УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАРОТАЖА СКВАЖИН Советский патент 1973 года по МПК E21B47/14 G01V5/10 E21B47/12 

Устройство относится к области промысловой геофизики и может быть использовано для исследования как необсаженных, так и обсаженных окважин.

Известна аппаратура для каротажа скважин, содержащая в глубинном приборе зонд акустического каротажа, генератор нейтронов, радиометр и электронный блок преобразования информации, а в наземном пульте блок разделения и регистрации передаваемой из глубинного прибора по трехжильному каротажному кабелю информации. Аппаратура позволяет записывать диаграммы импульсного нейтронного каротажа, затухания акустического сигнала на базе двух приемников и временные параметры акустического сигнала. Однако эта аппаратура не позволяет регистрировать всю информацию, которую несет акустический сигнал, например амплитуды сигналов и всю волновую картину. Кроме того, радиометрический тракт в ней не может быть использован для записи естественной радиоактивности горных пород и производства с помощью генератора нейтронов работ методом наведенной активности на ядрах элементов, входящих в состав горных пород.

Цель изобретения - создание устройства для комплексных исследований окважин, позволяющего получать одновременно данные импульсных нейтронного и акустического каротажа, т. е. сокращение времени исследования и получение данных в идентичных условиях, повыщение помехозащищенности канала передачи и надежности разделения сигналов импульсных нейтронного и акустического каротажа. Это достигается тем, что глубинный прибор снабжен блоком управления генератором нейтронов и каналами регистрации, обеспечивающим задержку момента

запуска генератора нейтронов, блокирование цепи радиометра на время задержки запуска генератора и передачу акустических сигналов на поверхность во время задержки запуска генератора, а поверхностная часть снабжена

блоком разделения сигналов, состоящим из мультивибратора, ключевой и селекторной схем и разнополярно включенных диодов.

Для расщирения комплекса измерений, проводимых устройством без подъема глубинного прибора на поверхность, мультивибратор управления каналами регистрации соединен с цепями возбуждения излучателей через диодный ключ, а мультивибратор задержки запуска генератора нейтронов подключен к цепи возбуждения одного из излучателей.

.Предлагаемое устройство позволяет наряду с непрерывной регистрацией кривых импульсного нейтрон-нейтронного каротажа или импульсного нейтронного гамма-каротажа, регистрацией временных и амплитудных параметров упругой волны фотографировать через определенный интервал по глубине волновые картины, анализ которых дает возможность получить дополнительную информацию. В частности, используя кинематические и динамические характеристики волн, зарегистрированных в обсаженных скважинах, можно более надежно судить о качестве цементирования. При прекращении подачи имнульсов управления в глубинный прибор аппаратура регистрирует естественную радиоактивность горных пород в скважинах или наведенную активность элементов, входящих в состав гооных пород. Все эти данные вместе взятые позволяют более надежно осуществлять контроль за разработкой нефтяных месторождений при обводнении пластов закачиваемыми пресными водами.

Ка фиг. 1 изображена блок-схема глубинiioro прибора,предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема наземной части устройс.за.

Глубинный прибор содержит трехэлементный зонд акустического каротажа, состоящий из излучателей 1 и 2 и приемника 3, генератор 4 нейтронов на базе ускорительной трубки с ионным источником искрового типа, радиометр 5 с детектором нейтронов или гаммаквантов, схему разделения разнополярных импульсов управления на диодах 6 и 7, инвентор 8, генераторы 9 и 10 токовых импульсов, схемы 11, 12 и 13 формирования импульсов, соответствующих моментам возбуждения излучателей и запуска генератора нейтронов, блок 14 управления генератором нейтронов и каналами регистрации, блок 15 питания и трансформатор 16 связи.

Блок 14 состоит из мультивибратора 17 задерл ки, формирователя 18 импульса (муль иьибратора управления), ключевой схемы 19, селектора 20 и диодного ключа на диодах 21 и 22. Ключевая схема находится в цепи радиометра и включена между усилителем-формирователем 23 и выходным каскадом 24.

Селектор включен в цепь приемника между усилителем 25 и выходным каскадом 26. Выход мультивибратора задержки соединен с формирователями импульса запуска генератора нейтронов 27 и маркерного импульса 13.

Наземная часть (фиг. 2) устройства состоит из блока 28 разделения сигналов, временного анализатора 29, усилителя 30, блоков измерения временных 31 и амплитудных 32 параметров а кустического сигнала, регистратора 33 волновых картин, задающего генератора 34, триггера 35 коммутации, генератора 36 разнополярных импульсов управления, регистратора 37 каротажных диаграмм, фильтра 38, блока 39 питания и трансформатора 40 связи.

Блок разделения сигналов включает мультивибратор 41, селекторную 42 и ключевую 43 схемы и диоды 44 и 45. Вход мультивибратора 41 соединен с генератором 34, а выход - с управляющими цепями селекторной 42 и

ключевой 43 схем. Диоды 44 и 45 подключены к выходу ключевой схемы в противоположной полярности. Регистратор волновых картин состоит из блока 46 управления, двухлучевого осциллографа 47 и кинорегистратора 48.

Глубинный прибор соединен с наземной частью трехжильным бронированным кабелем.

Работает устройство следующим образом.

