Устройство для измерения времени распространения упругих колебаний при акустическом каротаже Советский патент 1982 года по МПК G01V1/52 

Недостатки устройства обусловлены наличием принципиально необходимого разрыва в 60-80 МКС между окончанием блокировочного импульса и информационных сигналов, который .необходим для исключеимя попадания в заблокированный интервал первых полупериодов информационного сигнала при резком увеличении скорости в породе, например, при переходе в другой пласт. Однако в этом интервале может окаааться не используемый для фиксации так называемый ложный полупериод, предшествующий свгналу. Во многих породах он не превышает шумового фона и не мешает нормальной фиксации информационного сигнала. Однако в плотных породах амплитуда его может возрасти до величины, превышающей пороговый уровень порогового элемента фиксатора. В этом случае фиксатор начинает ошибаться, периодически приним:ая за рабочий для фиксации полупериод предвестник, что приводит к многочисленным .выбросам на ди.аграмме и соответственно к снижению точности измерений и искажению получаемой информации.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения импульсов срабатывания на полупериод-предвестник информационного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что Б устройстве для измерения времени распространения упругих колебаний при акустическом каротаже, содержащем фикоатор момента прихода информационного сигнала с однополупвриодным иорого-вым элементом и формирователь импульсов интервального времени, .между входом устройства и формирователем импульсов интервального времени .дополнительно включены пороговый элемент, чувствительный к полупериодам информационного сигнала противоположной по отношению к чувствительности порогового элемента фиксатор-а полярности, формирователь интервала ожиДания и селектор, причем вход дополнительно.го порогового элемента .подключен к входу устройства, а выход подключен к входу формирователя интервала ожидания, выход же формирователя интервала ожидания подключен к входу ушравления селектора, выход которого подключен к входу формирователя импульсов интервального времени, а сигнальный вход - к выходу порогового элемента -фиксатора.

К второму входу управления селектора может -быть подключен выход Комп-аратора, входы которого связаны соответственно с источником опорного напряжения и изм-.ер,ител-ем амплитуды, подключенным к входу устройства. Формирователь интервала ожидания может быть выполнен в виде расширителя импульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения времени распространения упругих колебаний; на фиг. 2 - эпюры напряжений при измерении в плотных породах.

Основными функциональными элементами устройства являются фиксатор 1 времени прихода информационного сигнала на основе порогового элемента, чувствительного к полупериодам сигнала только одной положительной полярности, пороговый элемент 2, чувствительный к полупериодам сигнала только одной отрицательной полярности, формирователь интервала ожидания 3 в виде расширителя импульсов, селектор 4, измеритель амилитуды входных сигналов 5, компаратор 6, источник опорного напряжения 7 и формирователь импульсов интервального времени 8.

Информ-ационный сигнал в виде нарастающего в первых полупериодах пакета колебаний 9 поступает одновременно на пороговый элемент фиксатора 1, который реагирует на положительные полупериоды входного сигнала - предвестник 10, первый положительный полупериод 11, второй положительный полупериод 12 и т. д., вырабатывая остроконечные импульсы 13, 14, 15, 16, а также иа дополнительный порОГОвый элемент 2, срабатывающий на отрицательные полупериоды сигнала - первый отрицательный полупериод 17, второй отрицательный полупериод 18, третий отрицательный полупериод 19, вырабатывая прямоугольные импульсы 20. Задними фронтами импульсов 20 порогового элемента 2 запускается выполненный по схеме расширителя формирователь интервала ожидания 3, который, в свою очередь, вырабатывает импульсы 21, имеющие длительность, соответствующую половине полупериода информационного сигнала. Эти импульсы поступают на нормально закрытый селектор 4 и открывают его, разрешая прохождение последовательности импульсов 22 (соответствующих всем импульсам фиксатора, за исключением импульса 13 - от предвестника, не попадающего в интервал ожидания) на вход формирователя нмпульсов интервального времени 8, который содержит схему антисовпадения, триггер и усилитель-ограничитель. Первое опрокидывание триггера осуществляется в момент прихода синхроимпульса 23 от схемы излучателя упругих колебаний в момент его возбуждения. Второе опрокидыв-анне триггера, осуществляется через схему а нтисовпадения от переднего фронта импульса 14 - первого импульса из последовательности 22, следующего после окончания импульса блокировки 24, управляющего схемой антисовпадения.

