Наземное устройство акустического видеокаротажа Советский патент 1979 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к промыслд ной геофизике и может быть использовайо в акустическом видеокаротаже, презназначенном для визуального исследования стенок нефтяных и газовых ркважин.

Известны наземные устройства акустического видеокаротажа, используе1 1е в промысловой геофизике для обработки информации, поступающей из скважинных приборов, содержащие видеоуси.питель, средства преобразования модуляции,электроннолучевую трубку и фоторегистратор (1 и 2.

Нешболее близким к изобретению по технической сущности является наземное устройство, содержащее блок разверток, видеоусилитель, ограничитель амплитуд, электроннолучевую трубку (ЭЛТ) и фоторегистратор 3.

В процессе каротажа, в зависимост от характера пород слагающих стенки скважин, их макро-и микроструктуры, а также от конфигурации сечения скважины, амплитуды отраженных сигналов изменяются в больших пределах.

Например, в интервалах, сложеных мягкими породами, часто образуются

каверны и конфигурация сечения скважины значительно отличается от круга.

.В результате при сканировании некруглого сечения сквс1жины направленным ультразвуковым лучом только в некоторых положениях акустической системы луч претерпевает зеркальное отражение и эхо-сигнал достаточно сильный. В остальных положениях луча

0 зеркальное отражение не происходит и эхо-сигнал принимается за счет диффузного отражения, при этом амплитуда его мала. При распределении амплитуд эхо-сигналов вдоль строки,

5 встречающемся при каротаже, общий

динамический диапазон сигналов строки определиться как

, .1,,-2оее.

0

Однако кроме общего динамического диапазона всей строки изображение объекта характеризуется динамическим диапазоном мелких деталей, расположенных на участк.ах 0-90°и 90-180°

