Устройство для акустического каротажа скважин Советский патент 1982 года по МПК G01V1/52 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин в частности к акустическому каротажу (АК). При акустическом каротаже время распространения упругих колебаний в горных породах опоеделяется по первым вступлениям полезных сигналов, амплитуда которых превышает определен ный уровень. Дальнейшее развитие методики обработки данных акустического каротажа требует достоверной регистрации динамических параметров различных типов волн, что вызывает необходимость увеличивать длину зонда скважинного прибора и тем самым ухудшает условия записи временных параметров. В целях повышения помехоустойчивости аппаратуры АК применяют устройство для определения момента прихода акустического сигнала с регулируемым уровнем порогового устройства пропор ционально уровню шумовТ13 Однако меняющийся во время каротажа уровень срабатывания порогового устройства вносит погрешности в результаты измерения временных параметров.

СКВАЖИН При высоком уровне шумов, близком к величине первого вступления полезного (Сигнала, возможны пропуски фаз. Известно также устройство акустического каротажа, в котором запоминается время превышения сигнала над заданным уровнем во вспомогательном блоке памяти. Перенос ранее зафиксированного времени из вспомогательного блока памяти в измерительный накопитель производится при условии, что время появления последукяцих срабатываний порогового устройства совпадает с периодом излучаемого сигнала 2. Таким образом, обеспечивается выделение полезного сигнала на фоне помех. Помехоустойчивость устройства определяется размерами доверительного интервала. Величина последнего определяется из условия девиации частоты, связанной с фильтрующими свойствакш скважины, а также возможных фазовых искажений, обусловленных расцентровкой прибора. С учетом указанных факторов величина доверительного интервала становится значительной, что снижает эффективность устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для акустического каротажа скважин, содержащее усилитель, пороговое устройство, синхронизатор, блок памяти, первый и второй расшири тели, схему совпадения, промежуточны триггер и-измерительный триггер,при этом, вход усилителя является входом устройства, выход усилителя соединен с входом порогового устройства и син хронизатором, первый выход последнего соединен с первым входом блока памяти, выход которого соединен с пе вым расширителем, выход последнего подключен к первому входу схемы совпадения, выход схемы совпадения соединен с первым входом промежуточного триггера, второй вход которого подкл чен- к выходу второго расширителя, последний соединен с вторым входом схемы совпадения, выход порогового устройства соединен с вторым входом блока памяти, второй выход синхронизатора соединен с первым входом измерительного триггера, второй вход которого соединен с выходом промежуточного триггера, а выход измеритель ного триггера является выходом устройства. В данном устройстве сигнал акустического каротажа поступает на вход синхронизатора и порогового устройства. Синхронизатор- выделяет импульс момента излучения, взводит измерител ный триггер и управляет работой блока памяти. Импульсы срабатывания порогового устройства поступают для запоминания в блок памяти. Одновременно с выхода блока памяти импульсы от сигнала предыдущего цикла излучения через расширитель поступают на вход cxeivti совпадения. На второй вход схемы совпадения поступают импульсы с второго расширителя, который запускается непосредственно от импульсов порогового устройства. Признаком обнаружения первых вступлений полезного сигнала на фоне помех является одновременное поступление на схему совпадения упомянутых импульсов, расширенных с учетом возможного изменения времени прихода полезного сигнала от одного цикла излучения к другому. Сигнал со схемы совпадения поступает; на вход установки нуля промежуточного триггера, а импульс с выхода второго расширителя устанавливает его в единицу и тем самым устанавливает в нуль измерительный триггер. Устройство обладает хорошей помехоустойчивостью, так ка вероятность совпадения помехи в двух циклах излучения на доверит-ельном интервале., равном --Ю мкс, незначительна .СЗ. ; Однако эффективность устройства значительно снижается, если в сигнале присутствует стационарная помеха, например наводка от момента излучения, наводка от импульсов блокировки и т.