Устройство для акустического каротажа по продольным и поперечным волнам Советский патент 1982 года по МПК G01V1/52 

1

Изобретение относится к устройствам акустического каротажа скважин, регистрирующим комплекс кинематических и динамических параметров продольных и поперечных упругих волн при решении важнейших геолого-геофизических задач, таких как определение коэффициента пористости и характера порогового пространства, выделе11ие низкопористых сложных коллекторов и определение положения водонефтяного контакта.

Известны устройства для акустического каротажа, которые одновременно регистрируют кинематические и динамические параметры продольной волны, а также амплитуду поперечной волныр J

Недостатками этих устройств являются низкая надежность вьщеления поперечной волны из полного сигнала изза изменения отношения скоростей поперечных и продольных волн для различных горных пород, а потому и низкая точность регистрации амплитуды

поперечной волны, невозможность регистрации интервального времени ее распространения ПС горной породе, пересекаемой скважиной.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для акустического каротажа, состоящее из скважинного прибора, содержащего два излучателя и один приемник акустических импульсов, и соединенной с ним наземной панели, включающей следующие блоки: синхронизатор, фильтр, усилитель-ограничитель первых вступлений, измерительный триггер, временной преобразователь, регистратор, генератор стробирующих импульсов для выделения про- дольной волны, временной селектор продольных волн, амплитудный преобразователь продольных волн, блок выделения нулей, блок управления счетом опорных импульсов, два счетчика, генератор опорных импульсов, компаратор, генератор стробирующих им389пульсов для выделения поперечной вол ны, временной селектор поперечной волны и амплитудный преобразователь поперечной волны 2. Устройство работает следующим образом. От синхронизатора по каротажному кабелю подаются электрические импуль сы, запускающие генераторы возбуждения акустических излучателей. Приемник преобразует акустические импульсы в электрические, которые поступают в наземную аппаратуру. Для измере ния интервального времени распростра нения и амплитуды продольной волны сигналы с фильтра подаются в усилитель-ограничитель, где формируются импульсы, которые опрокидывают измерительный триггер, запускаемый одновременно с излучателями, Прямоугольный импульс с триггера, длительность которого равна времени пробега продольных волн от излучателя до приемника, преобразуется с помощью функционального преобразователя в напряжение, которое регистрируется на каротажном регистраторе. Для измереHi-fH Злмплитуды триггер запускает гене ратор стробирующих импульсов, управляющий временным селектором продольных волн, пиковое значение которых преобразуется амплитудным преобразователем в напряжения (токи) для реги страции на каротажном регистраторе. Вьгделенне поперечной волны производится с помощью время-периодной селекции5 применение которой основано на том, что в случае сигнала с че ным разрешением волн период поперечной волны Те больше периода продольной волны Тр в 1,1-1,4 раза. При этом полный сигнал акустического каротажа пос.пв прохождения через фильт поступает в блок вьоделения нулей, импульсы с которого подаются на каскад управления счетом, который, в СБОЮ очередь, управляет работой двух счетчиков опорных импульсов, вырабатываемых генератором. Компаратор сра сравнивает сигналы со счетчиков, при чем длителтзность первого полупериода колебаний сравнивается с длительностью второго полупериода, второго с третьим и т, д., до тех пор, пока последующий период не будет отличать ся от предыдущего на заранее выбранную величину б С зона нечувствительно CTJJ селектора). Выполнение этого условия характеризует начало поперечной волны. В этом способе селекция поперечной волны не связана со временем прихода продольной волны и скоростиными характеристиками горных пород, поэтому ее выделяют в процессе непрерывного каротажа. Однако при наличии волн-помех (рефрагированных, дифрагированных, отраженных и др.)j интерферирующих с головной продольной волной или между собой, при таком способе селекции время-периодный селектор вместо поперечной волны вьщеляет волну помеху. Из-за низкой помехозащищенности устройство регистрирует амплитуду и интервальное время распространения поперечной волны со значительной ошибкой. . Цель изобретения - повышение надежности и помехозащищенности выделения поперечной волны. Поставленная цель достигается введением в наземную панель блока памяти периода продольной волны, причем во время-периодном селекторе выходы счетной схемы соединены с блоком памяти, выход которого соединен с компаратором. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит скважинный прибор 1, опускаемый в скважину на каротажном кабеле 2, с излучателями 3 акустических импульсов и приемником 4 акустических сигналов, и наземную панель, включающую синхронизатор 5, фильтр 6, блок 7 вьщеления нулей / генератор 8 строб-импульсов для выделения продольной волны, аналоговый ключ 9, блок 10 измерения амплитуды, продольной волны, блок 11 управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик 12, цифроаналоговый преобразователь 13, блок 14 управления счетчиком 15, блок 16 памяти, компаратор 17, блок 18 управления реверсивным счетчиком 19, цифроаналоговый преобразователь 20, гене- . ратор 21 строб-импульса поперечной волны, аналоговый ключ 22, блок 23 измерения амплитуды поперечной волны, генератор 24 счетных импульсов, каротажный регистратор 25. В предлагаемом устройстве измерение амплитуд продольной и поперечной волн осуществляется как в известном. 