УСТРОЙСТВО для АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН Советский патент 1971 года по МПК E21B47/14 G01V1/40 

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин акустическими методами.

Известно устройство для акустического каротажа скважин, содержащее скважинный прибор и наземную часть с блоками синхронизации и формирования разнополярных пусковых импульсов и блоки для записи параметров упругих волн.

При разработке аппаратуры для акустического каротажа, особенно с повышенной термостойкостью, возникает задача создания уверенной синхронизации работы скважинного прибора и наземной аппаратуры. В настоящее время наиболее щироко используются два варианта синхронизации аппаратуры: синхронизация «снизу и синхронизация «сверху. В первом варианте задающий генератор, определяющий частоту упругих импульсов, располагается в скважинном приборе. Импульсами этого генератора запускаются схемы возбуждения излучателей - при использовании зонда И1И2П или схемы коммутации приемников и возбуждения излучателей при использовании зонда и njlg. Наземная аппаратура синхронизируется зондирующими импульсами, формирующимися в цепи возбуждения ультразвуковых излучателей. Эти импульсы соответствуют во времени моментам посылки упругих волн в окружающие скважину породы.

Импульсы передаются из скважинного прибора на поверхность по каналу, как правило, не зависимому от канала передачи сигналов, регистрируемых приемником, и выделяются специальными схемами. При таком варианте в схемах, работающих в диапазоне температур О-250°С, невозможно обеспечить требуемую стабильность частоты задающего генератора. При втором способе синхронизации задающий генератор устанавливают в наземном блоке и используют для синхронизации как наземной, так и скважинной аппаратуры. Невысокие температуры, при которых работают наземные блоки, позволяют в случае необходимости простыми средствами синхронизировать задающий генератор частотой питающей сети. При этом варианте началом отсчета временных интервалов служит момент посыл ки синхроимпульсов в скважинный прибор, а

не момент возбуждения упругих импульсов Это приводит к появлению различных неучитываемых задержек в каналах измерения времен ti и /2 из-за плавания порогового срабатывания спусковых устройств обоих каналов

и к ощибке измерения временного интервала Д/ (время пробега на базе между одноименными элементами акустического зонда).

нении температуры окружающей среды в широких пределах. Достигается она тем, что скважинный прибор снабжен блоком управления коммутирующими элементами, обеспечивающим поканальное разделение пусковых импульсов и задержку момента возбуладения 1 злучателей относительно пусковых импульсов, и схемой формирования и передачи в наземную часть импульсов, соответствующих моментам возбуждения излучателей. Блок управления содержит схему разделения пускогых импульсов и ключевые элементы, управляющие работой коммутирующих элементов.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры сигналов на выходе отдельных блоков схемы.

Устройство состоит из скважинного прибора/и наземной аппаратуры //, соединенных каротажным кабелем ///.

Скважкнный прибор содержит излучатели / и 2, приемник 3 акустических импульсов, усилитель 4 этих импульсов, выходной трансформатор 5, схему 6 разделения пусковых импульсов, передаваемых в скважинный прибор, ключевые элементы 7 и 8, управляющие работой коммутирующих приборов 9 и 10, накопительный элемент 11.

Наземная регистрирующая аппаратура содерлсит входной фильтр 12, генератор 13 синхронизирующих и тактовых импульсов, генератор М пусковых импульсов, схему 15 выделения зондирующих импульсов, блоки 16-18 записи соответственно временных, амплитудных и других параметров, регистратор 19, являющийся составной частью каротажной станции, и блок питания 20. Генератор 13 вырабатывает две серии импульсов (фиг. 2, а и б), используемых для синхронизации вспомогательных блоков наземной аппаратуры и генератора 14 пусковых импульсов, который формирует поочередно разнополярные импульсы достаточной мощности для передачи их через каротажный кабель в скважинный прибор. В скважинном приборе эти импульсы отфильтровываются от напряжения питающей сети LC-фильтром, состоящим из конденсатора Ci и первичной обмотки (обмотка А) трансформатора Тр. Форма импульсов на первичной обмотке аналогична приведенной на фиг. 2, г. Выбросы противоположной полярности достигают 50-80% от амплитуды основных импульсов (заштрихованы на фиг. 2, г). С двух независимых вторичных обмоток трансформатора (обмотки Б и В} пусковые импульсы в противофазе (фиг. 2,д и е) поступают на детекторные проходные лампы Л1 и Л2. Пусковой импульс первого канала (защтрихован на фиг. 2, б) открывает лампу ./Zi и заряжает емкость Са таким образом, что обкладка конденсатора, подключенная к управляющим сеткам ламп JIz и Лз, заряжается отрицательным потенциалом (фиг. 2, дас), величина которого должна быть достаточной для запирания обеих ламп. Через вторую детекторную лампу пусковой импульс первого канала пройти не

