Устройство для акустического каротажа скважин Советский патент 1980 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к геофизи еским методам исследования скважин, в частности к акустическому каротажу При акустическом каротаже (АК) вр мя распространения упругих колебаний в горных породах определяется по пер вым вступлениям полезного сигнала,ам плитуда которых превышает определенный уровень. В целях повышения помехоустойчивости аппаратуры АК применяют накопление принимаемого сигнала в оперативном запоминающем устройстве, а по окончании накапливания записывают суммарный сигнал на магнитную ленту для измерений временных и амплитудных параметров.В этом случае полезный сигнал суммируется синфазно, в то время как шумы суммируются случайным образом. Однако эффективность накопления полезного сиг нала снижается при. появлении временного сдвига первого вступления полезного сигнала в соседних посылках относительно друг друга. Временной сдвиг первых вступлений наблюдается при изменении диаметра скважины, скорости звука по глубине скважины, ,и зависит от скорости каротажа. Известно устройство для акустического каротажа скважин, в котором влияние временного сдвига на эффект синхронного накопления полезного сигнала уменьшается за счет введения на входе наземного регистратора усилителя с задержанной обратной связью, величина которой регистрируется в зависимости от времени распространения акустической волны, полученном регистратором l . Наличие задержанной на период посылки обратной связи усилителя обеспечивает процесс накопления, а изменение величины обратной связи в пределах от О до 1 пропорциональное изменению зарегистрированной скорости звука обеспечивает оптимальное число накоплений. Наиболее близким к изобретению.Является устройство акустического каротажа, в котором происходит запоминание времени вступления полезного сигнала предыдущей посылки во вспомогательном блоке памяти 2. Во время приёма сигнала следующей посылки.происходит сравнение вновь измеренного времени с хранящимся в памяти временем, вступлений предыдущей посылки. Если абсолютная разность между обоими сигналами меньше предварительно выбранного порогового значения, наример периода излучаемого акустичесого сигнала, то измерение считается стинным.и последний сигнал переДаетЗЯ во вспомогательный блок памяти и , измерительный накопитель. Однако стройство 23 лишь пассивно констатирует случаи перескока на фазу nopSoroBHM устройством. Схема не производит своевременного .анализа достоверности выделения акустического сигнала и лишь впоследствии по результатам произведенных замеров и сопоставлений производится отказ от ложного замера, что приводит к потере информации, а следовательно, к снижению точности измерений.

Целью изобретения является повышевне точности измерения устройства.

Достигается это тем, что в известное устройство акустического каротажа, содержащее скважинный прибор, состоящий из излучателя, приемника, электронного блока, и наземной аппаратуры, включающей синхронизатор, уси литель, схему выделения импульса излучения, измерительный триггер, пороговое устройство, генератор счетных импульсов, ключ, счетчик импульсов, измерительный накопитель, вспомогательный блок памяти со схемой управления, причем выход синхронизатора связан с входом установки нуля счетчика импульсов, выход схемы выделения импульса излучения соединен с входом установки единицы триггера,а вывод триггера с вторым входом ключа, введены два расширителя импульсов и схема совпадения, причем вход одного из расширителей непосредственно связан с выходом порогового устройства, а вход другого - через вспомогательный блок памяти, при этом выходы расширителей соединены через схему совпадения с входом установки нуля измерительного триггера.

На чертеже изобралсена блок-схема предложенного устройства акустического каротажа.

Устройство для акустического каротажа скважин содержит скважинный прибор, состоящий из приемника 1, излу- . чателя 2, электронного блока 3 и наземной аппаратуры, состоящей из синхронизатора 4, усилителя 5, схемы б введения импульса излучения сигнала излучателя скважинного прибора, измерительного триггера 7, порогового устцрйства 8, последовательно включенных генератора счетных импульсов 9, ключа 10,.счетчика импульсов 11, а также измерительного накопителя 12, вспомогательного блока памяти 13 со схемой управления 14, расширителей 15, 16 и схемы совпадения 17. Генератор счетных импульсов 9 соединен через .схему управления 14 с вспомогательным блоком памяти 13, выполненного, например, на сдвиговом регистре. В этом случае схема управления 14

