УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА Советский патент 1973 года по МПК E21B47/14 E21B47/00 G01V1/00 

1

Изобретение относится к области промысловой и разведочной геофизики и может быть использовано для акустического исследования скважин с целью выделения трещинных коллекторов.

Известно устройство для обнаружения трещин в стволе, осуществляющее наблюдение и фиксирование дифракции акустических волн на неоднородности, которую представляет собой трещина. В результате дифракции возникает сложная интерференция волн, которая искажает форму, изменяет амплитуду и частоту принимаемого сигнала. Это аномальные изменения формы и частоты сигнала свидетельствуют о наличии трещин в стволе скважины.

Устройство, предназначенное для обнаружения трещин, настраивается на регистрацию аномалий амплитуды или частоты сигнала. Такое устройство содержит на входе усилитель сигналов, подключенный к его выходу селектор, каскады для измерения частоты сигнала (преобразующие изменения частоты сигнала в изменение постоянной составляющей), и регистратор с диаграммной лентой. З.аписанная диаграмма представляет собой непрерывную кривую, величина отклонения которой пропорциональна частоте принятого сигнала. Поскольку известные устройства фиксируют абсолютные значения частоты

принятого сигнала, на подобной диаграмме трудно выделить аномальные отклонения, вызванные только трещинами, из аиомалий, обусловленных изменением литологического

состава пород, пересекаемых скважиной.

Для однозначного выделения местоположения трещины приходится применять другие виды каротажа, что увеличивает стоимость геофизических работ. Таким образом, известные устройства не позволяют уверенно выделять трещины.

Предлагаемое устройство позволяет автоматически и однозначно выделять трещины в стволе скваасины благодаря тому, что к выходу каналов измерения частоты подключено сравнивающее устройство, соединенное через фазовый селектор и линию задержки со схемой совпадений.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1, излучатель 2, глубинный прибор 5, приемник 4 первого канала, приемник 5 второго канала, усилитель 6 первого канала, временной селектор

7 первого канала, измеритель частоты 8 первого канала, сравнивающее устройство 9, фазовый селектор 10, усилитель / второго канала, временной селектор 12 второго канала, измеритель частоты 13 второго канала,

мультивибратор 14 положения стробирующего импульса, мультивибратор 15 ширины стробирующего импульса, линию задержки 16, схему совпадений 17, регистратор 18.

Предлагаемое устройство состоит из глубинного прибора и наземного устройства.

Глубинный прибор 3 имеетдва приемника 5 и 4, разнесенных на равные расстояния по обе стороны излучателя 2.

Наземное устройство состоит из двух идентичных каналов измерения частоты, каждый из которых содержит усилитель, селектор и измеритель частоты. Оба канала подключены к сравнивающему устройству 9, выход которого соединен с фазовым селектором 10. Кроме того, наземное устройство содержит генератор синхронизирующих импульсов /, мультивибраторы 14, 15, линию задержки 16, схему совпадения 17 и регистратор 18.

Генератор синхроимпульсов / управляет схемой возбуждения излучателя 2, генерирующей ультразвуковые импульсы, распространяющиеся через буровой раствор и породу в противоположные стороны. Ультразвуковые импульсы достигают приемников и 5, которые преобразуют их в электрические колебания, передаваемые на поверхность к усилителям 6, и. Усиленные колебания поступают одновременно на селекторные каскады (с усилителя 6 на селектор 7, с усилителя 11 - на селектор 12. Селекторные каскады открываются стробирующим импульсом, время фор.мирования и длительность которого онределяются мультивибраторами 14 и 15, срабатывающими от генератора синхроимпульсов /. Мультивибратор 14 определяет момент отпирания селекторов, а мультивибратор 15 - продолжительность их открытого состояния, что позволяет пропускать к измерителям частоты 8 и 13 интересующий вид колебаний.

С выхода измерителей частоты сигнал подается на сравнивающее устройство 9 (например, дифференциальный усилитель). Напряжение на выходе сравнивающего устройства 9 отлично от нуля только в том случае, если сигнал, поступивщий на приемник 4, отличается по частоте от сигнала, поступающего на приемник 5. В случае равенства частоты сигналов, принимаемых обоими приемниками, напряжение на выходе сравнивающего устройства равно нулю.

С выхода сравнивающего устройства разнополярные сигналы поступают на фазовый селектор 10, разделяются по двум каналам, в цепь одного из которых включена линия задержки 16.

Указанные сигналы поступают на схему совпадений 17, на выходе которой сигнал появляется только в случае совпадения во времени сигналов на ее входе. Сигнал с выхода схемы совпадений проходит на регистра тор 18.

Положение трещины в скважине опреде; ляется следующим образом.

Когда прибор находится над трещиной, то из-за однородности пласта частоты сигналов, поступающих на оба приемника, равны, и, следовательно, сигнал на выходе сравнивающего устройства 9 равен нулю.

При перемещении прибора трещина попадает сначала в пространство между приемником 4 и излучателем 2. Из-за явления интерференции частота сигнала, нринятого приемником 4, станет меньще, а частота сигнала, принятого приемником 5, не изменится. В результате напряжение на выходе сравнивающего каскада 9 будет отличным от нуля. При последующем перемещении прибора

трещина попадает в пространство между приемником 5 и излучателем 2. В этом случае так же частоты сигналов, принятых приемниками, будут различаться: частота сигнала приемника 5 уменьшится, а частота сигнала приемника 4 не изменится. Сигнал на выходе сравнивающего устройства 9 будет отличным от нуля, но другой полярности.

Таким образом, при прохол дении прибора мимо трещины ее присутствие регистрируется отклонением, точка перегиба которого соответствует местоположению трещины в скважине. Указанный сигнал трудно использовать для автоматического выделения положения трещины, так как он теряется на фоне

разнополярных сигналов, характеризующих границы пластов, поэтому он пригоден только для визуального контроля. Чтобы автоматизировать процесс выделения трещин, полученный сигнал обрабатывают с помощью фазового селектора 10, линии задержки 16 и схемы совпадений 17, получая на записи однополярные отклонения, относящиеся только к трещинам.

Фазовый селектор W обеспечивает поканальное разделение сигналов, поступающих со сравнивающего устройства 9. Так как эти сигналы сдвинуты на некоторую величину 4, то, выбрав для линии задержки гзад i, можно обеспечить их совпадение во времени.

Совпавшие во времени сигналы дадут на выходе схемы совпадений такой сигнал, который свидетельствует о наличии трещины в стволе скважины. Во всех остальных случаях на выходе схемы совпадения сигнал отсутствует. Сигнал на выходе схемы совпадений можно использовать для визуального контроля положения трещин в скважине и для автоматического контроля, так как он может управлять отметчиком глубин, затвором фотоаппарата и другими регистрирующими и сигнальны.ми устройствами.

Предмет изобретения

Устройство акустического каротажа для обнаружения трещин в скважинах, содержащее глубинный зонд с излучателем и приемниками, наземный пульт, включающий каналы измерения частоты, отличающееся тем,

что, с целью повышения надежности выделения трещин в скважине, к выходу каналов измерения частоты подключено сравнивающее

устройство, соединенное через фазовый селектор и линию задержки со схемой совпадений.