может, так как к лампе Л2 он прикладывается с противоположной полярности (фиг. 2, е). К моменту же появления паразитного выброса положительной полярности лампа Лг закрывается отрицательным потенциалом конденсатора Cz. Через некоторое время, определяемое постоянной разряда Rt и Cz, меньшее периода следования пусковых импульсов, конденсатор Cz разряжается до нулевого потенциала (фиг. 2,ж), возвращая схему селекции импульсов в первоначальное состояние. Пусковой импульс второго канала (заштрихован на фиг. 2, е) проходит через детекторную лампу Л и заряжает емкость Сз (фиг. 3, и), подключенную к лампам .//i и Л/. Через лампу Л этот импульс по причинам, аналогичным вышеописанным, пройти не может. Следовательно, при поступлении разнополярных пусковых импульсов обеспечивается через разделение по каналам: положительный пусковой импульс заряжает емкость Cz, а отрицательный емкость Сз.

Управляющие электроды коммутирующих приборов через резисторы R, Re и з, 4 подключаются к источникам положительного+ г и отрицательного - EI напряжения. В исходном состоянии (при отсутствии пусковых импульсов) ключевые лампы Лз и Л открыты, а коммутирующие приборы 9 и 10 заперты по

управляющим электродам, так как и R6 Ri+Rijj, где Rijj и внутренние сопротивления ключевых ламп по постоянному току. Пусковым импульсом первого

канала, как описано выше, заряжается емкость Cz и закрывается ключевая лампа Лз. Это приводит к повышению потенциала на ее аноде и управляющем электроде коммутирующего прибора Лб (аркатрон).

Через некоторое время, небходимое для переброса дуги с вспомогательного анода на основной, аркатрон поджигается и разряжает накопительную емкость Св на обмотку первого излучателя /. Пусковой импульс второго

канала заряжает емкость Сз и закрывает ключевую лампу Л/,, что приводит к срабатыванию второго коммутирующего элемента Л. При этом накопительная емкость Св разряжается на обмотку второго излучателя 2.

В момент прохождения тока разряда накопительной емкости Сб на резисторе Rj, включенном последовательно с ней, формируется зондирующий импульс, который через усилитель 4 и кабель передается на поверхность и после

дополнительного усиления используется для запуска измерительного мультивибратора (фиг. 2, м) блока 16 записи временных интервалов. В исходное состояние мультивибратор возвращается первыми вступлениями сигналов, регистрируемых приемником 3 (фиг. 2, л), от ближнего / и дальнего 2 излучателей. Для этого сигналы усиливаются в скважинном приборе до амплитуд 30-50 в. В результате измерительный мультивибратор вырабатыторые затем поступают на схемы преобразования для получения напряжения, пропорционального разности этих времен. Напряжения, пропорциональные амплитудным или другим параметрам упругих волн, регистрируемых при акустическом каротаже, вырабатываются в блоках 17 и 18, которые могут быть построены по принципу аппаратуры СПАК-2 или любой другой. Чтобы при передаче на поверхность зонди- 10 рующие импульсы (фиг. 2, /с) пе интерферировали с гораздо ббльщими по амплитуде пусковыми импульсами (фиг. 2, г), необходимо задержать их относительно момента поступлепия пусковых импульсов. Для задерлски 15 можно использовать специальные генераторы задержки, выполненные на базе широко известных схем. Однако это усложняет схему прибора. Поэтому в данном устройстве для получения задержки используется следующее 20 явление. Если па управляющий электрод аркатрона подать положительный импульс такой амплитуды, чтобы суммарное напряжение на ием стало равным 10-50 в, то аркатрон подожжется не сразу. Величина задержки 25 определяется временем, необходимым для переброски дуги между вспомогательным анодом ВА и катодом К. аркатрона на основной анод ОА. Для увеличения этого времени и подбора равных задержек по обоим каналам 30 в аноды ключевых ламп включены интегрирующие емкости Ci и Сб. Предмет изобретения 1. Устройство для акустического каротажа скважин, содержащее скважинный прибор с трех- или четырехэлементным акустическим зондом, наземную часть, содержащую блок синхронизации и формирования разнополярных пусковых импульсов, блоки для записи параметров упругих воли, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения параметров, надежности и устойчивости работы скважинного прибора при изменении температуры окружаюн1:ей среды, скважинный прибор снабжен блоком управления коммутирующими элементами, обеспечивающим поканальное разделение пусковых импульсов и задержку момента возбуждения излучателей отпосительпо пусковых импульсов, и схемой формирования и передачи в наземные блоки импульсов, соответствующих моментам возбуждения излучателей. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения уверенного разделения каналов, блок управления содерлчит схему разделения пусковых импульсов и ключевые элементы, управляющие работой коммутирующих элементов.

IJH

.jУ

-4/- Л/-/ w4- / -4-lA- -V

tft,tc t.t,t,ti,

-Л/V -A/W

rL П

Фиг