Может быть выполнена i-a кольцевом ;счетчике по модулю, равным числу ячеек сдвигового регистра. Выход ячеек счетчика 11 соединен с входами йзме рительного накопителя 12. Сигнальный выход скважинного прибора соединен через усилитель 5 с пороговым устройством 8 и со схемой б выделения импульса излучения и далее с.входом ус тановки единицы измерительного триггера 7,выход которого соединен с одним из входов ключа 10.Вход расшири.теля 15 связан непосредственно с выходом- порогового устройства 8,а вход расширителя 16 - через вспомогательный блок памяти 13.Выходы расширите лей 15 и 16 соединены через схему совпадения -17 с входом установки нуля измерительного триггера 7 и входом разрешения записи измерительного накопителя 12.Расширители 15 и 16 выполнены,/ например, в виде ждущих мультивибраторов, с малым временем восстановления.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с выхода синхронизатора 4 синхронизируют работу излучателя 2 скважинного прибора, и приводят в исходное состояние счетчик 11. Приемник 1 преобразует прошедший через цороду акустический сигнал в электрический , который после усиления в электронном блоке 3 передается по кабелю на вход наземной аппаратуры. Через усилитель 5 сигнал, в общем случае состоящий из импульсов излучения, помех и полезного сигнала, поступает на схему выделения импульса излучения 6, Схема выделения импульса излучения 6 вырабатывает из принятого сиг.нала импульс, соответствующий моменту излучения, который устанавливает единицу в измерительном триг.гере 7. Триггер 7 открывает ключ 10, который пропускает импульсы с генератора счетных Импульсов 9 на вход счетчика 11, тем самым начинается отсчет времени распространения акустического сигнала-В скважине. Одновременно выработанный схемой выделения импульс дает разрешение на прохождение импульсов генератора счетных импульсов 9 через схему управления 14 на тактовый вход вспомогательного блока памяти 13, обеспечивая привязку хранящейся в нем информации к моменту излучения сигнала.

Сигнал с усилителя 5 поступает также на. вход порогового устройства 8, которое формирует при превышении принятым сигналом определенного уровня последовательность коротких импуль,сов. Эта последовательность импульсов поступает на вход расширителя 15 и одновременно на вход вспомогательного блока памяти 13.

При появлении на входе блока памя|ти 13 каж,цого импульса порогового / Устройства 8 в первой ячейке сдвиго вого регистра блока памяти 13 запи вается единица. Вновь записанная ед ница, а также ранее записанная инфо мация перемещается по регистру с по мощью импульсов генератора счетных импульсов 9, поступающих через схе му управления 14 на тактовый вход регистра. Следовательно, одновременно с з писью импульсов порогового устройст ва от принятого сигнала последней посылки с выхода блока памяти 13 вы дается последовательность импульсов порогового устройства от сигнала предыдущей , идущая на расширитель 16. В расширителях 15 и 16 длительность каждого приходящего им пульса увеличивается до 4-12 мкс в зависимости от ожидаемого временног сдвига полезного сигнала между посылками. Последовательность расширенных импульсов, собтветствующих и ходному сигналу и сигналу с порогов го устройства предыдущей и последне посылки, подается на вход схемы сов падения 17. Импульсы порогового устройства, соответствующие помехе, во времени распределены хаотично, а расположение импульсов, соответствующих полезному сигналу, совпадает от посыл ки к посылке за счет увеличения их длительности в расширителях 15 и 16 Поэтому появление импульса на выходе схемы совпадения 17 свидетельствует о выделении момента вступления полезного сигнала. Этим импульсом опрокидывается измерительный триггер 7, закрывается ключ 10 и код счетчика 11, соответствующий времени прихода полезного сигнала, переносится в измерительный накопитель 12. Таким образом принятие решения о выделении первого вступления полезного сигнала в предлагаемом устройстве происходит на основе сопоставления во времени импульсов различных посылок. Благодаря этой особенности, предлагаемое устройство безинерционно реагирует на изменение времени вступления полезного сигнала. Принятое решение о времени вступления полезного сигнала соответствует моменту вступления полезного сигнала последней посылки при увеличивающемся от посылки к посылке измеряемом времени, а не осредненному времени вступления полезного сигнала анализируемого числа посылок. в связи с тем, что импульсы порогового устройства 8 в дальнейшем анализируются с.целью вьщеления полезного сигнала на фоне импуль сов от помехи, уровень порога делается более чувствительнким, что уменьшает вероятность перескока на фазу и повышает точность измерения. Так как в данном устройстве вспомогательный блок памяти связан непо- , Ьредственно с пороговым устройством вследствие чего в блоке памяти записываются сведения о всех срабатываниях порогового устройства на принимаемый сигнал,как на полезный сигнал так и на помехи. Данная особенность позволяет производить селекцию полезного сигнала на фоне помех при сопоставлении сигна ла предьвдущей посылки с вновь принятым сигналом последней посылки, что повышает помехоустойчивость, и, в конечном счете, точность измерения. Формула изобретения Устройство для акустического каротажа скважин, содержащее скважинный прибор, состоящий из излучателя, приемника, электронного блока и наземной аппаратуры, включающей синхронизатор, усилитель, пороговое устройство, схему выделения импульса излучения, измерительный триггер, генератор счетных импульсов, ключ, счетчик импульсов, вспомогательный блок памяти со схемой управления, измерительный накопитель, причем выход синхронизатора связан с входом установки нуля счетчика импульсов, выход схемы выделения импульса излучения соединен с входом установки единицы триггера, а выход Триггера со вторым входом ключа, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения устройства, в него введены два расширителя импульсов и схема совпадения, причем вход одного из расширителей непосредственно связан с выходом порогового устройства, а вход другого через вспомогательный блок памяти, при этом выходы расширителей соединены через схему совпадения с входрм установки нуля измеритель- него триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 399815, кл. G 01 V 1/40, 1972. 2.Патент Франции № 2171957, кл. 6 01 V 1/40, 1975 .(прототип).