Аппаратура акустического каротажа нефтяных и газовых скважин Советский патент 1982 года по МПК G01V1/52 

новибратор, компаратор, логические элементы И, RS-триггер временного окна счетных импульсов, генератор счетных импульсов, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь.

Устройство работает следующим образом.

Акустический сигнал преобразуется в скважинном приборе в электрический и по каротажному кабелю поступает в наземную вычислительную панель, где усиливается и отфильтровывается от помех, и далее поступает на пороговое устройство, где определяется пер- t$

вое вступление принятого сигнала на определенном уровне, выше уровня шума Импульс первого вступления поступает на формирователь окна, который формирует импульс, равный по длительности трем полупериодам сигнала. По заднему фронту этого импульса запускается генератор экспоненциальной функции и разрешается прохождение счетных импульсов на реверсивный счетчик, который предварительно приводится в нулевое состояние и устанавливается импульсом с синхронизатора в режим вычитания. Импульс с формирователя окна поступает на аналоговый ключ, который пропускает на пиковый детектор только три полупериода сигнала. Сигнал с пикового детектора поступает на один из входов компаратора, на другой вход которого подается экспонента, В момент равенства указанных сигналов компаратор формирует короткий импульс, запрещающий прохождение счетных импульсов на реверсивный счет чик. В следующем цикле измерения реверсивный счетчик переводится в режим сложения, и далее весь процесс повторяется. Цифровой код измеренной величины oi с помощью цифроаналогового преобразователя преобразуется в постоянный ток, который подается на ре гистратор каротажной станции t JОднако с помощью этого устройства нельзя определять проницаемость горных пород, пропорциональную декрёмен ту затухания. Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей аппаратуры путем дополнительного измерения дек ремента затухания принятого сигнала, позволяющего определить проницаемост пород.

Поставленная цель достигается тем, что в аппаратуру акустического каротажа нефтяных и газовых скважин, содержащую двухэлементный акустический зонд, включающий излучатель и приемник, и соединенный с наземной измерительной панелью, содержащей фильтр с усилителем, пороговое устройство, генератор экспоненциального напряжения, компаратор, генератор счетных импульсов, RS-триггер, логический элемент И, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и синхронизатор, при этом выход фильтра с усилителем

ства, один из входов компаратора соединен с выходом генератора экспоненциального напряжения, а выход компаратора соединен с R-входом триггера, выход которого соединен с одним из входов логического элемента И, второй

вход последнего соединен с генерато- ром счетных, импульсов, а выход - с

первым входом реверсивного счетчика, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами синхронизатора, выход реверсивного счетчика соединен с цифроаналоговым преобразователем, а третий выход синхросоединен со входом порогового устройjyj низатора соединен с S-входом триггера и входом генератора экспоненциального напряжения, дополнительно введены два измерителя разности двоичных кодов, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор фаз, четыре блока . буферной памяти, второй цифроаналоговый преобразователь и коммутатор кода, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом фильтра, с усилителем и со входом порогового устройства, выход которого соединен со входом коммутатора фаз, выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входами четырех блоков буферной памяти, а управляющий вход аналого-цифрового преобразователя - с выходом коммутатора фаз, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с записывающими входами блоков буферной памяти, выходы первого и второго блоков буферной памяти соединены со входами первого измерителя разности двоичных кодов, а выходы третьего и четвертого блоков буферной памяти - со входами второго измерителя разности двоичных кодов, выходы первого и второго измерителей разности двоичных кодов соединены с коммутатором кода, выход

которого соединен со вторым цифроаналоговым преобразователем, управляющий вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с выходом синхронизатора, S-входом триггера и входом генератора экспоненциального напряжения, а выход второго цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом компаратора, выходы синхронизатора соединены с третьими входами первого и второго измерителей разности двоичных кодов. Кроме того, измеритель разности двоичных кодов содержит два вычитающих счетчика, дешифратор нуля, генератор счетных импульсов, RS-триггер и логический элемент И, причем выход первого счетчика соединен с дешифратором нуля, выход которого соединен с R-входом триггера, S-вход которого является третьим входом измерителя разности двоичных кодов, выход триггера соединен с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с генератором счетных импульсов, а выход логической схемы И - со счетными входами обоих счетчиков, вторые входы .последних являются первым и вторым входами измерителя, а выход второго вычитающего счетчика является выходом измерителя.

На фиг. 1 приведена структурная схема аппаратуры; на фиг, 2 - функциональная схема измерителя разности двоичных кодов.

