Скважинный звуколокатор Советский патент 1979 года по МПК G01V1/40 E21B47/14 G01S7/52 

(54) СКВАЖИННЫЙ ЗВУКОЙОКАТбР

i

Изобретение относится к устройствам для акустического исследования подземных хранилищ нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов.

Известен гидролокатор для обмера подземных емкостей, в котором уменьшение угла раствора эффективной диаграммы направленности акустической антенны достигнуто путем комбинации двух электроакустических преобразователей (круговой и эллиптической формы), определенным образом съюстированных 1.

Однако, если в этом устройстве преобразователи съюстированы таким образом, что эффективная диаграмма уменьшена в горизонтальной плоскости, то в вертикальной плоскости угол раскрытия диаграммы направленности остается практически таким же как у одиночного излучателя и наоборот.

Известен также гидролокатор, в котором уменьшение угла раствора диаграммы направленности достигается применением акустической линзы и ее фокусирования в процессе съемки (2.1

Система фокусирования данного устройства имеет высокую инерционность и поэтому

требует (для обеспечения работоспособности устройства) уменьшения числа посылок лоцирующих и.мпульсов и, соответственно, скорости сканирования излучающей системы.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является скважинный комплекс (звуколокатор или каверномер) зонд - 2, в котором желаемый эффект достигается путем ручного регулирования мощности (а.малитуды и длительности) лоцирующего сигнала так, чтобы в каждом.акте лоцирования фиксировался минимум отраженных сигналов 3.

Ру.чное управление мощностью модирующего сигнала ведет к повышенной усталости оператора, который не всегда успевает достаточно быстро реагировать на измене-.

ния условий отражения. Это приводит к необходимости повторных съемок и снижению производительности труда.

Целью данного изобретения является увеличение точности определения фор.мы и объема подземных емкостей и производитатьности труда.

Указанная цель достигается тем, что в известный скважинный звуколокатор введено устройство автоматического подлерж-зПИЯ оптимума отраженных сигналов, вход которого подключен к выходу фop fиpoвaеля впдеоимпульсоБ приемного тракта, а выход соединен с усилителем мощности зонирующих импульсов передаюидсго тракта наземной аппаратуры. При этом устройство втоматического поддержания оптимума тражен ых сигналов может быть выполнеЕ)о , например, из входного формироватея, выход которого через интегратор соединен с усилителем тока смещения, подключенным своим выходом к усилителю мощиости зондирующих импульсов передающего тракта.

Под опти.мумом отраженных сигналов понимают то наименьшее количество их, которое уверенно норвляется при каждом тракте зондирования. Уменьшение количества регистрируемых отраженных сигналов достигается путем уме1н и)ения мощ1юсти лоци- , рующего сигнала.

На чертеже представлена блок-схема скважинного .звуколокатора.

Скважинный звуколокатор состоит нз скважинпого снаряда и наземной аппаратуры, соединенных каротажным кабелем.

Скважннный снаряд содержит антенну 1, излучающую ультразвуковые колебания в окружающую среду, привод 2, представляющий электродвигатель с редуктором для вращении антенны, усилитель 3 мощности и зондирующих сигналов, .возбуждающий антенну, уси.-штель 4 мощности отражённых сигналов для передачи в наземную аппаратуру сигналов, снятых с антенны.

Наземная аппаратура содержит передающий тракт 5, приемный тракт б, контрольно-измерительную аппаратуру 7, устройство 8 поддержания оптимума отраженных сигналов..

В передающий тракт входят генератор 9 тактовых и-мпульсов, синхронизирующий работу всей аппаратуры, .генератор 10 зондирующих импульсов, вырабатывающий импульсы ультразвуковой частоты, усилитель 11 мощности.

В приемний тракт входят усилитель 12 и формирователь 13 видеоимпульсов, формирующий отраженные сигналы для контрольно-регистрирующей аппаратуры и устройства поддержания оптимума отраженных сигналов. К контрольно-регистрирующей аппаратуре относятся устройства для наблюдения и регистрации в требуемой форме отраженных сигналов.

В устройство по.цдерж9ния оптимума отраженных сигналов входят входной формирователь 14, подготавливающий видеоимпульсы для интегрирования, интегратор 15, формирующий напряжения по величине, пропорциональной количеству поступивщих видеоимпульсов, и усилитель 16, тока смещения, через который происходит воздействие интегратора на усилитель 11 мощности.

