные формирователь 6 первого волнового пакета и на формирователь 7 второго волнового пакета, генерирующие две

серии амплитудно-модулированных пакетов заданной длительности. Полученные волновые пакеты сдвинуты на время смещения посылочных импульсов плюс на интервальное время, т. е. на величину, равную разности времен первых вступлений волновых пакетов. При воздействии генератора 8 цикла на каскады задержки времена первых поступлений цикличпо меняются. Эти изменения обеспечены разными по величине на каждом каскаде задержки 4 и 5, поэтому меняется интервальное время. При этом временной сдвиг второго волнового пакета всегда больше временного сдвига первого волнового па.кета.

Интервальное время замеряется измерителем А/ 9. Обе серии волновых пакетов и посылочные импульсы поступают ца четыре входа схемы сборки //, которая сводит на одну временную ось указанные четыре разновидности

импульсов. Иа пятый вход схемы сборки 11 от генератора шума 10 на временную ось накладываются шумы регулируемого уровня и спектра. С выхода схемы сборки 11 сигналы поступают на вход регистрирующего и измерительного устройства аппаратуры акустического каротажа при отключенном акустическом зонде. При проверке всего комплекса аппаратуры акустического каротанса на акустический зонд накладывают два акустических приемника 15 и 16 и акустический излучатель 17. Переключателем отключают генераторы 2 к 3, & каскады задержки 4 к 5 и схему сборки 11 подключают к формирователям 12 и 13 соответственно. Излучаемые зондом акустические

посылки улавливаются приемниками 15 и 16, преобразуются в электрические сигналы и после прохождения через формирователи 12 и 13 направляются па входы каскадов 4 и 5 и схемы сборки //. Волновые пакеты с формирователей & и 7 через усилитель 14 поступают на излучатель 17, а его сигналы улавливаются акустическим приемником самого зонда.

акустический приемник 16 и формирователь 13, а дополнительно введены следующие узлы: усилитель 26 и излучатель 27. Задающий генератор / выдает лищь одну серию опорных импульсов с периодом, равным периоду следования реальных посылочных импульсов. Генератор 2 посылки запускает оба каскада задержки 4, 5. Волновые пакеты с выходов формирователей 7 и б смещены относительно друг друга лищь на величину интервального времени. При проверке аппаратуры на поверхности на акустический зонд накладывают акустический приемник /5 и излучатели 17 и 2. Переключателем отсоединяют генератор 2 посылки, а каскады задержки 4 и 5 и схему сборки // подсоединяют к формирователю 12. Излучаемые зондом акустические импульсы улавливаются акустическим приемником 15 и после прохождения формирователя 12 направляются на схему сборки 11. Волновые пакеты с формирователей волновых пакетов б и 7 через усилители 26 и 14 поступают на акустические излучатели 27 и /7 и их сигналы улавливаются акустическими приемниками самого зонда.

Формирователь волнового пакета в основе своей содержит генератор 35 ударного возбуждения, вырабатывающий пакет синусоидальных колебаний с частотой, равной резонансной частоте акустического излучателя, используемого в зонде каротажной аппаратурой. Длительность волнового пакета определяется длительностью импульса ждущего мультивибратора 36, запускающего генератор 55 ударного возбуждения. Форма огибающей волнового пакета определяется формой модулирующего напряжения, подаваемого на амплитудный модулятор 37 с источником 38.

В общем случае, модулирующее напряжение может изменяться по самым различным законам. Из всех форм огибающей наиболее приемлемой кажется экспоненциальная форма с регулируемой постоянной времени. Экспоненциальную кривую можно формировать, использовав в качестве источника 38 модулирующего напряжения интегрирующую цепочку и подавая на нее импульс с выхода ждущего мультивибратора 36.

На интегрирующих каскадах 39, 40 происходит усреднение импульсов, пропорциональных временам первых вступлений на период следования сигналов. При этом, чем больще время первого вступления волнового пакета, тем

больще потенциал на выходе интегрирующего каскада. Измеренная милливольтметром 41 на выходах интегрирующих каскадов разность потенциалов даст разность времен первых вступлений, т. е. интервальное время. Генератор 8 генерирует циклично меняющееся многоступенчатое напряжение. Число ступеней может быть различным, но длительность каждой ступени выбирается порядка 20-30 сек, чтобы по

измерительным приборам можно было взять уверенный визуальный отсчет интервального времени на каждой ступени цикла. В формировании циклично меняющегося интервального времени, кроме генератора 8 цикла, принимают участие оба каскада задержки 4, 5. Источником общего базового напряжения смещения является генератор 8 цикла. Так как величина базового смещения циклично меняется, то меняется и длительность импульса, генерируемого мультивибратором каскадов по приходу импульсов с генератора посылки. Так как постоянная времени цепочки из конденсатора 59 и резистора 61 значительно больще постоянной времени цепочки из конденсатора 55 и резистора во, то и длительность импульса с каскада задержки 6 значительно больще длительности импульса с каскада 4.

Предмет изобретения

Имитатор зонда акустического каротажа, содержащий устройство, генерирующее остроконечные импульсы и пакеты синусоидальных колебаний, аналогичные сигналам зонда, и измерительное устройство, фиксирующее интервальное время, отличающийся тем, что, с целью ускорения калибровки измерительного тракта аппаратуры акустического каротажа в динамическом во всем диапазоне значений интервального времени, автоматического изменения интервального времени по заданной программе и определения влияния щумов на измерение интервального времени, имитатор содержит генератор цикла, вырабатывающий циклично меняющееся многоступенчатое

напряжение, управляющее каскадами задержки пакетов синусоидальных колебаний, генератор шума с регулируемым спектром и уровнем и схемой сборки, обеспечивающие наложение щумов на сигналы в требуемом отношении

сигнал-шум, и амплитудный модулятор, обеспечивающий изменение формы огибающей синусоидального пакета по заданному закону.

fS/HЕГ

TD I I

I I 23 JL.

15

y.

Ha регистра32rniffi

C

- 26

.33

21

/7

15

3

t(ceK)

Фиг

С генератора

С генератора

Фиг. S