Аппаратура содержит двухэлементный скважинный акустический зонд 1, состоящий из излучателя 2 и приемника 3, соединенный с наземной измерительной панелью 4, содержащей фильтр с усилителем 5, пороговое устройство 6, быстродействующий аналого-цифровой преобразователь 7, коммутатор 8 фаз, синхронизатор 9, блоки 10-13 буферной памяти, измерители 14-15 разности двоичных кодов, коммутатор 16 кода, генератор 17 экспоненциального напряжения второй цифроаналоговый преобразовател 18, компаратор 19, RS-триггер 20, логический элемент И 21, генератор 22 счетных импульсов, реверсивный счетчик 23 и цифроаналоговый преобразователь 24.

Измеритель разности двоичных кодов содержит (фиг. 2) счетчики 25 и 26, дешифратор нуля 27, генератор 28 счетных импульсой, RS-триггер 29 и логический элемент И 30.

В наземной измерительной панели фильтр 5 с усилителем соединен с пороговым устройством 6, выход которог соединен с коммутатором 8 фаз, а вхо аналого-цифрового преобразователя 7 соединен с фильтром 5, управляющий вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом коммутатора 8 фаз, а выход аналого-цифрового преобразователя - со входами блоков 1013 буферной памяти, записывающие входы которых соединены с коммутатором фаз, выходы блоков 10 и 11 буферной памяти соединены с измерителем 14 разности двоичных кодов, а выходы блоков 12 и 1.3 буферной памяти - с измерителем 15 разности двоичных кодов, выходы измерителей 15 и 14 соединены с коммутатором 16 кода, выход которого нагружен на цифроаналоговый преобразователь 18, управляющий вход которого соединен с синхронизатором 9, а выход преобразователя 18 - с одним из входов компаратора 19, второй вход которого соединен с выходом генератора 17 экспоненциального напряжения, запускающий вход генератора 17 - с синхронизатором 9, выход компаратора соединен с R-входом тригге,ра 20, S-вход которого - с синхронизатором 9, а прямой выход триггера 20 соединены с одним из входов логического элемента И 21, второй вход которого соединен с генератором 22 счетных импульсов, а выход элемента И 21 - со счетным входом реверсивного счетчика 23, управляющие входы которого соединены с синхронизатором 9, а выход счетика 23 - с цифроаналоговым преобразователем 24. В измерителях 14 и 15 разности двоичных КОДОВ счетные входы вычитающих счетчиков 25 и 26 соединены с выходом логического элемента И 30, один вход которого соединен с генератором 28 счетных импульсов, а другой - с прямым выходом RS-триггера 29, R-вход которого соединен с выходом дешифратора нуля 27, а вход дешифратора 27 - с выходом счетчика 25 .

Аппаратура работает следующим образом,.

