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

Изобретение предназначено для проведения акустического каротажа в буровых скважинах и может применяться при разведке месторождений полезных ископаемых. Известно устройство для акустического каротажа скважин, в котором управление йзлучателями и приемниками осуществляется ,с поверх ности с применением двуполярных потенциальных сигналов от блока управления 1. Моменты перехода сигналов управления через ноль вьщеляются и формируется синхроимпульс. Этот синхроимпульс, задержанный на время переходного процесса в -кабеле и схеме коммутации, осуществляет запуск излучателя и подается в кабель. На поверхности импульс выделяется как момент акустического излучения. Недостатком устройства является недостаточная точность измерений. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для акустического каротажа скважин, содержащее наземную часть, включающую блок синхронизации с формирователем пусковых прямоугольных импульсов и блок обработки и регистрации принятых сигналов и соеД1гаенный с наземной частью акустический зонд, включающий излучатели и приемники, генератор токовых импульсов для возбуждения излучателей,; блок управления с поканальным разделением пусковых импульсов и задержкой момента излучателей относительно пусковых импульсов 2. Недостаток известного устройства состоит в том, что в нем высок уровень перекрестных помех между каналами управления и передачи принятых сигналов, при прохождении их по каротажному кабелю, соединяющему наземную аппаратуру и скважинный прибор. В известном устройстве пусковые импульсы формируются в виде ограниченньк по времени положительных и отрицательных пик-импульсов. При прохождении подобных импульсов по каротажному кабелю неизбежно возникает колебательный переходный процесс, связанный с перед {им и задним фронтами зтих импульсов. Величина обратных выбросов, связанных с задним фронтом пускового импульса и имеющих обратную по отнощению к основному полярность достигает 50-80% от амплитуды основного пускового импульса. Общая длителыюсть процесса, связанного с пусковым импульсом, при этом существенно возрастает. Этот процесс наводится в каротажном кабеле с канала управления на канал передачи принятых сигналов, где он проявляется в виде синхронной импульсной помехи, которая вызывает ложное срабатывание блоков обработки принятых сигналов, что приводит к ошибочным результатам при измерениях. Для уменьшения влияния этой помехи в известной аппаратуре введена задержка момента возбуждения излучателей; однако это не всегда может устранить влияние помехи, поскольку амплитуда и эффективная длительност этой помехи не остаются постоянными и меняютсй в зависимости от типа и длины применя емого каротажного кабеля, а также в процессе его смотки и размотки. Передаваемые по каротажному кабелю на поверхность принятые (информационные) сигналы, в свою очередь, наводятся в кабеле на канал управления, где они также являются помехой и могут вызвать ложные срабатывания блока управле1шя. Для того, чтобы избежать ложных срабатываний блока управления от наводки принятых сигналов или от обр атных вы бросов задаего фронта, приходится увеличи- вать амплитуду пусковых импульсов и вводить в схему блока управления ключевые элементы амплитудно-временные дискриминаторы, блоки рующие схему блока управления от ложных срабатываний. Величина указагшых помех на входе блока управления не является постоянно а- зависит от параметров кабеля в процессе работы и от режимов работы аппаратуры, что создает неустойчивость работы известной аппаратуры. Цель изобретения - повысить тошость и устойчивость работы устройства. Для этого в устройстве- между формирователем пусковых импульсов и входом каротажного кабеля включен интегрирующий RG-фильт . уменьшающий крутизну фронтов пусковых им пульсов и отфильтровывающий высокие частоты, а между выходом каротажного кабеля и входом блока управления последовательно включены аналогичный интегрирующий фильтр и схема восстановления прямоугольных импуль сов. Формирователь пусковых .импульсов формирует прямоугольные импульсы, длительность которых равна интервалам между двумя после довательными моментами возбуждения излучателей. Коммутация каналов в наземной и сква жинной аппаратуре происходит в моменты изменения уровней прямоугольных импульсов; выбор канала определяется полярностью перехода от большого уровня к меньшему или наоборот. Интегрирующий фильтр в скважинном приборе отфильтровывает высокочастотную наводку, наведенную в кабеле с канала передачи принятых сигналов на канал управления. Схема восстановления прямоугольных импульсов вновь повышает крутизну фронтов пусковых импульсов, чем обеспечивает необходимую точность срабатывания генераторов токовых импульсов. Пусковые импульсы, наведенные в каротажном кабеле на