Устройство для акустического каротажа скважины Советский патент 1979 года по МПК G01V1/52 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН Трещиноватые породы характери- зуются значениями 7 2/2-2,4 и более. Таким образом, фиксированная длительность импульса tg , которая определяет момент начала измерения амплитуды поперечной волны в аналогичных устройствах, не пЪзволяет в реальных условиях следить за перемещением поперечной волны по временной оси. При отклонении от величины 1,73 в фиксированное временноеокно для измерения не попадает колебание поперечной волны с максимальной амплитудой и погрешность регистрации этого параметра может достигать 50 и более. Наиболее близким техническим ре шением является устройство для акустического каротажа 2, содержащее скважинный прибор, опускаемый в скважину на кабеле, излучате акустических импульсов, приемник акустических волн, синхронизатор, фильтр, усилитель-ограничитель пер вых вступлений, измерительный триР гер, функциональный временной прео разователь, самописец, генератор стробирующих импульсов для выделения продольных волн, временной селектор продольных волн, амплитудны преобразователь продольных волн, время-импульсный преобразователь, генератор стробирующих импульсов для вьщеления поперечных волн, вре менной селектор поперечных волн, амплитудный преобразователь попере ных волн. Работа схемы вьщеления поперечной волны Заключается в следующем. Выработанный измерительным триггером импульс, который формируется запускающим и принимаемым импульсо и длительность которого равна врем ни пробега продольных волн по поро де, преобразуется с помощью функци нального преобразователя в напряже которое управляет работой время-им пульсного преобразователя, запускающего генератор стробирующих импульсов для выделения поперечных волн. Время-импульсный преобразова тель преобразует амплитуды, соответствующие интервальным временам пробега продольных волн в импульсы временное положение которых относи тельно моментов возбуждения соответствует зависимости tg--1,8tp С этого момента.формируется стр бирующий импульс с длительностью равной 3-4 периодам колебаний поп речной волны, определяющий на вре менной оси положение временног окна , в течение которого измеряе ся амплитуда поперечной волны. Уч тывая тот факт, что максимальной мплитудой волн обладает второй (треий) период, при уменьшении или увеичении масштабного коэффициента f процессе каротажа в зависимости т геологических условий колебание максимальной амплитудой поперечной олны может не попасть во вреенное окно и погрешность регистации амплитуды данным устройством удет значительной. Целью изобретения является повыение надежности выделения поперечых волн и точности измерения их мплитуд. Цель достигнута благодаря тому, то в наземную часть предлагаемого стройства введен время-периодный селектор поперечных волн, состоящий из каскадаВыделения нулей колебаний принимаемого сигнала, счетной схемы и компаратора, связанный с блоком измерения амплитуд поперечных волн. На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого устройства на фиг. 2 эпюры напряжений, действующих в точках схемы. Устройство содержит скважинный прибор 1, опускаемый в скважину на кабеле 2, излучатели 3 акустических импульсов, приемник 4 акустических волн, синхронизатор 5, фильтр 6, усилитель-ограничитель 7 первых вступлений, измерительный триггер 8, временной преобразователь 9, самописец 10, генератор 11 стробирующих импульсов для вьщеления продольной волны, временной селектор 12 продольных волн, амплитудный преобразователь 13 продольных волн, каскад 14 вьщеления нулей, каскад 15 управления счетом опорных импульсов, счетчики 16 и 17, генератор 18 опорных импульсов, компаратор 19, генератор 20 стробирующих импульсов для выделения поперечной волны, временной селектор 21 поперечных волн, амплитудный преобразователь 22 поперечных волн. Устройство работает следующим образом. От синхронизатора 5 по кабелю 2 подаются электрические импульсы, запускающие генераторы возбуждения акустических излучателей. Приемник 4 преобразует акустические импульсы в электрические, которые поступают в наземную аппаратуру в фильтр б. Далее из этих сигналов в усилителе-ограничителе 7 формируются импульсы, которые опрокидывают измерительный триггер 8, запускаемый с помощью излучателей 3. Прямоугольный