Способ акустического каротажа иуСТРОйСТВО для ЕгО РЕАлизАции Советский патент 1981 года по МПК G01V1/40 G01V1/52 

1

Изобретение относится к геофизическим исследованиям нефтегазовых скважин.

Известен способ акустического каротажа, основанный на непрерывном перемещении скважинного снаряда, периодически посылающего импульсы упругих колебаний и принимающего их после прохождения но исследуемой среде 1. Для исследования свойств нрискважинной зоны используется трехэлементная аппаратура, имеющая один излучатель и два приемника (или один приемник и два излучателя), разнесенные на разные расстояния вдоль оси скважины. Одним из главных измеряемых параметров является время между моментом излучения и первым вступлением принимаемого сигнала и разница времен прохождения сигналов до одноименных элементов. Этот параметр Д характеризует скорость распространения упругих колебаний и позволяет оценивать пористость пород.

Однако в этом способе одной из основных помех, мещающих точному измерению времени, являются щумы акустического характера, возникающие при движении, накладывающиеся на принимаемый сигнал и затрудняющие его выделение.

Известен способ уменьщения погрещностей в измерениях, вносимых шумами, в котором сопоставляются. величины времени в л-ом и п-1 измерениях и прослеживается за тем, чтобы эти величины не превышали заданных, определяемых исследуемой средой 2.

Однако такой способ только контролирует последствия неправильного измерения, а не устраняет его причину.

Известен способ, устанавливающий порог выделения сигнала по уровню щума, но этот способ не уменьшает собственно щумов 3.

Известен также способ акустического каротажа с непрерывным перемещением скважинного прибора, периодическим возбуждением импульсных упругих колебаний, приемом упругих колебаний, прощедщих через исследуемую среду, и накоплением принятых сигналов путем из суммирования, основанный на том, что временные и амплитудные параметры сигнала в соседних измерениях изменяются незначительно 4.

Данный способ реализован с помощью устройства, включающего излучатели и приемники упругих колебаний, генератор возбуждения упругих колебаний, ведущий генератор, усилитель принятых сигналов и накопитель сигналов. В результате суммирования т соседних сигналов соотнощение сигнал/шум возрастает в Ут раз.

Недостаток указанного способа заключается в том, что шумовой сигнал, предшествующий вступлению и накладываюш,ийся на него, определяется реверберацией, т. е. не до конца затухшим колебанием от предыдущей посылки. Это наблюдается при исследованиях в очень плотных породах с малым затуханием или нрн оиределенной стуненчатой конфигурации ствола скважины, вызывающей определение волн, распространяющихся но жидкости. Такие сигналы связаны с предыдущей посылкой, а в аппаратуре используется периодически повторяемая посылка импульсов. Поэтому нри суммировании не происходит улучшения соотношения сигнал/шум.

Цель изобретения - повышение точности измерения временных интервалов за счет улучшения помехозащищенности.

Цель достигается тем, что в способе акустического каротажа с непрерывным перемещением скважинного прибора, повторяющимся через заданные интервалы возбуждением импульсных упругих колебаний, приемом упругих колебаний, ирошедших через исследуемую среду, и накоплением принятых сигналов путем их суммирования, возбуждение импульсных упругих колебаний проводят с квазипериодической частотой повторения, а интервал от носылки к посылке изменяют по случайному закону. В устройстве между ведущим генератором и генератором возбуждения упругих колебаний установлен генератор задерл ки со случайно изменяющимся временем задержки.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2- импульсы генераторов.

Способ реализуется следующим образом.

В скважине при непрерывном перемещении скважинного прибора проводят повторяющееся возбуждение импульсных упругих колебаний, принимают упругие колебания, прошедшие через исследуемую среду, пьезоприемннком, электрические сигналы от которого после усиления подают в наземную измерительную аппаратуру. В последней накапливают сигналы за несколько посылок путем суммирования и по окончании суммирования передают для дальнейшей обработки, при этом чистота повторения посылок в среднем поддерживается постоянной, но интервал между соседними посылками изменяется по случайному закону с абсолютным колебанием времени, определяемым периодом низшей частоты спектра реверберационной помехи или низщим периодом частоты, несущей основную энергию помехи. Математическое ожидание времени вариации должно быть не менее полупериода низшей частоты.

