Устройство для акустического каротажа скважин Советский патент 1979 года по МПК E21B47/14 G01V1/00 

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин.

Известно устройство для определения момента прихода акустического сигнала с повышенной помехоустойчивостью, в котором уровень срабатывания порогового устройства устанавливается пропорционально уровню шумов 1.

Однако изменение уровня срабатывания порогового устройства в процессе каротажа скважины снижает точность регистрации акустических параметров горных пород.

В схемах обработки радиолокационных сигналов, имеющих пороговое устройство, для обнаружения полезного сигнала используется свойство различия в периодичности импульсов полезного сигнала и выбросов шума на основе использования логики типа тип или п из п. В частности, логика п из п практически реализуется в схеме обнаружения сигнала при одновременном появлении на схеме совпадения п импульсов сигнала, п - 1 раз задержанного на величину длительности его периода Т . Таким образом, время обнаружения сигнала схемой определяется моментом вступления п импульса предыдуш.их задержанных импульсов полезного сигнала 2.

При акустическом каротаже время вступления второй и последующих фаз принимаемой волновой картины зависит от поглощения звуковой энергии в породе, состояния

стенок скважины, положения прибора в скважине. Поэтому использование в аппаратуре акустического каротажа описанной схемы выделения момента прихода сигнала хотя и повышает достоверность выделения полезного сигнала при наличии помех, однако одновременно вносятся аппаратурные ошибки измерения времени распространения звука в породе.

В системе акустического каротажа для измерения параметра волнового цуга перед

заранее заданным событием имеются дв канала обработки принятого сигнала. Во втором канале происходит задержка акустического сигнала примерно на период или запоминание. Первый канал с грубым порогом