Генератор 34, синхронизированный от сети питания, вырабатывает импульсы напряжения частоты 25 гц, которые подаются на вход триггера 35. Триггер вырабатывает прямоугольные импульсы частоты 12,5 гц, которые затем дифференцируются. Генератором 36 формируются разнополярные импульсы управления, которые по одной жиле кабеля поступают в глубинный прибор, где разделяются на диодах 6 и 7.

Положительный импульс запускает генератор 9, который, в свою очередь, возбуждает излучатель 1. Этот же импульс запускает мультивибраторы 17 и 18, которые вырабатывают прямоугольные импульсы длительности 2 мсек. При этом ключевая схема 19 закрывается, а селекторна1Я схема 20 открывается. Таким образом, радиометрический тракт блокируется, а канал измерения акустического

сигнала открывается на 2 мсек. За это время упругие волны от излучателя 1 через исследуемые горные породы доходят до приемника 3, регистрируются им и, усилившись, через селекторную схему, выходной каскад 26,

трансформатор 16 и две жилы кабеля передаются на поверхностную часть.

В наземной части в течение этих же 2 мсек открыта селекторная схема 42, управляемая генератором 34 и мультивибратором

41, а ключевая схема 43 закрыта. Акустический сигнал выделяется на вторичной обмотке трансфор;матора 40, проходит через фильтр 38, селекторную схему 42, усиливается и поступает в блоки измерения временных и амплитудных параметров и на регистратор волновых картин.

вадним фронтом импульса задержки от мультивибратора 17, т. е. через 2 мсек после положительного стартового импульса, запускается генератор 4 нейтронов. В это время импульс с выхода мультивибратора 18 открывает ключевую схему 19 и закрывает селекторную схему 20 и импульсы, зарегистрированные радиометром 5, через трансформатор 16 и две жилы кабеля подаются на поверхность. В поверхностном пульте в это время открыта ключевая схема 43 и положительные импульсы радиометра через фильтр 38, ключевую схему 43 и диод 44 поступают

на счетный вход временного анализатора 29. Маркерный импульс, соответствующий моменту запускания генератора 4, формируется формирователем 13 в глубинном приборе и подается на поверхность в отрицательной полярности. Этот импульс проходит через ключевую схему через диод 45 додается на &ход маркерных импульсов временного анализатора.

Отрицательный импульс управления переворачивается инвентором 8 и запускает геператор 10 токовых импульсов, который возбуждает излучатель 2. В это время радиометрический тракт блокируется на 2 мсек, а акустический канал открывается на это же время и по .каналу связи проходит а1кустический сигнал, зарегистрированный приемником от излучателя 2. По истечении 2 мсек радиометрический снова открывается.

Таким образом, каждый излучатель и генератор нейтронов работают с частотой 12,5 ГЦ. После срабатывания каждого излучателя в течение 2 мсек идет измерение параметров акустического сигнала. Регистрация радиоа:ктивных излучений идет в течеиие 76 мсек с перерывом на 2 мсек после 38 мсек.

Импульсы, соответствующие моментам возбуждения излучателей, подаются по кабелю на поверхность в положительной полярности. Время прихода акустического сигнала от излучателей к приемнику измеряется между этими импульсами и первыми вступлениями сигнала.

Синхронизация работы вычислителя интервального времени и коммутация входов регистратора волновых картин осуществляются от триггера 35. Управление работой блока 32 измерения амплитудных параметров и синхронизация осциллографа 47 осуществляются от временного блока 31. Работой кинорегистратора 48 управляет коммутирующее устройство 49, связанное с датчиком глубин.

Питание глубинного прибора осуществляется переменным током по двум жилам и броне кабеля. При подаче питания в глубинный прибор радиометр (если установлен детектор гамма-излучения) регистрирует естественное гамма-излучение горных пород и при это,м может быть зарегистрирована диаграмма естественного гамма-излучения (ГК).

При подаче в глубинный прибор импульсов управления только отрицательной полярности

можно регистрировать диаграммы качества цементажа (работает короткий акустический зонд) и ГК.

Предмет изобретения

1. Устройство для каротажа скважин, содержащее глубинный прибор с трехэлементным акустическим зондом с разделенными цепями возбуждения излучателей, генератором нейтронов и радиометром, наземную часть, содержащую блок синхронизации и формирования разнополярпых пусковых импульсов, временной анализатор, блоки для записи параметров упругих волн, регистратор

волновых картин, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности канала передачи и надежности разделения сигналов импульсных нейтронного и акустического каротажа, глубинный прибор снабжен блоком

управления генератором нейтронов и каналами регистрации, обеспечивающим задержку момента запуска генератора нейтронов, блокирование цепи радиометра и передачу акустических сигналов на поверхность во время задержки запуска генератора, а наземиая часть снабжена блокам разделения сигналов, состоящим из мультивибратора, ключевой и селекторной схемы и разнополярно включенных диодов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления генератором нейтронов и каналами регистрации содержит мультивибраторы задержки и управления каналами регистрации, включенную в цепь радиометра

ключевую схему и включенный в измерительную цепь акустического зонда временной селектор.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью расширения комплекса измерений, проводимых без подъема глубинного прибора на поверхность, мультивибратор управления каналами регистрации соединен с цепями возбуждения излучателей через- диодный ключ, а мультивибратор задержки запуска генератор.а нейтронов подключен к цепи возбуждения одного из излучателей.