УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖАСКВАЖИН Советский патент 1974 года по МПК G01V1/52 

Да1Н1Ное И)Зоб|ретен1И е от1Н0|с.ится « геофИЗИческото И10сле(Д|01ва1н.и-я ( .и, в частйооти, к акустимеюко му каротажу. (АК).

Как «isBeiCTiHO, цель АК - выдешение и оцреДеление а:к 1сти1чеаких naipaiMeTipoiB пород, п ер ас екаем ых OKIB аживо и.

В iCB«3i:-i ic И131манан:ивм 1на|пр ЯжеинОГ10 состояния горных пород BOMpiyr выра(бот1К и, neipeipacп.ределанием темШбратур м 1П1рон1и:к1но1Ввн«е1м в пласт фишьтрата бу-радворо раствор-а вомруг сюважйны 1Образ1ует1ся и)эмане1Н1наЯ зо1На, отличающаяся а;номаль ны1м аначевием скодростей по С1ра1В1ненИ1Ю с 01к1р|ужа:ющим ма1ССИ1ВО1М. В силу указанных причин пратища раздела жидюость - порода в 131нач1ительно.й влияет НЯ тачяость ивмврания амусФИческих napaiMCTpOiB исследуемых П 0|рОд и nosTOMiy Т)ребует апец иал ыното и;зуч-е1Н1и.я.

И31вест1ны устройства АК, учитывающие в каК1ой-то ieipe влижн ие iHiapiyim-eiHiHoli зон-ы гари измерении акустических параметров. Так, например, 1И|оп ользует)с.я 1ек1важи1Н1ныр1 зонд, и;меющ11й две пары лриемиикое, одна из которых ipaionoложена вблийн ивлучателя, другая - вдали, или Д1вухэле|мбитный занд.

Указаиные устройства, поеволяющие уч.игывать влияние нарушенной зоны, имеют оуществбнмые нед0|ст1атк;и. В inapBOiM олу;чае увел: че1ние ра1Сстоя1НИ1Я для 1вто|р1ой па|ры приемни-жв .приводит к неи|дентич1НЫ1М условиям paclnpoстра1Н1внИ1Я 31ву КО1вой (волйы, чем обусловлено появление 1неко1нтр10шИру0мо1га |В.лИЯ1Н1И1я отдельных неоднородностей, расхождения н изменения коэффициента затухания.

Втарое успройотво ,более эффе1кт1 в но, одняко- и IB о втором сл1учае |пол учан1ная информация в зяа1ч.ителБной мере «засорена влиянием пород, залегающих в гл,уб1И1не массива, ибо инт0при|рует1ся iO iMLMaipHbni сишнал в течение длительн101го ярбмани, (состоящий из различн1ого THina волн продольных, поперечных, ловерхносфных и др., (поэтому 31на1чен ие а шлитуды выходного си1пнала |будет определяться влиянием условий ра1сирост;ра1нен1ия для каждого типа волн, ЧТО затрудняет П-олучение лар1аметров переходной ЗО1НЫ в ЧИ1СПГ01М 1виде.

С целью повышвния точност1и измеренИЯ те-олого-гаафивичеоких inapaiMenpoB блок иелшрения онабжен детектором, выход которого подключен к амкост1ной ячейке :па1мяти и ди|фференциа тьному усилителю для последующего формирования строб-импульса в момент равенства :на1П1ряженили ;на (Выходе детектора и ячей.ки па1мяри, 1от.мечающаго .конец из1ме|р1яамого временного интерВВша, в течение которого ироис.од. С1пад аКГ)Сти1чаокой энерпии в п раз OTIHOсительно уровня, достигнутого к мОменту прекращения ИМиушьса возбуждения.

Требуемая одкородность а:К|усти1че1ско1ГО ноля « ко1МПбнсация неза1МК1Н утости 1объе1ма скв аж:1иы обеопечивается 1Ш1ммет1рИ Ч1Ньгм раюположеБием ,акуСт.иче€1К1Их inipeOfd разов амий (двух излучателей и одного лриемниаса) относительно др|у/г яруга и Ик совмещением.

TaiK как иромежуток времени, в течение которого происходит спад акустической энергии, овязай с состояиивм Павврхщо сти стенюк скваЖИ1НЫ « литало-ли-ей пород,: то иапользовшнне предлатавМОРО (ускройст ва (пол|учить более точиые ларамегры .граничной зоны, при помощи которых .может быть оиредачеиа пошравка, корректирующая результаты акустичеокоро «а(р1отажа.

На фит. 1 Представлена конструктивная схема-скважинного зонда; на фиг. 2.- блок-схема всего устройства; на фиг. 3 - эпюры напряжения.

С1ЮБаж1И1Н1ный эанд содержит аиустинеские излучатели /, 2, а1ку ст1иче ск.ий П|рием1 ик 3, ащсти чеакий изолятор 4, 5, центрирующее устройCTiBio 6, 7.

