Электронный имитатор сигналов скважинного прибора акустического каротажа Советский патент 1977 года по МПК G01V1/52 

1

Изобретение относится к промыслово- геофизической технике, а более конкретно к аппаратуре для акустического каротажа.

Известные имитаторы сигналов скважинного прибора для акустического каротажа ll J2j 4j предназначены для формирования акустических и электрических импульсов с целью проверки, настройки и калибровки приемного такта скважинных приборов структуры 1И2И1П и 1И1И2П и регистрирующей части наземной аппаратуры акустического каротажа по продольным волнам (типа СПАК и АКЦ). Сигнал с задающего генератора, имитирующий частоту излучения и частоту следования радиоимпульсов, а также мощность сигнала, подается на акустический излучатель (или излучатели, в зависимости от структуры скважинного прибора), с выхода которого по акустическому тракту упругий импульс поступает на акустический приемник (приемники) и далее в регистрирующую часть наземной аппаратуры акустического каротажа. Указанные приборы

осуществляли проверку, настройку и калибровку аппаратуры акустического каротажа по продольным волнам, поскольку для этого необходимы лишь такие параметры как время распространения и амплитуда первого вступления первого волнового пакета продольной волны из полного сигнала, ре-гистрируемого приемником скважинного прибора (т. н. волновой картины). В связи с появлением аппаратуры волнового акустического каротажа (типа ПАКТ, АПАК, Звук) появилась необходимость имитировать параметры поллого сигнала с акустического приемника - оптимальное число волновых пакетов, время их вступления, частоту, амплитуду, огибающую пакета и его длительность.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является электронный имитатор сигнала скважинного прибора для акустического каротажа ,3, который содержит задающий генератор, два генератора ударного возбуждения, генератор шума, смеситель, генератор цикла и: измеритель интервального времени. Сигнал от задающего r-енерагора поступает на генераторы ударного возбуждения, с выходов которых по двум каналам периодически фо мируются нач алыЕзЮ импульсы и --гадержанные относительно них на ог1ределенное время амппитудно-модупиронанные пакеты синусоидалыгогх колебаний. Схема сборки сводит на OAisy временную ось обе серии начальных импульсов, выходные сигналы генераторов ударного возбуждения с обоих каналов и выходные сигна л генератора . Сигнал с выхода имитатора представляет собой приближенную копию электрического сигнала с акустического приемника (приемников) скважинного прибора стру туры 1И2И1П или 1И1И2П. Но этот имитированный сигнал по каждому из двух каналов содержит лишь один волновой пакет (сиш-езированная продольная волна), частота сигнала в пакете постоянна, волновой пакет не имеет огибающей, длительность его фиксирована, поэтому он не соответствует полному реальному сигналу от скважинпого прибора акустического каротажа - волновой картине. Целью изобретения является моделирование реального акустического волнового сигнала. Цель достигается благодаря тому, что в предложенном электронном имитаторе содержится смеситель волновых картин и нес колько формирователей волновых картин. Формирователи волновых картин состоят из нескольких функциопальных формирователей волновых пакетов, подключенных к смесителю пакетов. Для регулирования параметров волновой картины, каждый функциональ ный формирователь волновых пакетов состоит из фантастрона задержки, фантастронов длительности пакетов, триггера, интегратор генератора и амплитудного модулятора. Ка фнг, 1 приведена структурная схема предложенного электронного имитатора сиг налов скважинного прибора для акустического каротажа структуры 1И1И2П| на фиг. 2 - временные диаграммы работы ими татора J на фиг. 3 - структурная схема фор мирователя волновой картины | на фиг« 4 временные диаграммы работы формирователя; на фиг. 5 структурная схема функционального формирователя волнового пакета на фиг. 6 - временные диаграммы работы функционального формирователя. Электронный имитатор сигналов прибора содержит генератор 1 запускающих импульсов, формирователь 2 первой волновой картины, формирователь 3 второй волновой картины, генератор шума 4 и смеситель 5. Формирователи 2 и 3 состоят каждь1й (см. фиг. 2.) из трех формирователей волновых пакетов 6, 7 и 8 и смесителя 9. Каждый из формирователей волновых пакетов 6, 7 и 8 состоит (см. фиг. 3)из фа тастроновЮ, 11,12, интегратора 13, триггера генератора 15 и амплитудного модулятора 16. Работает имитатор следующим образом. Формируют сигнал, состоящий из двух или более волновых картин, в зависимосги от структуры скважинного прибора. Каждая из волновых картин содержит три волновых пакета,имитирующих сигналы с приемника от различных по природе акустических волн, и описывается выражением: и г s (-t-tO cosK.