В результате двух опрокидываний на выходе триггера формируется интервальный импульс 25, соответствующий времени поступления первого положительного иолупериода 14 информационного сигнала.

который используется (и должен использоваться) для фиксации момента прихода информационного сигнала, независимо от отсутствия или присутствия предвестника. После нормализации амплитуды импульса 25 усилителем-ограничителем этот импульс используется или непосредственно для передачи на регистрирующее устройство (при цифровой регистрации), или с предварительным преобразованием в пoctoянный ток (при аналоговой регистрации).

При исследовании относительно неплотных пород, в которых имеет место повышенное затухание упругих волн, амплитуды первого отрицательного полупериода может оказаться недостаточно для ср абатывания дополнительного порогового элемента и соответственно не будет сформирован интервал ожидания в пределах срабатывания порогового элемента фиксатора на первом положительном полупериоде 11. И чтобы этого не произошло, селектор имеет дополнительное управление со стороны компаратора 6, который в неплотных породах поддерживает селектор 4 в открытом состоянии, поскольку напряжение на выходе измерителя амплитуды 5, поданное на вход компаратора, имеет меньшую величикгу, (Чем источник опорного напряжения 7, подключенный к его другому входу. Предвестник же 10 в этом случае не может помешать нормальным измеравиям, так как в указанных породах имеет пр актически нулевую амплитуду и не может вызвать срабатывания порогового элемента фиксатора с последующим прохождением через открытый селектор на формирователь импульсов интервального времени. Срабатывание произойдет, как и в плотных породах, на нарастающем фронте первого положительного полупериода 11 (импульс срабатывания 14), используемого для фиксации прихода информационного сигнала.

Сопоставительный анализ реальных предложенного и известного устройств показал, что погрешность измерения, связанн ая с перескоком срабатывания порогового элемента фиксатора с рабочего пераого положительного вступления на предвестник, имею1щая место в известном устройстве, в предложенном устройстве практически исключается. Это позволяет использовать предложенное устройство в аппаратуре акустического каротажа с повышенной точностью измерений. Кроме того, в сложных геологических разрезах применение устройства позволит получить качественную информацию за один проход скважины, без необходимости перезаннси с целью исправления брака записи, что уменьшает общее время и стоимость каротажных работ.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения времени распространения упругих колебаний при акустическом каротаже, содержащее фиксатор момента прихода информационного сигнала с однополупериодным пороговым

элементом и формирователь импульсов интервального времени, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения импульсов срабатывания на лол}те)р:иод- предвестник информационного сигнала, между входом устройства и формирователем импульсов интервального времени дополнительно включены пороговый элемент, чувствительный к полупериодам информационного сигнала противоположной по отнощению к чувствительности порогового элемента фиксатора полярности, формирователь интервала ожиданий и селектор, причем вход дополнительного порогового элемента подключей к входу устройства, а выход подключен к входу формирователя интервала олсндания, выход же формирователя интервала ожидания подключен к входу управления селектора, выход которого подключен к входу формирователя импульсов интервального времени, а сигнальный вход - к выходу порогового элемента фиксатора.

2.Устройство по п. 1, отличающеес я тем, i4To к второму входу управления

селектора подключен выход компаратора, входы которого связаны соответственно с источником опорного напряжения и измерителем амплитуды, подключенным к sxoду устройства.

3.Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что формирователь интервала ожидания выполнен в виде расщирителя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Сб. «Геофизическая аппаратура, вып. 48, Л., «Недра, 1972, с. 83-85. 2. Авторское свидетельство СССР Л 555361, кл. G 01 V 1/40, 1975 (прототип).