:Пр:И1веДе1Нщая iKoiMfn aiHOBKa окважииного зоида обусловлен-а 1нео бход1Имостью создания одяоpotoiHoro звукавОПО .поля и 1К01М1пе1нсаци1И елИЯ н.ия 1н0за)М1К1Н1утости юбъеиа сиважииы вдоль ее оси.

Эле1Ктро(Н1н.аЯ схе(ма состоит 1из акуспичеокого приемника (|пьезокера1мичеокого преобразователя) 3, выход JWTOipioro тощключен iHa усилйтель «аиряжения S, послед1ний через .инвертор 9 сОедИ н.ан с д1В1ухта1КТ1НЫ1М усилителей 10. Выход двухта1КТ1ното уои1Л1ителя соедииен ic согласующим трансформатором 11, вторичная Обмо.тка «оторого 1падкл.Ю1Чбна |ва мостовой детектор .12..

На выходе мостового детея тора 13 стоит фильтр .низкой частоты , к выходу фильтра 13 одновременно подключены катодный повторитель 14 .и ем,к1аст1на:я ячейка гоамяти J5.

Ягаейка иамяти /|5 имеет цшь разряда 16. Выход ячей1К1и |п.а1мяти через каггодмый пэвтюритешь 17 лодключен к одиому из входов дифференциального усилителя :/8, а иа его второй вход подилюней выход катодного повторителя 14, цепь разряда 16 лодключена к ждущему мульТ1И1ви братору 20 к-атодиый повторитель .

Выхюд диффе|ренциалын ого усилителя оое)Д И1Нан с триггером Шмидта , а п-ооледнйй чбрез дифференциальную цепь 22 подиитюнен ж уоилительному каюкаду 23. Уюилителыный каскад 23 соеднЕбн с |ф1арм1И1рователем стамдарт/ных ш.мпульсов 24, вылолненным 1на тир1исторе.

Выход ф1ор1М1И1рователя ста1ндарт1ных имлульсов соединен с сл пнальной Ж|Илой каротажнОи-о кабеля 25.

Узел си1нхр01Н1И заци1и 26 .соедилем с ждущим мульти1виб(ратор|ОМ 27, .паоледиий лоиключе|н к .каскаду ударНОго возбуждения 28 и юдновре.мен.но ч-ерез ди1фферевциа1лыную цепь 29 - к ждущбму мультивибратору 20, а диффе.ренц.иальную цепь 30 - к усилителыному ка1скаду 31, который .ооедмнен СО входом формирователя стаидартпых имлульсов 24. Каскад

уДар|нОГо во збужДен Ия 23 иощключеи к усилителю М.ОШ1НО1С1Т1И 32, к вьмоду .которого подключены два лар аллелБно ,под|Ключе1Н1Ных излучателя (|Пьезо1кер,)ЧбакИ1Х |преобра;зо вателя) 1 и 2.

Р.абота устройст1ва |П|р1О.И31В01дигпсЯ |Следую.ЩИ.м обра(310м. Узел си1нх1р1анизациИ 26 генер.ирует оотрокояетлые имиульсы «а -с «пределенной ч.а|С-лотой слвдова1ни.я,|П|ри помощи которых осуществляется залуак ждущего мультивибратора 27.

Прямоуголыный импульс «б, со ждущего мультив:иб ратора 27 иоступает иа генератор ударнОпо В103;бужден1И1Я 28 IH. одновременяо после дифференци|р01ва1н:и(Я .заднего фроита дифференциальной цепью 30 «г лодает1ся иа усилительный, каскад 31 и .далее ша |форМ1Ирователь ста1ндартных и1М1П1уль1сов 24, ,где формир.уепся ста1Н1дар11ный .оо11ракоее1чвый импульс «н, соо:т вет1СТ1вующий моментту окончания В 0збуждеиия излучателей /, 2. Полученный стандартный имлулыс подается лочкаротажному кабелю на ловеркность.

Каскад ударного В1озбужден1и.я 28 лри додале прямоугольного 1И1М пулыса генер1ирует р.ади.ои.мтулысы с длительностью, раВ1ной длительности .лря1моуПоль1НОго имиульса, и частотой заполнения, равной резонансной частоте пьезокерамических преобразователей «5.

-Полученный раД1И1ои)м1пулцс лодает1ся на усилитель мощности 32. На выходе усилителя М1ощ1но1сти 32 |п:одключены .пьезокерамичеойне П|реобр(аэователи /, 2, в .результате чего возникает импульс упругих колебаний. Наличие отражающих границ (При :В(реман|Ной л|роТЯже.Н1НОсти 1И1М1пульса т1оэбужден.ия лри|вод|И(г к «арасга.НИю акустичеок.ой энергии в объеме смва.ЖИ:ны в .месте раопололсени.я (И че1аших лреоб1ра 30в.ателей.