Акустический сигнал преобразуе тся в скважинном приборе в электрический с помощью акустического приемника 3 , и по каротажному кабелю поступает в наземную измерительную панель 4, где усиливается и отфильтровывается от 7 помех с помощью фильтра с усилителем 5, и далее поступает на пороговое устройство 6, где определяется первое вступление принятого сигнала на определенном уровне, выше уровня шума, и формируются импульсы перехода сигнала волновой картины через нуль. Эти импульсы поступают на коммутатор 8 фаз, который управляет работой аналого-цифрового преобразователя 7 таким образом, что в каждый полупериод сигнала от первого до чет вертого измеряется максимальная амплитуда этих полупериодов и цифровой код измеренной величины последовательно записывается в блоки 10-13 буферные памяти. Быстродействие аналогово-цифрового преобразователя 7 определяется частотой или длительностью полупериода сигнала и должно быть не более 15 мкс. Далее цифровые значения амплитуд первого и второго полупериодов сигнала в параллельном коде перекладываются в измеритель разности двоичного кода 14, а третье го и четвертого полупериодов - соответственно в измеритель 15. Измеритель разности двоичных кодо i4 и 15 работает следздащим образом. В вычитакщие счетчики 25 и 26 по входам А и Б в параллельном коде загшсывается информация с блоков буфер ной памяти. Далее по входу В RS-триг гер 29 устанавливается в единичное состояние сигналом с синхронизатора 9. Это единичное состояние логически умножается со счетньми импульсами с генератора 28 на логическом элементе И 30. С выхода этого логического эле мента на счетные входы обоих счетчиков 25 и 26, работающих в режиме вычитания, начинают поступать импульсы В момент нулевого состояния счетчика 25 дешифратор 27 формирует короткий импульс, поступающий на R-вход триггера 29, Этим импульсом триггер 29 устанавливается в нулевое состояние счет обоих счетчиков прекращается, Таким образом, на выходе Г счетчика 25 будет разность кодов двух величин. Далее эта цифровая информация от обоих измерителей 14 и 15 разност двоичных кодов поступает на коммутатор 16 кода, с выхода которого в пер вую половину такта на цифроаналоговы преобразователь поступает цифровой код с измерителя 14, а во вторую пол вину такта - с измерителя 15. Цифро вой код разности амплитуд первого и 9 второго, третьего и четвертого полупериода сигнала с помощью цифроаналогового преобразователя 18 преобразуется в постоянный сигнал, который поступает на один из входов компаратора 19, на другой вход которого в каждый такт поступает сигнал экспоненциально падающей формы с генератора 17 экспоненциального напряжения. Этот генератор 17 запускается тактовыми импульсами, поступающими с синхронизатора 9. Этими же импульсами с синхронизатора 9 триггер 20 устанав- ливается в единичное состояние, которое логически умножается со счетньпу1И импульсами с генератора 22. Таким образом, с выхода логического элемента И 21 на реверсивный счетчик 23 в момент начала формирования экспоненты начинают поступать импульсы. Импульсами с синхронизатора 9 счетчик 23 в первый такт устанавливается в режим сложения, а во второй такт - в режим вычитания. В момент равенства двух напряжений - напряжения экспоненциально падающей формы с генератора 17 и постоянного напряжения с цифроаналогового преобразователя 18 компаратор 19 формирует короткий импульс, устанавливающий триггер 20 в нулевое состояние. Прохождение импульсов с генератора 22 на счетчик 23 прекращается. Во вторую половину такта измерения цифровой код с реверсивного счетчика 23 перекладывается в цифроаналоговый преобразователь 24, с выхода которого снимается постоянный сигнал, пропорциональный натур шьному логарифму отношения разности амплитуд первого и второго полупериода сигнала к разности амплитуд третьего и четвертого полупериода. Этот сигнал в каждый цикл измерения отражает декремент затухания принятого сигнала акустического каротажа и непрерывно регистрируется стандартным регистратором каротажной станции в функции глубины скважины. В результате использования предлагаемой аппаратуры для акустического каротажа нефтяных и газовых скважин на диаграммной бумаге записывается параметр, в значительной степени коррелируемый с проницаемостью пластов. Это существенно повышает эффективность промыслово-геофизических работ за счет сокращения времени на обработ- ку и интерпретацию материалов каротажа при определении продуктивности выделенных горизонтов и оценки их де бита. Формула изобретения 1. Аппаратура акустического карот жа нефтяных и газовых скважин, содер жащая двухэлементный акустический зонд, включающий излучатель и приемник и соединенный с наземной измерительной панелью, содержащей фильтр с усилителем, пороговое устройство, генератор экспоненциального напряжения, компаратор, генератор счетных импульсов, RS-триггер, логический элемент И, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и синхронизатор, при этом выход фильтра с усилителем соединен со входом порогового устройства, один из входов компаратора соединен с выходом генератора экспоненциального напряжения, а выход компаратора соединен с R-входом триггера, выход которого соединен с одним из входов логического элемента И, второй вход последнего соединен с генератором счетных импульсов, а выход - с первым входом реверсивного счетчика, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами синхронизатора, выход реверсивного счетчика соединен с цифроаналоговым преобразователем, а третий выход синхронизатора соединен с Sвходом триггера и входом генератора экспоненциального напряжения, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей аппаратуры путем дополнительного измерения декремента затухания принятого сигнала, в нее дополнительно введены два измерителя разности двоичных кодов, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор фаз, четыре блока буферной памяти, второй цифроаналоговый преобразователь и коммутатор кода, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом фильтра, с усилителем и со входом порогового устройства, выход которого соединен со входом коммутатора фаз, выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входами четырех блоков буферной памяти, а управляющий вход аналого-цифрового преобразовате910ля - с выходом коммутатора фаз, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с записывающими входами блоков буферной памяти, выходы первого и второго блоков буферной памяти соединены со входами первого измерителя разности двоичных кодов, а выходы третьего и четвертого блоков буферной памяти - со входами второго измерителя разности двоичных кодов, выходы первого и второго измерителей разности двоичных кодов соединены с коммутатором кода, выход которого соединен со вторым цифроаналоговым преобразователем, управляющий вход второго циф-, роанапогового преобразователя соединен с выходом синхронизатора, S-входом триггера и входом генератора экспоненциального напряжения, а второго цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом компаратора, выходы синхронизатора соединены с третьими входами первого и второго измерителей разности двоичных кодов. 2. Аппаратура по п. 1, отличающаяся тем, что измеритель разности различных кодов содержит два вычитающих счетчика, дешифратор шуля гене.ратор счетных импульсов, R9-тpиггep и логический элемент И, причем выход первого счетчика соединен с дешифратором нуля, выход которого соединен с R-входом триггера, S-вход которого является третьим входом измерителя разности двоичных кодов, выход триггера соединен с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с генератором счетных импульсов, а выход логической схемы И со счетными входами обоих счетчиков, вторые входы последних являются первым и вторым входами измерителя, а выход второго вычитающего счетчика является выходом измерителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3270316, , 340-18, опублик. 1966. 2.Патент США № 3251029, 340-18, опублик. 1966. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2556590, кл. G01 V 1/40, 20.12.77.

..-..i...

:П