импульс с триггера 8, длительность которого равна времени пробега продольных волн от излучателя до приемника, преобразуется с помощью функционального , преобразователя 9 в напряжения, Которые регистрируются самописцами Измерительный триггер 8 запускае генератор 11 стробирующих импульсов управляющий временнь1м селектором 2 продольных волн, пиковые значения которых преобразуются амплитудным преобразователем 13 в напряжения (токи) для записи самописцем 10. Пр нимаемый акустический сигнаТ после прохождения через фильтр б поступает также в каскад выделения нулей 1 Импульсы с него подаются на каскад 15 управления счетом, который, в свою очередь, управляет работой сче чиков 16 и 17 опорных импульсов с частотой 1 МГц, вырабатываемых генератором 18. Компаратор 19 сравнивает сигналы со счетчиков и вьщает командный импульс о приходе попе речной волны или появлении зоны интерференции продольной волны с поперечной, который запускает генератор стробирующих импульсов 20, управ ляющий работой временного селектора 21 поперечных волн, пиковые значени которых преобразуются амплитудным преобразователем 22 в напряжения (то ки) для записи :амописцем. Выделени поперечной волны в предлагаемом устройстве основано на том,что в случае принимаемого импульса с хорошим разрешением волн период поперечной волны Тд больше периода продольной волны Тр в 1,1-1,4 раза В случае сложного сигнала с суперпозицией продольной и поперечной волн в области интерференции период колебаний будет отличаться от периода продольной волны и имеет значение - в процессе каротажа непрерывно пр водится время-периодная селекция при нимаемого сигнала. Анализ проводится начиная с первого полупериода колебаний, длительность которого сравнивается с длительностью второго пол периода, второго с третьим и т. д. до тех пор, пока последующий полупериод не будет отличаться от пре ьщущего на заранее выбранную величи ну, т. е. осуществляется операция /0,5Т„-0.5Т„.,|.сУ, где ( - заданная зона нечувствитель ности селектора, учитывающая возможное искажение пол периода колебаний за счет в ния скважины. Выполнение этого условия на временной оси принимаемого сигнала характеризует начало поперечной волны. Таким образом, в предлагаемом устрой стве время прихода поперечной волны не связано со временем прихода продольной волны и положение временного на временной оси сигнала не связано с отношением скоростных характеристик этих волн, что значительно повышает надежность выделения поперечной волны и, следовательно, точность регистрации ее амплитуды. Работа предлагаемого устройства поясняется эпюрами напряжений. Совместная работа время-периодного селектора поперечных волн, включающего каскад вы,аеления нулей колебаний, счетную систему и компаратор, поясняется эпюрами напряжений ж и з. При длительности стробирующего импульса поперечной волны 120 МКС (3-4 периода колебаний) максимальная ошибка, влияющая на надежность выделения этой волны и точность регистрации ее амплитуд, может находиться в пределах +1 период колебаний. Учитывая тот факт, что даже в случае суперпозиции продольной и поперечной волны времяПериодный селектор определяет момент прихода поперечной волны с точностью 0,СВТ при зоне нечув:ствительности (У бмкс, ошибка в регистрации максимальной амплитуды поперечной волны равна нулю практически для всех реальных геологических условий. Формула изобретения Устройство для акустического каротажа скважин, состоящее из скважинного прибора и наземной части, содержащее излучатели и приемники акустических колебаний, блок возбуждения излучателей, синхронизатор, фильтр, усилитель-ограничитель первых вступлений, измерительный триггер, временной преобразователь, самописец, блок измерения амплитуды продольных волн и блок измерения амплитуды поперечных волн, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности вьаделения поперечных волн и точности измерения их амплитуд, в наземную часть введен времяпериодный селектор поперечных волн, состоящий из каскада выделения нулей колебаний принимаемого сигнала, счетной схемы и компаратора, связанный с блоком измерения амплитуд поперечных волн. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент СМА № 3333238, кл. 340-18, опублик. 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 227952, кл. G 01 V 1/40, опублик. , 08.1U.1968

/Э

.члДл

MAliX