(t-t-)- rit-t), т - порядковый номер волнового где пакета; А - максимальная амплитуда пакеt - время прихода пакета; коэффициент затухания огибаюf i щей пакета; - частота колебаний в пакете; ntt)- случайная функция, учитывающая влияние акустических щумов. Число волновых пакетов выбрано оптимальным, исходя из условия моделирования возможной интерференции первых и последних вступлений анализируемой волны с вступлениями предшествующей и последующей волн в волновой картине. Согласно выражению (1), в имитаторе осуществляется регулировка максимальной амплитуды, времени прихода, длительности, огибающей и частоты колебаний в каждом волновом пакете во всех волновых картинах, моделирующих сигнал от скважинного прибора аппаратуры акустического каротажа. Рассмотрим работу имитатора на примере моделирования сигнала скважинного прибора структуры 1И2И1П. Запускающий генератор 1 выдает две серии импульсов о1 и сГ, период следования которых равен периоду следования импульсов излучения в скважинном приборе. Импульсы 01 смещены относительно импульсов S на время смещения моментов срабатывания излучателей 1И и 2 И. Серия запускающих импульсов о поступает на формирователь 2, который вырабатывает ситнал f, , имитирующий волновую картиliy от ближнего излучателя, задержанную относительно зап скающего импульса на заданное время. Формирователь 3 срабатывает от запускающих импульсов 5 имитирует сигнал от дальнего излучатея скважинного прибора. Сигналы с выхода формирователей 2 и 3, запусьающке импульсы а и (5 и сигнал б с генератора шума 4 подаются на смеситель 5 который сводит все сигналы на одну временную ось. Выходной сигнал имитатора (по смесителя 5) представляет собой совокупность двух волновых картин и подается на наземную аппаратуру акустического каротажа. В случае скважинного прибора более многоэлементной структуры в схему имитатора добавляется один или несколько формирователей (аналогичных формирователям 2, 3), и полный выходной сигнал содержит большее число волновых картин. При поступлении запускающего импульса на вход формирователя волновой картины н выходе формирователей 6, 7 и 8 получают амплитудно-модулированные пакеты синусои дальных колебаний ж , 3 , и, задержанные на заданное время относитель но импульса запуска. Эти сигналы поступа ют на смеситель 9, который формирует вол новую картину, имитирующую сигнал к по одному из каналов скважинного прибора. При поступлении запускающих импульсов от генератора 1 на вход формирователя волнового пакета запускается фантастрон задержки 10, который выдает прямоугольный импульс л . Длительность эгого импульса регулируется и определяет время прихода, волнового пакета. Задним фронтом этого импульса запускается фантастрон 11 который выдает прямоугольный импульс м поступающий на вход интегратора 13. Выходной импульс н интегратора, используемый для амплитудной модуляции пакета синусоидальных колебаний, формирует огибающую волнового пакета. Изменяя длитель ность импульса м с фантастрона 11 и постоянную времени интегратора 13, можно выбрать необходимую форму огибающей и длительность волнового пакета. Задним фро1-ггом импульса м запускается фантастроы 12, который выдает к /ulyльc о, Длительность этого импульса определяется задним фронтом импульса л. Триггер 14 перекидывается в единичное состояние импульсом л, а опрокидыврется в исходное нулевое состояние задним фронтом импульса о с выхода фантастрона 12. Импульс п с выхода триггера 14 использует ся для запуска генератора пакетов синусоидальных колебаний 15 с регулируемой частотой. На амплитудный модулятор 16 одновременно поступают пакет синусоидаль ных колебаний р с выхода генератора 15 и модулирующий импульс н с выхода интегратора 13. Модулятор 16 имеет аттеню аторз позБоляющий регулировать a цvдйJ. волно -ого , Таки o6paoo;.:i -а г-.-с-ситель 9 формирователя волновой картт-;ы г поступают or 4 рмнрозйтеяей Uj / i; с: )5J.;новые пакеты с с регулируемой временной задержкой, частотой, длительисстью и огибающей, имитирующие различкьш по природе акустические волны. Имитирование реального спгнзла скважинного прибора для акустического каротажа-совокупности двух и более воляовых картин, состоящих из оптимальиэ о -iiic.iia волновых пакетов с изменяющейся временной задержкой, частотой, длительное: гью, огибающей и амплитудой, моделирующих различные по природе комбинации акустических волн в волновой картине, позволяет производить проверку и настройку аппаратуры волнового акустического каротажа. Имитатор может быть использован дкя калибровки наземной аппаратуры ак;5стического каротажа, регистрирующей кинематические и динамические параметры продольной, поперечной и других акустических волн. Совместно с аналоговой машиной типа МИ-7 имитатор может быть применен для моделирования акустического сигнала, соответствующего различным геологическим и геофизическим параметрам пород, пересекаемых скважиной. Применение предложенного имитатора сигналов скважинного прибора для акустического каротажа при разработке и эксплуатации аппаратуры во-чнового акустического каротажа повьгщает эффективность и сокращает сроки новых разработок, позволяет улучщить мегрологическкй конт роль и качество интерпретации результатов Формула кзобр 1, Электронный имитатор С;1ГНг5.ЛОВ СКВажииного прибора акусгичеокого каротажа, содерлсйщкй задающий генератор и генератор щума, отличающийся тем, что, с целью моде лйрования реального акустического волнового сигнала, он содержитсмеситель волновых картин и несколько формирователей волновых картин, 2,Имитатор по п. 1, отличающийся тем, что каждый формирователь волновых картин состоит из нескольких функциональных формирователей волновых пакетов, подключенных к смесите-лю. 3,Имитатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью регулирования параметров волновой картины, каждый функциональный формирователь волновых пакетов состоит из фантастрона задержки, фантастронов длительности пакетов, триггера, интегратора и амплитудного модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 284339, кл Q 01V 1/4О, 1971.

2.Патент США № 2Г 44621, кл 1811960.

3.Патент США № 2982943, кл. 340-18, 1961 т..

4.ПатенгСША N 3191142, кл. 340-17, 1965 г.

5.Авторское свидетельство СССР

№ 295870, кл. Е 21 В 47/ОО, 1972.

I I

Г

I.I

g К наземной - аппаратуре

Y I --4дйймд/1

шгФиг. 2

Фиг.З

и

Фиг. 5

иг.6