помощи 1пье13окер.ам и1чес1ко1го 1Приам.ника 3 а.му1ст ичеокие .колебания 1П|реобра зуются в элбктричесмие «ж, усиливаются .на усилителе 8, подаются на инверсный каскад 9, а затем - на двухтактный усилитель 10. Согласующий трансформатор июнользуетоя для согласования выхода двухта1ШТ1Ного усилителя с нагрузкой, которой в да.нном случае является мостовой детектор 12. В результате детектирования на выходе фильтра низкой частоты 13 возникает видеоимпульс «з с пологим передним фронтом и плоской верщиной. Данная форма импульса обусловлена физичеоюим лроцесСом. В пер1вый момент нач.ала (возбуждения а.к|устичеокая энергия .будет увеличива1тыся, а 1за1те1м наступает динамическое paBHioeeiciHe (|К)Оличе|ствО поступающей акустической анертии равно количеству уходящей) .и вел1ич1И1на ее остается .поСТ01Я1НИОЙ.. Длительность возбуждающего ради.ои.млуль са . выбир.аться из условия достижени.я укаеанного режима. Полученный вцдеои1М П|улыс |пода1е11ся -на емкостную ячеЙ1 у па1мяти 15, iH-a которой одновре1ме.нно .про1и1скоДИ.Т .и .деление си1Пнала в требуемое чи.сло раз «и путем использования двух последовательно в;ключенных ем1юостей. С выхода ячейки

памяти аипнал падается иа катодный шовторштель 17, а затем «а один из входов дифференциашвного усилителя .подается оигнал «епоорадстввнно с филь-вра 13 через катодный повтор итшь 14.

После момента окончания возбуждающего И1М|пуль са ороисхощит ядстепвниое у1ме|Ньше н1ие акустичесМой энергии, что соотйетствеимо вызовет спад заднего ф|рон1та видеоимпульса. Это уменьшение иагаряжения через «атомный повторитель 14 (Передается «а один из входсхв диф:фе|ран циального уОилителя 18. Так как яа друпом его входе |ПОДШ.0р|ЖИ1вает)ся постоями ое налряжевие ;с делителя ячейки памяти 15, то в момент равенства этих -напряжений на выходе дифференциального усилителя 7(8 возникнет пвр9па|д (Напряжения «л. Для .фор1мирования ста1Н1да|рт1ню1ГО вмйуль са, соответствр/ющему момевту раибнс-ша указаиных «(аиряжемий, исполызуется триггер Шмидта 2/, 1П01Д1слючеюный к дифференцИально,му усилителю 18. Передний франт полу;чен1но;го (вмяульса диффаранцируется дифференциальной цепью 22 «лг и через усилительный каскад 23 подается иа формирователь стащдарггных остроконечных и-мпульсов 24. Получанный ота1Н1дарт1ный и;м пульс «н 1подает1ся по ,карота.юню1му кабелю а поверхность. Как уже отмечалось, ждущий мульти1ВИ1брат10|р 27 фор1мирует прямоугольный импулыс. Пйрадний ф|ронт (укаэаиного импульса после 1Д1и1ф ферен1циаУ1Ь1ной цепи 29 «в заюускает ждущий мультивибратор 20, последний, в свою очередь, формирует прямоугольный импульс «б с длительностью, превышающей макси1мально 1во:эмож)ную длительность видеоимпульса. ПрЯ1МО|у1г1оль|ный Импульс через катодный noiBTOipHTeuib (ПОдаетюя иа райрядную цепь 16, состоящую 1ИЗ ключево1го элемента и последовательно ВКлючвБного резистора. При подаче прялиоугольного 1И1Эдпульса разрядная цепь оказывается за|П€ ртой, чем исключается разряд емкости ячейки памяти. В момент окончания прямоугольного импульса разрядная цепь 16 открывается и пр оисходит быстрый разряд емкости ячейки па1мят1и /5. Указанная цепь обеапвчивает щезавиюнмость последних измерений от дредыдущик.

Как уже отмеч1алось, с выхода форми1ро1вателя стандартных и-мпульсов по ка|рота1Ж1Н10му кабелю Подаются 1на П0(верх1ность два остроконечных импульса «н. Временной промежуток между иМ(Пульса1Ми однозначно соответствует в|ремени опада а1куствчеюкой анер-пии в п раз относительно уровня, достигнутого к моменту прек1раще|ния имгаульса воз-буждения.

Полученный временной интервал может быть иамерен на иоверхмости извеопньйни опособами.

Пред мет и з о б р е т е н и я

Устройство для акустического каротажа ок1важ1И1н, содержащее акважиниый занд с а,кустическими прео,бра:зователя(ми и блоками питания, воэбуждавия, усиления, измерения и надземную панель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измере1ния геологогеофизических nap-aMeiipioiB, блок измерения

снабжен детектором, подключенным к емкостной ячейке и дифференциальным усллителам, абе(с1печи1вающим формирование от1р01б-импульса s момент равенства н-апряжеЕий на выходе детектора и ячейки памяти, отмечающего конец и зме|ряе1мого временного И(Нтарвала, в течение «OTOiporo происходит спад акустической энергии в п раз относительно уровня, достигнутого iK моменту прекращения имгаульса возбуждаНИ.я.