ЮЕСОЮЗНАЯ Советский патент 1973 года по МПК G01V1/44 

1

Изобретение относится к области геофизических исследований буровых скважин методом акустического каротажа с применением трех- или многоэлементного акустического зонда.

При акустическом каротаже скважин по известным способам большое значение придают точному определению интервального времени распространения упругих колебаний. При этом стремятся свести к минимуму или исключить полностью погрешности, вызванные ошибками в фиксации момента прихода упругих колебаний к приемнику (приемникам) зонда.

Одним из способов повышения точности является фиксация момента прихода колебаний к приемнику (приемникам) по моменту изменения знака, зарегистрированному вступлением (при переходе его через нулевую линию). Такой способ, однако, не исключает вероятности появления погрешности, обусловленной явлением «перескока через цикл, связанным с повышенным затуханием упругих колебаний в исследуемой среде и конечной чувствительностью приемного тракта.

Предлагаемый способ позволяет сушественно повысить точность и достоверность измерений. Он основан на том, что при заданной скорости каротажа VK, выбранной частоте F посылок в исследуемую среду импульсов упругих колебаний и граничных значениях пластовых скоростей распространения упругих колебаний, Импи, максд максимально возможное изменение бДГ интервального времени распространения на измерительной базе ДГ между двумя соседними посылками определяется зависимостью

11

(1)

ЙДГ

макс

и в диапазоне частот упругих колебаний, используемых в акустическом каротаже, является величиной, меньшей периода этих колебаний.

Иными словами, существует некоторый, вполне определенный доверительный интервал ±6АГ возможного изменения от цикла к циклу интервального времени ЛГ, т. е. в двух соседних диклах изменение времени ДГ, вызванпое изменением скоростных характеристик пластов, не может превышать ±6ДГ, оставаясь при этом .величиной, меньшей длительности периода упругих колебаний. Изменение регистрируемого времени распространения упругих колебаний, вызванное явлением «перескока через цикл (работой на неидентичных вступлениях), равно целому

числу /С периодов - принятого сигнала, т. е.

/с

зарегистрированное в этом случае интервальlioe время распространения упругих колебаний АГ больше истинного времени расиространения АГ„ст. на целое число периодов,

АГ АГ„е. + .(2)

/с

В общем случае при наличии «перескока через цикл и одновременного изменения времени распространения упругих колебаний, обусловленного изменением скоростных характеристик пластов, зафиксированное в данном цикле измерений интервальное время выражается зависимостью

К

АГ„ - ± оАГ + --- ,

/с

где АГп - временной интервал, сформированный в данном, га-м цикле, подлежащий измерению и регистрации;

- временной .интервал, измеренный и зарегистрированный в,, предыдущем, (п-1)-м цикле., г-.,.

t- ,

Сущность способа состоит в том, что путем сравнения времени распространения упругих колебаний, зафиксированного в л-м цикле, с временем, измеренным и зарегистрированным в предыдущем, (п-1)-м цикле, определяют наличие «перескока. Если в результате сравнения окажется, что время и-го цикла отличается от времени (п-1)-го более, чем на ±6АГ, т. е. моменты прихода упругих колебаний к двум приемникам (либо от двух излучателей) определяются не по идентичным вступлениям, то, вычитая из результата сравнения время, кратное целому числу периодов, находят приращение At на величину которого время п-го цикла отличается от времени, измеренного (п- 1)-м цикле.

Это приращение находится внутри доверительного интервала, т. е. 6АГ ;Д ;6А7, и определяет фактическое изменение интервального времени между двумя циклами измерений.

Затем определяют истинное время «-го цикла

(4)

АГ„„„ .

Учитывая формулы (2), (3) и (4), алгоритм определения истинного времени распространения импульсов упругих колебаний в каждом л-м цикле измерений представляют в виде

АГ„,, „ : АГ„, ± АГ„ - . (5)

/с

Предлагаемый способ акустического каротажа позволяет существенно повысить эффективность геофизических исследований буровых скважин, обеспечивая высокую точность измерения скорости распространения упругих колебаний в пластах, пересеченных скважиной, даже в средах с больщим затуханием.

На чертеже представлена блок-схема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ акустического каротажа.

Скважин ы прибор /, содержащий два из5 лучателя 2, 3 упругих колебаний с блоком 4 запуска, приемник 5 и блок 6 усилителя соединен с наземной измерительной панелью каротажным кабелем 7. Панель содержит блок 8 синхронизации, блок 9 формирования 10 временных интервалов, блок 10 цифровой обработки и преобразователь 11 код - аналог. Выход преобразователя подключеи к регистру 12 каротажной станции.

Блок 10 цифровой обработки содержит вы15 сокостабильные генераторы 13, 14 счетных имиульсов, двоичный счетчик 15, регистр 16 памяти, компаратор 17, реверсивный счетчик 18, сумматор 19, ключевые устройства 20. Необходимая логика работы блока обеспечивается, 20 устройством 21 управления.

Интервальное время распространения упругих колебаний измеряют следующим образом. В каждом цикле измерений излучатели генерируют в окружающую скважинный прибор 5 среду импульсы упругих колебаний, которые после прохождения по породе воспринимаются приемником. Электрические колебания с выхода последнего, пройдя через усилитель, поступают по каротажному кабелю в назем0 ную измерительную панель. В блоке формирования временных интервалов формируются прялюугольпые импульсы, длительность АГ которых соответствует времени распространения упругих колебаний на измерительной базе 5 между излучателями. Блок синхронизации обеспечивает работу блока формирования и определяет частоту посылок импульсов упругих колебаний в породу управляя работой блока запуска скважинного прибора. 0 Выходные импульсы блока формирования воздействуют на высокостабильный генератор счетчик импульсов, и измерение длительности временного интервала А7„ сводится к подсчету количества счетных импульсов, заполняю5 щих этот интервал. Эта операция производится с помощью счетчика. В компараторе осуществляется сравнение числа импульсов, соответствующего интервалу А7и, с числом, отражающим длительность импульса в 0 предыдущем цикле измерений и хранящимся в регистре памяти. Если результат сравнения лежит в диапазоне ±6АГ, что устанавливается с помощью устройства управления, то последнее воздействует на ключ и обеспечивает перенос числа, записанного в счетчике, в преобразователь код - аналог, с выхода которого аналоговая величина (ток или напряжение), пропорциональная по величине длительности АГ„, поступает на вход регистратора каротажной станции. В том случае, когда результат сравнения чисел, соответствующих интервалаы АГ„, выходит из границ доверительного интервала, в реверсивном счетчике осуществляется последовательное 5 вычитание из результата сравнения количест