Нри суммировании сигналы от своей посылки складываются, так как время распространения сигнала от одной точки измерения до соседней изменяется на малую величину видимого периода сигнала вступления. Сигналы от предыдущей посылки, являющиеся помехами, приходят со случайными фазами, поскольку время от посылки до посылки изменяется по случайно.му закону на величину, соизмеримую с нолупериодом реверберационного сигнала, и при суммировании они ослабляются. Это улучшает соотношение сигнал/шум.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из ведущего генератора 1, образованного, например, делителем частоты, ведомым частотой нитающей сети, соединенного через генератор задержки 2 с

генератором возбуждения 3 упругих колебаний; магнитострикционных или пьезокерамических излучателей, подключенных к разрядной емкости - наконителю; приемников упругих колебаний; усилителя принятых сигналов и накопителя принятых сигналов.

Генератор задержки 2 представляет собой генератор со случайно изменяемым временем задержки. Накопителем сигналов

может являться блок оперативного запоминающего устройства, соединенный с арифметическим устройством и преобразователем аиалог-цифра.

Устройство работает следующим обра30.м.

Ведущий генератор вырабатывает периодически повторяемые импульсы 4, запускающие генератор задержки, на выходе которого имеются импульсы 5, сдвинутые но

времени относительно запускающих импульсов на интервалы времени Ат, изменяемые от импульса к импульсу по случайному закону. Пределы изменения временного интервала ограничены и соизмеримы с длительностью ноловины периода низшей частоты спектра реверберационных шумов, предшествующих сигналу и накладывающихся на него. Импульсы с генератора задержки запускают генератор упругих колебаний, излучающий импульсы 6. Колебания, прошедшие исследуемую среду, воспринимаются приемниками, преобразуются ими в электрический сигнал и усиливаются усилителем. Затем колебания попадают на

накопитель, где суммируются несколько соседних сигналов.

Накопленный сигнал, осредненный за несколько посылок, передается для дальнейшей обработки. Количество суммируемых

сигналов определяется скоростью каротажа и изменением скоростных свойств исследуемого разреза.

Повышение точности измерения временных интервалов достигается при наконлеНИИ нескольких сигналов, что увеличивает соотношение сигнал/шум от реверберации.

Формула изобретения

. Способ акустического каротажа с непрерывным неремещением сквал инного

прибора, повторяющимся через заданные интервалы возбуждением импульсных упругих колебаний, приемом упругих колебаний, прошедших через исследуемую среду, и накоплением принятых сигналов путем их суммирования, отл и ч а ю ш, и йс я тем, что, с повышения точности измерения временных интервалов за счет улучшения номехозаш,иш,енности, возбуждение импульсных упрзгих колебаний проводят с квазипериодической частотой повторения, а интервал от посылки к посылке изменяют но случайному закону.

2. Устройство для осуш.ествления способа по п. 1, содержаш;ее излучатели и приемники упругих колебаний, генератор возбуждения унругих колебаний, ведущий генератор.

усилитель принятых сигналов и накопитель сигналов, отличающееся тем, что между ведущим генератором и генератором возбуждения упругих колебаний установлен генератор задерл ки с изменением времени задержки по случайному закон}. Источники информации, прииятые во внимание при экспертизе

1.Ивакин Б. Н., Карус Е. В., Кузнецов О. Л. Акустический метод исследования

скважин, - М.: Недра, 1978, с. 119-138.

2.Авторское свидетельство СССР № 379900, кл. G 01V 1/40, 1971.

3.Патент США N° 4040001, кл. 340 15.5, опублик. 1977.

4.Авторское свидетельство СССР Л 416651, кл. G 01V 1/40, 1972 (прототип).

fj

ti