канал передачи пр1шятых сигналов, в своем спектре не содержат высоких частот и могут быть подавлены соответствующим фильтром в блоке обработки принятых сигналов без искажения последних. На фиг. 1 показана структурная; схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - време1шая диаграмма его работы в координатах времени t и напряжения U. Предлагаемое устройство (фиг. 1) состоит из наземн ой аппаратуры, содержащей синхронизатор 1, формирователь 2 прямоугольных пусковых импульсов, блок 3 обработки и регистр1ации принятых сигналов и выходной интегрирующий фильтр 4. С помощью каротажного кабеля 5 наземная аппаратура соединяется со скважинным прибором, содержащим входной интегрирующий фильтр 6, схему 7 восстановления прямоугольных импульсов, блок управления 8, генераторы токовых импульсов 9 и 10 для возбуждения излучателей 11 и 12, а также приемник сигналов 13 и усилитель 14 (на фиг.1 пунктирной линией ограничены элементы, включенные в устройство по изобретению). Устройство работает следующим образом. Синхронизатор 1 формирует синхроимпульсы (см. фиг. 2, а), например, с помощью сетевого напряжения, управляющие работой всего устройства. Синхроимпульсы а запускают генератор-2 прямоугольных импульсов (см.фнг.2,б). Импульсы б подаются на блок 3 обработки И.,.регистрации принятых сигналов для управления его работой. .Одновременно те же прямоугольные импульсы используются в качестве пусковых.импульсов для управления работой скважинного прибора. При этом импульсы б подаются на интегрирующий фильтр 4, который убирает из их спектра высокие частоты и уменьшает крутизну фронтов импульсов на входе кабеля (см. фиг. 2, в). Выход интегрирующего фильтра согласован с входным сопротивлением кабеля. В скважинном приборе пусковые импульсы в поступают с кабеля на китегрирующий фильтр б, вход которого согласован с выходным сопротивлением кабеля. Фильтр 6 устраняет импульсные йомехи, которые наводятся на канал управления с других хкил кабеля. С выхода фильтра 6 nycKOBbie импульсы г поступают на вход схемы 7 становления прямоугольных импульсов. Схема восстановления прямоугольных импульсов пред ставляет собой нелинейную схему, предназначенную для восстановления крутизны фронта пускового импульса и его временного положения с максимально возможной точностью. В качестве схемы восстановления может быть использован, например, триггер Шмидта. Прямоугольные импульсы д с выхода схемы 7 восстановления поступают на блок управления 8, где происходит поканальное раз деление пусковых импульсов е и ж в соответствии с полярностью перехода и задержки момента запуска з и и генераторов 9 и 10 токовых импульсов для возбуждения излучателей И и 12. Сигналы к,прошедшие через окружающую среду, принимаются приемником 13, усиливаются усилителем 14 и передаются по каротажному кабелю 5 к наземной аппаратура, в блок обработки и регистрадии принятых сигналов. Помехи от принятых сигналов к, наводимые в кабеле 5 с канала передачи принятых .сигналов на канал управления, отфильтровываются интегрирующим фильтром 6. В свою очередь, наводка пусковых импульсов на ка1{ал передачи сигналов отфильтровывается в блоке обработки и регистрации сигналов. Поскольку при передаче пусковых импульсов в по кабелю фронты импульсов сглажены заданным образом с помощью интегрирующего фильтра 4, спектры частот принятых сигналов и пусковых импульсов при передаче их по кабелю практически не перекрьшаютси и их разделение может быть произведено без существенных искажений. В результате помехи от пусковых импульсов не могут вызва1ъ лож ныхсрабатываний блока обработки принятых сигналов, чем достигается повышение точности работы устройства, а помехи от принятых сигналов не могут воздействовать на вход блока управления, чем достигается повышение устойшвости работы устройства. Формула изобретения Устройство для акустического каротажа скважин, содержащее наземную часть, включающую- в себя блок синхронизации с формирователем пусковых прямоугольных импульсов и блок обработки и регистрации принятых c;irr налов и соединенный с наземной частью каро- тажным кабелем акустический зонд, содержащий излучатели и приемники, генератор токовых импульсов для возбуждения излучателей, блок управления с поканальным разделением пусковых импу.пьсов и задержкой момента возбуждения излучателей относительно пусковых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы устройства, между выходом формирователя пусковых прямоугольных импульсов и входом кабеля включен интегрирующий фильтр, а между выходом кабеля и входом блока управления последовательно включены интегрирующий фильтр и схема восстановления прямоугольных импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3093811, кл. 340-18, 1961. 2.Авторское свидетельство СССР № 296884, кл. G 01 V 1/40, 1967 (прототип). Л.

Т

Фнг.1