д. Анализ диаграмм акустического каротажа, полученных с использованием данного устройства, показывает необходимость дальнейшего повышения помехоустойчивости записи, особенно при работе в сложных геолого-технических условиях: зона повышения трещиноватости, сложная форма ствола скважины и т.д. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для акустического катоража скважин, содержащее усилитель, пороговое устройство, синхронизатор, блок памяти, первый и второй расширители, схему совпадения, промежуточный триггер и измерительный триггер, при зтом вход усилителя является входом устройства, выход усилителя соединен с входом порогового устройства и синхронизатором, первый выход последнего соединен с первым входом блока памяти, выход которого соединен с первым расширителем, выход последнего подключен к первому входу схемы совпадения, выход схемы совпадения соединен с первым входом промежуточного триггера, второй вход которого подключен к выходу второго расширителя, последний соединён с вторым входом схемы совпадения, выход порогового устройства соединен с вторым входом блока памяти, второй выход синхронизатора соединен с первым входом измерительного триггера, второй вход которого соединен с выходом промежуточного триггера, а выход измерительного триггера является выходом устройства, дополнительно введены триггер, вторая схема совпадения и формирователь, при этом первый вход триггера соединен с выходом порогового устройства, выход триггера соединен с входом второго расширителя и первым входом схемы совпадения, второй вход котррой соединен с выходом формирователя, а выход блока памяти соединен с входом формирователя, вторым входом схемы совпадения и вторым входом триггера. I На фиг.1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы. Устройство содержит усилитель 1, пороговое устройство 2, триггер 3, синхронизатор 4, измерительный триггер 5, формирователь б, первую схему 7 совпадения, блок 8 памяти, первый расширитель 9, второй расширитель 10, вторую схему 11 совпадения, про межуточный триггер 12, Выход усилителя 1 соединен с вхо дом порогового устройства 2, а чере синхронизатор 4 - с входом управления блока 8 памяти и первым входом измерительного триггера 5. Выход порогового устройства 2 соединен с вторым входом блока 8 памяти и чере триггер 3-е первым входом второй схемы 11 совпадения. Выход блока 8 памяти соединен с вторым входом три гера 3, третьим входом второй схемы 11 совпадения, а через формирователь 6 - с вторым входом второй схемы 11 совпадения. Выход второй схемы 11 совпадения соединен с третьим входом блока 8 памяти. Причем выход триггера 3 соединен через второй расширитель 10 с вторым входом промежуточного триггера 12 и с входом первой схемы 7 совпадения, второй вход которой соединен через первый расширитель 9 с выходом блока 8 памяти. Л выход первой схемы 7 совпадения соединен через промежуточный триггер 12 с вторым входом измерительного триггера 5. Устройство работает следующим образом. Сигнал АК, состоящий из импульса 13 момента излучения, помехи 14, про дольной волны 15 (фиг.2), поступает через усилитель 1 на йход синхронизатора 4 и порогового устройства 2. Синхронизатор 4 выделяет импульс 13 момента излучения и управляет работой блока 8 памяти. Пороговое устрой ство 2 формирует последовательность импульсов 16, соответствующих переходам через нуль сигнала АК, которые поступают на вход блока 8 памяти для запоминания. Импульсы 16 с выхода порогового устройства 2 поступают также на счет ный вход триггера 3, который формирует последовательность импульсов 17. После окончания полезного сигнала синхронизатор 4 выдает команду на вывод заполняющей блок 8 памяти информации в виде последовательности импульсов 16 в обратной последовательности импульсов 18, т.е. первым на выходе блока 8 памяти появляется последний заполненный импульс Импульсы 18 с выхода блока 8 памя ти поступают на второй счетный вход триггера 3, который формирует последовательность импульсов 19, а также на входы формирователя 6 и второй схемы 11 совпадения. Формирователь 6 окна вырабатывает импульс окна с задержкой относительно запускающего им пульса на время меньше половины периода принимаемого сигнала Т,, равное 0,5-0,9 -J . Длительность окна ЗмДс. устанавливается t - 0,2-0,5 -. Импульсы 20 формирователя 6 окна поступают на второй вход второй схекы 11 совпадения. На первый вход второй cxeNM 11-совпадения поступают импульсы с выхода триггера 3. Таким образом, на выходе второй схемы 11 совпадения появляются импульсы 21, совпадающие по времени с доверительным интервалом и соответствующие в то же время отрицательным переходам