Способ акустического видеокаротажа Советский патент 1980 года по МПК G01V1/22 

Изобретение относится к способам геофизических исследований в скважинах, а более конкретно к способам акустического видеокаротажа. 5

Известен способ видеокаротажа i, заключающийся в сканировании стенки скважины ультразвуковыми импульсами от вращающегося ультразвукового преобразователя, приеме эхо-сигналов,10 их усилении и детектировании, передаче видеосигнала по кабелю на поверхность в измерительную панель, его обработке и модуляции яркости луча электроннолучевой трубки ЭЛТ , ра- 5 ботающей в режиме однострочной развертки и регистрации воспроизводимого на ее экране изображения на фотопленку в функции глубины.

.Известен также способ каротажа -20 скважин 23, принятый за прототип и заключающийся в сканировании стенки скважины ультразвуковыми импульсами от вращающегося преобразователя, приеме эхо-сигналов, выделении видео-25 импульсов и огибающей их максимальных значений за время одного или нескольких оборотов ультразвукового преобразователя, модуляции яркости свечения ЭЛТ, работающей в режиме зо

однострочной развертки, и регистрации изображения строки на фотопленку в функции глубины.

Качество картирования при видеокаротаже зависит от состояния стенки скважины по глубине и по сечению, перпендикулярному оси скважины, степени расцентровки скважинного прибора относительно оси скважины и влияния температурных и гидростатических воздействий на скважинный прибор и скважинную среду.

Влияние указанных факторов на качество картирования проявляется в изменении относительного уровня огибающей видеосигнала (контраста) в процессе видеокаротажа. Влияние, изменения диаметра скважины, акустических свойств жидкости и горных пород, а также температуры и давления на контраст видеосигнала в функции глу-бины относится к низкочастотному влияющему фактору и проявляется в виде амплитудной модуляции видеосигнала с частотой, меньшей частоты вращения преобразователя.

Влияние изменения диаметра скважины по сечению, перпендикулярному ее оси, наблюдаемого в интервалах желобО10бразрвания и при расцентровке прибора, вызывает дополнительную модуляцию видеосигнала с частотой, большей частоты вращения преобразователя .

В известном способе выравнивание контраста видеосигнала в процессе видеокаротажа, изменяющегося под влиянием низкочастотных факторов, осуществляют путем специальной обработки видеосигнала, включающей автоматическую нормализацию видеосигНсша, автоматическое выравнивание контраста и автоматически регулируемое усилие.

После нормешизации видеоимпульсов вьвделяют пиковым детектором низкочастотную огибающую максимальных значений видеосигнала , причем постоянная времени разряда нагрузочной цепи детектора равна или больше одного периода вращения преобразователя. Выделенное таким способом напряжение несущее информацию об изменениях диаметра скважины, и акустических свойствах горных пород, регистрируют каротажным регистратором в .функции глубины и, кроме того, используют в качестве автоматически .изменяющегося порогового уровня при амплитудной селекции нормализованных видеоимпульсов, позволякяцей выделять только ту часть видеоимпульса, амплитуда котоЕЮй превышает этот пороговый уровень. Если пороговый уровень селекции фиксирован, то для получения снимков хорошего качества при перемешивании сквгикинного прибора от пласта к Пласту или изменении диаметра скважины необходимо будет устанавливать другие значения этого уровня. Использование огибающей максимальных значений видеосигнала в качестве управляющего порогового уровня селекции позволяет автоматически выравнивать контраст видеосигнала, огибающая которого модулирована упо.мянутыми низкочастотными влиякмцими факторами. При этом видеосигнал, амплитуда которого в пределах одного оборота преобразования становится ниже порогового уровня, не выделяется.

Пооле выравнивания видеосигисша по контрасту осуществляют его автоматически регулируемое усилие до уровня, обеспечивающего среднюю яркость свечения строки на экране ЭЛТ. Помимо этих регулировок, используют также регулировку коэффициента ослабления эхо-сигнала на входе сквгокинного усилителя ультразвуковых импульсов .

Такой способ акустического видеокаротажа имеет следующий недостаток. В случаях когда модуляция огибгиощей видеосигнала происходит с частотой, превышающей частоту вращения преобразователя, например при рас центровке прибора или при исследоваНИИ интервалов желобообразования, происходит потеря значительной части информации (иногда до 50%) из-за клапанирования амплитудным селектором видеоимпульсов, огибающая которых затухает ниже порогового уровня селекции. Таким образом, применение известного способа видеокаротажа приводит к потере качества картирования при сложных профилях сечения скважины, локальных нарушениях .в стенке скважины или расцентровке прибора. Большой объем предварительных исследований выявил наблюдаемые в массовом порядке интервалы винтообразного желобообразования, результаты картирования которых трудно интерпретируются, особенно при поиске трещин на фоне глубоких акустических теней.

Целью изобретения является улучшение качестваизобрс1жения в скважинах со сложной поверхностью стенки

Указанная цель достигается тем, что в известном способе акустического видеокаротажа, заключающемся в сканировании стенки скважины ультразвуковыми импульсами, приеме отраженных эхо-сигналов, их усилении и детектировании, передаче видеоимпульсов по кабелю на поверхность в измерительную панель, выделении огибающей максимальных значений видеосигнала, сопоставляют огибающую максимальных значений видеосигнала с опорным напряжением, а выходной сигнал результата сопоставления регистрируют каротажным регистратором и используют для регулирования амплитуды импульсов излучения ультразвукового преобразователя.таким образом, чтобы огибающая максимальных значений видеосигнала на входе сопоставляющего устройства оставалась на уровне опорного напряжения, причем модуляцию яркости ЭЛТ осуществляют импульсами, длительность которых пропорциональна амплитудам видеоимпульсов, коэффициент пропорциональности автоматически регулируют напряжением, полученным после выделения огибающей видеосигнала пиковым детектором с постоянной времени нагрузки детектора, меньшей или равной 1/8 периода вращения преобразователя, а амплитуду импульсов излучения регулируют так, чтобы средний уровень огибающей видеосигнала за указанное время оставался на уровне опорного нгшряжения.