589 Измерение интервального времени ра спространения продольной волны осуществляется следующим образом. В момент излучения упругой волны от излучателя И. 1, на реверсивный счетчик 12 с .генератора 24 поступают счетные импульсы. Реверсивный счетчик 12 переводится в режим сложения сигналом с блока 11 управления. В момент прихода импульса первого вступ-10 ления продольной волны от одного из излучателей 3, расположенного выше по скважине, счет прекращается. В следующем цикле излучения упругой . волны от другого излучателя 3, расположенного ниже, реверсивный счетчик 12 переводится в режим вычитания и на него поступают импульсы с генератора 24 счетных импульсов. В момент прихода продольной волны от ниж него излучателя 3 счет прекращается. Таким образом, на реверсивном счетчике 12 в этот момент будет цифровой |код разности времен прихода продоль ной волны от обоих излучателей. Этот цифровой код преобразуется цифроаналоговым преобразователем 13 в аналоговый сигнал, который регистрируется н-а каротажном регистраторе 25. Выделение поперечной волны в пред лагаемом устройстве основано на частотном признаке, трансформированном в следящую время-периодную селекцию и осуществляется следующим образом. От синхронизатора 5 по кабелю 2 подаются электрические импульсы, запускающие генераторы возбуждения аку тических излучателей. Приемник 4 пре образует акустические импульсы в электрические, которые поступают в наземную измерительную панель в фильт 6. Принятый сигнал после фильтра 6 поступает в блок 7 выделения нулей где формируются короткие импульсы перехода колебаний в волновой картине через временную ось. Эти импульсы поступают на блок 14 управления, который управляет счетчиком 15 таким образом, что в момент прихода второго полупериода колебаний продольной волны, на счетчик 15 поступают счетные импульсы с генератора 24. В момент прихода третьего полупериода счет прекращается. Измеренный цифровой код второго полупериода продольной волны запоминается в блоке 16 па мяти на время анализа одной волновой картины. 6 Затем определяют на временной оси сложного сигнала момент появления первой зоны интерференции (сигнал с компаратора 17), определяют неискаженный полупериод последующей волны, сравнивают его на компараторе 17 с выбранным полупериодом продольной волны и далее, в случае равенства сравниваемых полупериодов, продолжают поиск поперечной волнь или зоны интерференции, а в случае отличия поупериодов на величину не менее чем +0,05 Тр, где Тр - период колебания продольной волны, выделяют данную волну из сигнала ка.к поперечную и направляют на. регистрацию в амплитудный и временной каналы. Условие следящей селекции (относительно сигнала продольной волны ) - 0,5Тр /cf где Тр - период исследуемого колебания;S - порог дискриминации, определяемый отношением частот продольной и поперечной волн и скважинными условиями. Затем измеряется следующий период колебаний и в случае его совпадения с периодом продольной волны - 0,5Тр - О, продолжается селекция поперечной волны до выполнения условия 0, 0,5Т 0,5Т , - 0,5VX где О -у у р - 1 р - порог дискриминации, определяемый отношением частот поперечной и продольной волн. При измерении интервального времени распространения поперечной волны, импульс с компаратора 17, соответствующий моменту прихода поперечной волны поступает на блок 18 управления реверсивным счетчиком 19, с помощью которого измеряется разность времени прихода поперечной волны от излучателей И 2 и И 1 (аналогично измерению интервального времени продольной волны ). Цифровой код измеренного значения интервального времени поперечной волны преобразуется с помощью цифроаналогового преобразователя 20 в ана7 логовый сигнал, который регистрируется на каротажном регистраторе в функции глубины скважины. Применение предлагаемого способа селекции поперечных волн, основанног на критерии регулярности волны, повы шает надежность и помехозащищенность выделения поперечной волны из полного акустического сигнала, а также точность регистрации ее кинематических и динамических параметров, что повьшает геологическую эффективность акустического каротажа. Формула изобретения Устройство для акустического ка- , ротажа по продольным и поперечным волнымц включающее скважинный прибор с излучателями и приемником акустических волн, соединенный каротажным кабелем с наземной измерительной панелью, включающей синхронизатор, фильтр, блок выделения нулей, реверсивные счетчики, блоки управления реверсивными счетчиками, блок измерения амплитуды продольной волны, счетную схему, компаратор, блок измерения амплитуды поперечной волны, цифроаналоговые преобразователи, и каротажный регистратор, отличающееся тем, что., с целью повышения надежности и помехозащищенности выделения поперечной волны, в наземную панель введен блок памят й периода продольной волны, причем во время-периодном селекторе выходы счет ной схемы соединены с блоком памяти, выход которого соединен с компаратором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3333238, 340-18, опублик. 1967. кл 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2180049/18-25, G 01 V 1/40, 1976 (прототип).