обнаружения сигнала дает разрешение на измерение того же сигнала, задержанного во втором канале, настроенном на более чувствительный порог. Таким образом, первый канал исключает срабатывание второго канала на помехи и шумы, регистрируемые перед полезным сигналом, что повышает помехоустойчивость схемы 3. Однако описанное устройство не исключает явления «перекоса на фазу, а при шумах, превышаюших уровень порога первого канала, второй канал получает разрешение на регистрацию помехи. Известен способ обработки сигналов при акустической диаграфии скважин, который обеспечивает коррекцию случайных ошибок, обусловленных ухудшением соотношения сигнал-шум, и применяемое устройство. Устройство содержит скважинный прибор, состоящий из излучателя, приемника, электронной схемы, наземную аппаратуру, содержаш,ую вспомогательный блок памяти, измерительный накопитель, компаратор, схему выделения импульсов, усилитель, пороговое устройство, синхронизатор 4. Счет времени от момента излучения до срабатывания порогового устройства производится счетчиком, управляемым триггером, Измеренное время последней посылки акустического сигнала сравнивается компаратором с измеренным временем предшествуюшей посылки, храняшейся во вспомогательном блоке памяти, и, если абсолютная разность между обоими сигналами, поступившими в компаратор, меньше предварительного выбранного порогового значения, например, периода получаемого акустического сигнала, то измерение считается истинным и последний сигнал передается во вспомогательный блок памяти и в измерительный накопитель. Таким образом, это устройство лишь пассивно констатирует случаи «перескока на фазу порогового устройства. Схема не производит своевременного анализа достоверности выделения акустического сигнала и лишь, впоследствие, по результатам произведенных замеров и сопоставлений производится отказ от ложного замера что приводит к потере информации. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены схема совпадения и формирователь окна вход которого соединен с выходом порогового устройства, а выход через схему совпадения соединён с входом приема информации измерительного накопителя и входом установки нуля триггера, управляющего работой счетчика импульсов генератора стандартных сигналов. При этоц к выходу порогового устройства также подключены вход приема информации вспомогательного блока памяти и второй вход схемы совпадения, третий вход которой соединен с выходом триггера. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняюшие работу предлагаемого устррйства. Устройство для акустического каротажа содержит скважинный прибор, состояший ИЗ излучателя 1, приемника звука 2, электронного блока 3, и наземную аппаратуру, состоящую из синхронизатора (программного устройства) 4, усилителя 5, порогового устройства 6, схемы выделения импульса излучения 7, измерительного триггера 8, клюа 9, генератора счетных импульсов 10, счетчика импульсов 11, вспомогательного блока памяти 12, измерительного накопителя 13, формирователя окна 14 и схемы совпадения 15. Генератор счетных импульсов 10 последовательно соединен с ключом 9, счетчиком импульсов 11, вспомогательным блоком памяти 12 и измерительньш накопителем 13. Синхронизатор 4 синхронизирует работу скважинного прибора и обнуляет счетчик импульсов 11. Сигнал со скважинного прибора поступает через усилитель 5 на схему выделения импульса излучения 7 и на пороговое устройство 6. Выход порогового устройства 6 соединен с входом приема информации вспомогательного блока памяти 12, с входом формирователя окна 14 и с входом схемы совпадения 15. Выход схемы выделения импульса излучения 7соединен с входом установки единицы измерительного триггера 8. Вход установки нуля измерительного триггера 8 соединен с выходом схемы совпадения 15, а выход триггера 8соединен с ключом 9 и третьим входом схемы совпадения 15. Выход схемь совпадения 15 соединен также свходом приема информации измерительного накопителя13. Устройство работает следующим образом. Импульсом с выхода синхронизатора 4 запускается излучатель 1 скважинного прибора и обнуляется счетчик 11. Принятый приемником 2 акустический сигнал усиливается в электронном блоке скважинного прибора и вместе с импульсом момента излучения 16 (фиг. 2) поступает на усилитель 5 наземной . аппаратуры. С усилителя 5 сигнал поступает на схему выделения импульса излучения 7 акустического сигнала излучателем 1. , . Выделенный схемой 7 импульс момента излучения сигнала 16 (фиг. 2) устанавливает в «1 измерительный триггер 8, который открывает ключ 9 и подготавливает схему совпадения 15 к анализу времени прихода импульсов на ее входе. Открытый ключ 9 пропускает счетные импульсы времени от генаратора 10 на счетчик импульсов 11. Счетчик начинает счет времени от момента излучения акустического сигнала излучателем 1 скважинного прибора. С усилителя 5 сигнал поступает также и на пороговое устройство 6, которое при превышении сигнала определенного уровня 17 формирует последовательность импульсов 18-21. Импульсы порогового устройства поступают на вход приема информации вспомогательного блока памяти 12 и состояние ячеек счетчика 11, соответствующее каждому моменту срабатывания порогового устройства 6, переносится во вспомогательныйблок памяти 12. Каждым импульсом порогового устройства 6 запускается формирователь окна 14. Формирователь окна 14 вырабатывает импульс окна с задержкой относительно запускающего импульса на время меньше периода излучаемого полезного сигнала TO, равное tjo 0,7-0,9 То. Длительность окна устанавливается te-0,2-0,3 TO . Временные параметры окна уточняются во время настройки и работы устройства акустического каротажа ца скважине в зависямости от сложности геологического разреза, кавернозности стенки скважины. Импульс фор мирователя окна поступает на второй вход схемы совпадения 15. Если первое срабатывание 19 порогового устройства 6 вызвано Помехой, то вероятность появления второго срабатывания 20 в окне 21 формирователя окна 14, т. е. через период колебания То акустического -сигнала, незначительна. В этом случае при втором срабатывании 20 порогового устройства 6 схема совпадения 15 не сформирует импульс разрешения на передачу числа из вспомогательного блока памяти 12 в измерительный накопитель 13, а во вспомогательном блоке памяти 12 появится число, соответствующее времени второго срабатывания 20. Вторым срабатыванием 20 вновь запускается формирователь окна 14 и цикл сравнения повторяется. Если следующее срабатывание 22 порогового устройства 6 совпадает по времени с импульсом окна 23,то схема совпадения выдает импульс 24,разрешающий перенос информации о предыдущем срабатывании 20 порогового устройства 6 из вспомогательного блока памяти 12. Перенос информации о предыдущем срабатывании порогового устройства в измерительный накопитель происходит после анализа импульсов порогового уст ройства на периодичность, совпадающей с периодом излучаемого сигнала, и свидетельствует о достоверности выделения первого вступления акустического сигнала. Измеренное время предыдущей посылки акустического сигнала, хранящееся во вспомогательном блоке памяти 12, сравнивается с измеренным временем последней посылки, находящимся в счетчике 11, в компараторе по команде, поступающей от синхронизатора 4 (программного устройства) через блок задержек. Предлагаемое устройство обеспечивает ысокую точность измерения времени прихода акустического сигнала за счет повышения помехоустойчивости. Использование поехоустойчивости аппаратуры акустического каротажа при исследовании скважин поышает достоверность измеренных акустиеских свойств горных пород, необходимых ля оценки запасов нефти и газа, для оценки устойчивости стенок скважины, бурящихя в условиях аномально высоких пластовых авлений. Формула изобретения Устройство для акустического каротажа скважин, содержащее скважйнный прибор, состоящий из излучателя, приемника и электронного блока, и наземную аппаратуру, включающую в себя усилитель, подключенный к пороговому устройству, схему выделения импульсов излучателя, подключенную к усилителю и к измерительному триггеру, подключенному к ключу и измерительному накопителю, генератор счетных импульсов, подключенному через вспомогательный блок памяти к измерительному накопителю, и синхронизатор, подключенный к электронному блоку и счетчику импульсов, отличающееся тем, что, с целью повыщения помехоустойчивости устройства, в него введены схема совпадения и формирователь окна, вход которого соединен с выходом порогового устройства, а выход его через схему совпадения соединен со входом приема информации измерительного накопителя и входом установки нуля измерительного триггера, при этом к выходу порогового устройства также подключен вход приема информации вспомогательного блока памяти и второй вход схемы совпадения, третий вход которой соединен с выходом триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 247528, кл. G 01 V 1/40, 1968. 2.Самсоненко С. В. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов. М., 1968, Воениздат, с. 320. 3.Патент Великобритании № 1444937, кл. G 01 V 1/40, опублик. 1976. 4.Патент Франции № 2171957, кл. G 01 V 1/40, опублик. 1973 (прототип).

1

г

ji