5 которые равны соответственно

А ynr vнл I

max

ВМ.А -AT- A-2° S

Общий динамический диапазон эхосигналов, как правило, больше динамического диапазона эхо-сигналов, харак теризующих мелкие детали, и достигает величины DO 40-50 дБ. В то же время типовые электроннолучевые трубки обеспечивают контраст крупных деталей 30:1 () и мелких всего lOtl (о л.) . Контраст фотографических пленок не превышает 40:1 (D . 1 -32дБ) . Так как динамический диапазон эхо-сигналов на входе наземного устройства.значительно шире рабочего участка яркостной характерйстйки ЭЛТ и характеристики фотоматериала, то в известном устройстве между выходом видеоусилителя и модулятором яркости ЭЛТ включен ограничитель амплитуд, например диодный. Ограничитель срезает амплитуду сильных сигналов в результате чегодинамический диапазон .сигналов становится уже и укладывается в рабочие характеристики ЭЛТ и фотоматериала, Одйако при этом теряется часть полезной информации о состоянии стенки скважины, которую несут небольшие изменения амплит уд -в интервале ЦельюИзобретения является уменьшение потерь информации, возникающих за счет несогласования динамического диапазона приходящих эхо-сигналов с ширйной р абочё го у час тк а мод ул я- , ционной характеристики ЭЛТ и харак теристи еской кривой фотоматериала. Достигается это тем, что в известное наземное устройство видеокаротажа, содержащее электроннолучевую трубку блок разверток, видео-; усилитель и фоторегистратор, введены управляемые аттенюатор, подключенный к входу видеоусилителя и последовательно ссЗединенные фотоприёмник и . . нелинейный усилитель обратной связи, выход которого подключен к управляющему входу аттенюатора. На Фиг.1 стпуктурная схема предла гаемого наземного устройства; на фиг.2 приведены амплитудная кривая эхо-сигналов при сканировании строки в рыхлых интервалах (а) и кривая сиг налов после обработки в известном (б и предлагаемом устройствах (в). Наземное устройство содержит упра ляемый безынерционный аттенюатор 1, выход которого соединен с входом видеоусилителя 2, выход которого подключен к модулятору яркости элект роннолучевой; трубки 3, между экрано которой и фоторегистратором 4 под углом 45° установлено полупрозрачное зеокало 5. Благодаря этому.- часть светового потока с экрана электронно лучевой трубки 3, отразившись от зер кала 5 поступает на фотокатод фотоприемника б. К выходу фотоприемника подключен нелинейный ус илитель 7, вы ход которого соединен с управляющим ходом аттенюатора 1. Развертка лектронного луча электроннолучевой рубки осуществляется блоком разверок 8. Устройство работает следующимобт азом. Импульсные сигналы из скважиного прибора поступает на сигнальый вход регулирующего аттенюатора 1 далее на вход видеоусилителя. Усиленные сигналы подаются на вход одулятора яркости ЭЛТЗ и воспроизвоятся на ее экране и виде светового ятна, В процессе работы блока развертки 8, световое пятно перемещается по экрану, прочерчивая на последнем световую строку переменной яркости. ветовой поток от каждого пятна на экране падает на полупрозрачное зеркало 5. Полупрозрачное зеркало пропускает основную часть потока к фоторегистратору 4, на фотопленке которого формируется изображение исследуемого интервала скважины. Другая часть светового потока поступает в цепь обратной связи на фотоприемник б. На выходе фотоприемннка появляется сигнал. Определяемый яркостью светового пятна на экране ЭЛТ. Этот сигнал усиливается нелинейным усилителем 7 обратной связи. Напряжение с выхода усилителя 7 используется для управления безинерционным аттенюатором 1, вклйченным на входе видеоусилителя. В зависимости от выбора амплитудной характеристики нелинейности усилителя обратной связи предлагаемое устройство позволяет различные характеристики коэффициента.передачи системь : вход аттенюатора - экран электроннолучевой трубки.. Если динамический даипазон эхосигналов превышает ширину рабочего участка яркостной характеристики электроннолучевой трубки и фотографическую широту используемого фотоматериала, то нелинейность усилителя обратной связи, например, выбирается вида вых--и,упр-А а в)( напряжения на выходе усилителя;напряжение, управляющее работой аттенюатора; напряжение на входе усилителя;А - постоянный коэффициент, характеризующий свойства усилителя, а - постоянное положительное число 1. Управляющее напряжение в противофазе подается на управляющий вход аттенюатора 1, т.е. в устройстве используется отрицательная обратная связь. Благодаря действию нелинейной обратной связи на управляющий вход аттенюатора 1, система усилительный вход аттенюатора - модулятор ЭЛТ имеет логарифмическую характерис тику усиления вида JMoA-AoeogaUg, напряжение на модуляторе электроннолучевой трубки и„, - напряжение на усилительн входе аттенюатора; постоянный коэффициент. При прохождениисистемы с логари мической амплитудной характеристико сильные эхо-сигналы усиливаются отн сительно слабее, чем слабые. Это пр водит к тому, что динамический диап зон приходящих сигналов, а следовательно и динамический диапазон ярко тей свечения экрана электроннолучевой трубки сжимается. Регулируя глубину отрицательной обратной связи, можно регулировать степень сжатия динамического диапазо на и. устанавливать ее в соответствие с рабочим участком характеристики данного типа трубки и применяемого фотоматериала. При этом не происходит потеря полезной информации, так как на экране трубки воспроизводятся одинаково как небольшие изменения сильных сигналов, так и слабых (фиг.1в). Использование новых элементов управляемого безынерционного аттенюатора, включенного на входе видеоусилителя и последовательно соединенных фотоприемника и нелинейного усилителя, выгодно отличает предлага емое устройство от указанного прототипа, так как уменьшается потеря информации, которую несут сигналы с большой амплитудой(выше порога ограниченкя в известном устройстве см.фиг.1а). В результате на акустических фотографиях стенок скважин будут зафиксированы ранее отсутствовавшие детали трещины, разрывы обсадной колонны, различные включения и т.п.Это позволит получать более достоверную информацию о свойствах пород, пер есеченных скважиной, а в ряде слу-чаев, своевременно приступить к ремонтным работам и предотвратить аварию дорогостоящего сооружения нефтяной скважины. Формула . изобретения Наземное устройство акустического видеокаротажа, содержащее видеоусилитель, подключенный к модулятору яркости электроннолучевую трубку блок развертки и фоторегистратор, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь информации, возникающих за счет несогласования динамического диапазона приходящих эхо сигналов, с шириной рабочего участка модуляционной характеристики электроннолучевой трубки и характеристической кривой фотоматериала, в него введены управляемые аттенюатор, пбдключенный к входу видеоусилителя и последовательно соединенные фотоприемник и нелинейный усилитель обратной связи, выход которого подключен к управляющему входу аттенюатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3369626, кл. 181-5, опублик. 1968. 2.Патент США № 3680042, кл. 340-18, опублик.1972. 3.Патент Великобритании f 217544, кл. Н 4 D, опублик. 1970 (прототип).

,., -: , -Ч - . г 693308