Таким образом, отрицательная обратная связь, охватывающая цепи форьшрования, преобразования, усиления ультразвуковых импульсов и видеоимпульсов в скважинном приборе, промывочную жидкость, кабел1э, блоки обработки видеосигнала в измерительной панели, поддерживает огибающую максимальных значений видеосигнаша на входе сравнивающего устройства на заданном уровне, независимо от та ких влияющих факторов, как изменения диаметра скважины, акустических свойств жидкости и горных пород, тем пературы и гидростатического давления. При этом видеосигнал, выделенный в наземной панели, содержит информацию о состоянии стенки исследуемой скважины в виде модулированны . по амплитуде видеоимпульсов с нижней граничной частотой модуляции, больше частоты вращения преобразователя. Те самым решена задача оптимального использования динамического диапазон приемного тракта сквг1жинного прибора который передает информацию о дефекtax стенки скважины по сечению, а ин формация о низкочастотных влияющих факторах (кавернообразовании, акусти ческих свойствах жидкости и горных пород), содержащаяся в выходном сигн ле устройства сравнения, регистрируется в функции глубины каротажным регистратором и используется для литологического расчленения разреза. В данном способе модуляцию луча ЭЛТ осуществляют изменением времени свечения элементов строки на экране ЭЛТ. Для этого последовательность видеоимпульсов, модулированную по амплитуде, преобразуют в последовательность импульсов, модулированных по длительности, и используют для модуляции луча ЭЛТ. Такое преобразо вание информации позволяет исключит нелинейность модуляционной характеристики ЭЛТ и расширить диапазон полутонов, отображаемых с ее экрана на фотоматериал в линейном масштабе Кроме того, способ позволяет осу ществить автоматическое выравнивани контраста по сечению скважины, создающегося при желобообразовании в открытом стволе, деформации обсадно колонны или I расцентрировке скважин ного прибора. Для этого выделяют огибающую видеосигнала пиковым детектором с постоянной времени нагрузки детектора, равной или меньшей 1/8 периода вращения преобразователя, и используют это напряжение для регулирования чувствительности преобразователя информации в обратно пропорциональной зависимости. При этом постоянная времени нагрузки детектора может устанавливаться исходя из следующих соображений. В простых случаях, например,при наклоне скважинного прибора относительно оси скважины, наблюдаемое сечение ее представляет собой эллипс, вследствие чего будет наблюдаться амплитудная модуляция видеосигнала с частотой, равной 2N, где N - частота вращения преобразователя. В этом случае постоянную времени нагрузки детектора устанавливают равной или несколько меньшей 1/8 периода вращения преобразователя. В сложных случаях, когда сечение скважины имеет сложную конфигурацию, частота модуляции огибающей видеосигнала может быть в несколько раз выше, поэтому постоянная времени нагрузки детектора должна быть пропорционально уменьшена. При общем плохом состоянии стенки скважины, например/при осыпании породы или сплошной коррозии в колонне/ возникает необходимость поддерживать средний уровень огибающей видеосигнала на уровне опорного напряжения, для чего необходимо установить постоянную времени разряда нагрузочной цепи пикового детектора равной или меньшей 1/8 периода вращения преобразователя. В этом случае выходной сигнал сравнения , используемый для регулирования амплитуды импульсов возбуждения преобразователя, будет компенсировать влияющие факторы как по глубине скважины, так и по ее сечению, поддерживая средний уровень огибающей видеосигнала за 1/8 периода вращения преобразователя на заданном уровне. Таким образом, предлагаемый способ акустического видеокаротажа, включсцощнй в себя автоматическое выравнивание контраста видеосигнала по глубине и по сечению, позволяет повысить качество получаемого изображения в скважинах со сложной поверхностью стенки, повысить производительность акустического видеокаротажа за счет исключения пробных и повторных съемок и более детально охарактеризовать разрез по стволу скважины. Формула изобретения Способ акустического видеокаротажа, включающий сканирование стенки скважины ультразвуковыми импульсами от вращающегося ультразвукового преобразователя, прием отраженных эхосигналов выделение видеоимпульсов и огибающей их максимальных значений за время одного или нескольких оборотов ультразвукового преобразователя, модуляцию яркости свечения электуояволучевой трубки и регистрацию на фотопленке в функции глубины, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества изображения в скважинах со сложной . поверхностью стенки, огибающую максимальных значений видеосигнала сопоставляют с опорным напряжением, а выходной сигнал результата сопоставления используют для регулирования амплитуды импульсов излучения ультразвукового преобразователя таким образом, чтобы огибающая максимальных значений видеосигнала на входе сопоставляющего устройства оставалась на уровне опорного напряжения , причем модуляцию яркости ЭЛТ осуществляют импульсами, длительность которых пропорциональна амплитудам видеоимпульсов, причем коэффициент пропорциональ-ности автоматически регулируют напряжением, полученным после выделения огибающей видеосигнала пиковым детектором с постоянной времени нагрузки детектора.

меньшей или равной 1/8 периода вращения преобразователя, а амплитуду импульсов излучения регулируют так, чтобы средний уровень огибакицей видеосигнсша за указанное время остаг вался на уровне опорного напряжения.

Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 3369626, кл. 181-5, опублик, 1968. 2. Патент США 3724589,

кл. 181-5, опублик. 1973 (прототип).