Скважинный звуколокатор работает следующим образом.

Генератор 9 тактовых импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы, следующие с определенной частотой. Каждый тактовый импульс на время своего воздействия запускает генератор 10 зондирующих импульсов. Импульс ультразвуковой частоты с генератора через усилитель 11 мощности подается по каротажному кабелю, в Скважинный снаряд.

Поскольку каротажный кабель имеет значитель 1ую длину (до 2000 м) затухание в нем велико. Поэтому зондирующий импульс в скважинном снаряде вновь усиливается усилителем 3. После этого сигнал подается на антенну 1 для излучения его в окружаюSniee пространство.

Антенна 1, представляющая собой электроакустический преобразователь, в результате воздействия на нее электрического импульса колеблется по толщине, вызывая упругие колебания в окружающей среде. Враоид.аясь с помощью привода 2 вокруг своей вертикальной оси, антенна производит зондирование (обзор) в горизонтальной плоскости. В дальнейшем по совокупности отдельных горизонтальных сечений определяется форма и высчитывается объем исслеSдуемого объекта.

Отраженный от встретивщейся мищени упругий импульс возвранлается к антенне, где снова преобразуется в электрический.

0 Усиленный и сформированный усилителем 4 отраженный импзльс передается по кабелю в наземную аппаратуру, где вновь усиливается усилителем 12 и подается в формирователь видеоимпульсов 13. В последнем происходит детектирование и формирование сигнала в вид, удобный для регистрации или

5 наблюдения.

Одновременно с началом зондирования с помощью генератора 9 тактовых импульсов происходит запуск развертки дальности контрольно-регистрирующей аппаратуры 12. Дальность зондирующей цепи определяется

0 по времени задержки отраженного сигнала от начала зондирования (начала такта).

Для обеспечения автоматической установки мощности зондирования на каждый такт видеоимпульсы с формирователя 13

5 подаются Б устройство 8 автоматического поддержания оптимума отраженных сигналов. Во входном формирователе 14 данного устройства поступивщие импульсы формируются по длительности и амплитуде. После формирования отраженные сигналы посту0пают в интегратор 15, напряжение на выходе которого пропорционально по амплитуде количеству поступивших сигналов.

Постоянная времени интегратора выбирается и в дальнейщем осуществл яется ав5томатическое слежение за количеством поступающих отра.жеиных сигналов, путем воздействия напряжения интегратора от поедыдущего такта на последующий такт зондирования через усилитель 16 тока смещения на усилитель П мощности. Использование в скважинном звуколокаторе устройства поддержания оптимума отраженных сигналов исключает массупенужных отраженных сигналов, что упрощает конфигурацию горизонтальных сечений, приближая их к истинным, ведет к сокращению субъективных ощибок при интерпретации, и позволяет повысить точность определения объема исследуемого об7зекта. Возможность включения устройства в наземную часть аппаратуры существенно упрощает конструкцию скважинного снаряда, находящегося в тяжелых рабочих условиях. Формула изобретения 1. Скважинный звуколокатор, состоящий из скважинного снаряда, содержащего антенну с приводом и усилителем мощности зондирующих и отраженных сигналов, и наземной аппаратуры, содержащей передающий тракт, в состав которого входят генератор тактовых импульсов, генератор зондирующих импульсов и приемный тракт с усилителем отраженных сигналов и формиррвателем видеоимпульсов, вход которого подключей к контрольно-регистрирующей аппаратуре, отличающийся тем, что; о целью увеличения точности определения формы i объема подземных емкостей, повышеiiiij; производительности труда в него введею устройство автоматического поддержян1 я оптимума отраженных сигналов, вход которого подключен к выходу формирователя видеоимпульсов приемного тракта, а выход соединегт с усилителем мощности зо1глирующих импульсов передающего тракта Р1аземной аппаратуры. 2. Звуколокатор по п. 1, отличающийся тем, что устройство автоматического поддержания оптимума отраженных сигналов состоит, например, из входного формирователя, выход которого через интегратор соединен с усилителем тока смещения, подключенным своим выходом к усилителю мощности зондируюи их импульсов передающего тракта. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N° 234685, кл. Е 21 В 47/08, 19672.Авторское свидетельство СССР № 369523, кл. G 01 S 7/52, 1970. 3.Скважинный комп.екс для . обмера емкостей зонд-2. Информационный листок №60-75, серия 0813-07, БНИИЭТгазпром 1975, (прототип).