через нуль волновой картины сигнала АК. Импульсы 21 с выхода второй схемы 11 совпадения поступают на третий вход блока 8 памяти для запоминания. В результате этого в блоке 8 памяти остается информация в виде импульсов 21, соответствующая только полезному сигналу. Помехоустойчивость устройства объясняется тем, что вероятность появления помехи с частотой, равной частоте сигнала, или совпадение ее по времени с доверительным окном, незначительна. Далее на вход устройства nqcTyпает волновая картина следующего цикла излучения одноименного канала измерения. Волновая картина состоит из импульса 22 момента излучения, помехи 23 и полезного сигнала 24. Пороговое устройство 2 формирует аналогичным образом из волновой картины последовательность импульсов 25, которая поступает для запоминания на вход блока 8 памяти и на второй счетный вход триггера 3. Триггер формирует последовательность импульсов 26. Одновременно с моментом вступления волновой картины в виде импульсов 22-24 на выходе блока 8 памяти появляется последовательность импульсов 27 от предыдущего периода излучения импульсов 13-15. Последовательность импульсов 27 поступает на вход первого расишрителя 9, который формирует импульсы 28. От фронтов импульсов 26 триггера 3 запускается второй расширитель 10 и формирует импульсы 29. Импульсы 28 и 29 с выходов первого и второго расширителей 9 и 10 поступают на два входа первой схемы 7 совпадения, в результате чего на ее выходе появляются импульсы 30. Фронтом импульсов 30 с выхода первой схеки 7 совпадения устанавливается в состояние единица промежуточный триггер 12. Обрыв промежуточного триггера производится от спада импульсов 29 второго расширителя 10. Импульсы 31 промежуточного триггера 12 пЬступают на вход установки нуля измерительного триггера 5. Причем обрыв измерительного триггера 5 происходит от спада первого импульса промежуточного триг- ; гера 12, а установку его в состояние единица производит синхронизатор 4 в момент выделения импульса 13 момента излучения. Таким образом, на выходе измерительного триггера формируется импульс 31,дли тельность которого равна времени прихода сигнала Т плюс длительности импульса второго расширителя 10. На этом процесс измерения заканчивается и далее схема работает описанным .образом, В предлагаемом устройстве величи на доверительного интервала t 0,2 - 0,3 у, ,а в известном tg 0,2 - 0,3т. Очевидно, что Прмехоустойчивость в данном случае в два раза меньше. Кроме этого, устройство осуществляет принцип синхронного накопления двух сигналов, что также значительно повышает помехоустойчивость выделения сигнала акустическо го каротажа. Формула изобретения Устройство для акустического каротажа скважин, содержащее усилитель пороговое устройство, синхронизатор блок памяти, первый и второй расширители, схему совпадения, промежуточный триггер и измерительный триг гер, при этом вход усилителя является входом устройства, выход усилите ля соединен с входом порогового устройства и синхронизатором, первый выход последнего соединен с первым входом блока памяти, выход которого соединен с первым расширителем, выход последнего подключен к первому входу схемы совпадения, выход схемы совпадения соединен с первым входом промежуточного триггера, второй вход которого подключен к Ьыходу второго расширителя, последний соединен с вторым входом схемы совпадения, выход порогового устройства соединен с вторым входом блока памяти, второй выход синхронизатора соединен с первым входом измерительного триггера, второй вход которого соединен с выходом промежуточного триггера, а выход измерительного триггера является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышенияпомехоустойчивости,в него дополнительно введены триггер, вторая схема совпадения и формирователь, при этом первый вход триггера соединен с выходом порогового устройства, выход : триггера соединен с входом второго расширителя и первым входом схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом формирователя, выход схемы совпадения соединен с третьим входом блока памяти, а выход блока памяти соединен с входом формирователя , вторым входом схемы совпадения и вторым входом триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №247522, кл.С 01 V 1/40, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР 693310, кл.С 01 V 1/40, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР № 779963, кл.С 01 V 1/40, 1979 (прототип).

fj

//

i

fffПП

ПП

/tf

r

V

n

n

Л

JL

I

JL

fff

fjff/

f7

n

n

fff

//

/7

fff

/

-

Л

JL

t

-

IS

jff