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

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин акустическими методами.

Известно устройство для акустического каротажа сквахшн, состоящее из наземного пульта с блоком управления скважинным прибором, содержащего схему разделения пусковых импульсов и ключевые элементы,управляющие работой коммутирующих- элементов, и скважинного прибора с блоками, обеспечивающими поканальное разделение пусковых импульсов, задержку момента возбузхдения излучателей относительно пусковых импульсов и передачу в наземные блоки импульсов, соответствующих моментам возбуясдения излучателей 1.

Известны также серийно выпускаемые приборы акустического каротажа СПАК-2М и СПАК-4Н, в которых для передачи пусковых импульсов и ш ульсов момента возбуждения излучателей используется фантомная схема. При этом, по двухпроводной линии связи передается информационный сигнал, а питание скважинного прибора и временная синхронизация его работы осуществляется через средние точки фантомных трансформаторов блока управления

наземного пульта и скважинного.нагруженных на эту линию связи прибора. Причем, с целью уменьшения влияния сети питания на канал синхронизации, пусковые импульсы передаются- на скважинный прибор в моменты перехода напряжения питания через О 21.

Однако эти системы синхронизации устойчиво и надежно работают только ;

10 при сети питания с частотой 50 Гц в то время как, в связи с разработкой комплексной комбинированной аппаратуры, происходит перевод питания окна-; жинных приборов на сеть с частотой

15 400 Гц.

Наиболее близким по технической сущности является аппаратура акустического каротажа СПАЬС-б, представляющая собой устройство для акусти- .

20 ческого каротажа скважин, содержа-, щее наземный пульт, состоящий.из блока управления линией связи и блоков измерения кинематических и динамических параметров упругих волн,

25 при этом первый вход блока измерения кинематических параметров и вход блока управления линией связи подсоединены к каротажному кабелю, выход блока согласования с линией связи под30ключен ко второму входу блока измерения кинематических параметров, выход которого соединен со входом блока измерения динамических параметров, и скважинный прибор, соединенный с наземным пультом каротажным кабелем и содержащий селектор пусковых импул сов, блок формирования задержанных импульсов запуска, генератор мпупъсов возбуждения излучателей, излучатели, блок формирования импульсов момента возбуждения излучателей иуси литель мошности,при этом выход усилителя мощности и вход селектора пуско вых импульсов подключены к каротажно :.,му кабелю, выход селектора пусковых импульсов соединен с входом блока фо милования задержанных импульсов запуска, первые два выхода которого соединены с входами генератора импульсов возбуждения, первый выход последнего подсоединен к блоку формирования шлпульсов момента возбужд ния, а остальные - к излучателям. В этом устройстве для повышения помехоустойчивости системы синхрони зации при передаче пусковых импульсов сверху и импульсов момента возбуждения излучателей снизу использу ется отдельная жила каротажного кабеля, а питание скважинного прибора осуществляется напряжением 400 Гц по фантомной схеме. При этом для надежного запуска излучателей скв.ажинного прибора генератор импульсов синхронизации блока управления наземного пульта форм рует разнополярные импульсы амплиту дои 350-400 В tai. Однако применение подобных систем синхронизации устройств акустическо каротажа затруднено в составе комплексной комбин11рованной аппаратуры, так как они создают большой уровень помех каналам передачи данных других геофизических методов.: Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства, Поставленная цель достигается тем что в устройстве для акустического каротажа скважин, содержащем наземны пульт, состоящий из блока согласования с линией связи и блоков измерения ,кинематических и динамических параметров упругих волн, при этом пе вый вход блока измерения кинематичес ких параметров и вход блока согласования с линией связи подсоединены к каротажному кабелю, выход блока согласования с линией связи подключен к второму входу блока измерения кине матических параметров, выход которог соединен со входом блока измерения динамических параметров, и скважинны прибор, соединенный с наземным пульТОМ каротажнь1М кабелем и содержащий делитель чистоты, блок формирования зацержа,нных импульсов запуска,генератор импульсов возбуждения излучателей и усилитель мощности, при этом выход усилителя мощности и вход делителя частоты подключены к каротажному кабелю, выход делителя частоты соединен с входом блока формирования задержанных импульсов запуска, первые два выхода которого соединены с входами генератора импульсов возбуждения, первый выход последнего подсоединен к блоку формирования импульсов момента возбуждения, а остальные - к излучателям, блок согласования .с линией ; связи наземного пульта выполнен в виде блока фиксации начала заднего фронта синхроимпульса, генератора импульсов момента возбуждения и амплитудного селектора, вход которого является входом блока согласования с линией свйзи, а выход соединен с входом блока фиксации начала заднего фронта синхроимпульса и первым входом регенератора импульсов момента возбуждения, второй вход которого соединен с выходом блока фиксации начала Заднего фронта синхроимпульса, а- в скважинный прибор введены ждущий мультивибратор, первый и второй инверторы и схема ИЛИ, входы которой соединены с третьим и четвертым выходами блока формирования задержанных импульсов запуска, а выход подключен к входу первого инйертора, выход последнего соединен с первым входом яиущего мультивибратора, второй вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов момента, возбуждения, а выход ждущего мультивибратора подключен к входу второго .инвертора, выход последнего соединен со входом усилителя мощности, первый вход которого является входом информационного сигнала. .На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для акустического каротажа скважин; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства. . Устройство состоит из наземного пульта 1 и скважинного прибора 2, соединеннь1Х между собой каротажным кабелем 3. Наземный пульт содержит блок 4 согласования с линией связи, в состав которого входят амплитудный селектор 5, блок 6 фиксации в начале заднего фронта импульса синхронизации и регенератора 7 импульсов момента возбуж- . дения, блок 8 измерения -кинематических параметров, упругих волн и блок 9 измерения динамических параметров упругих волн. В состав скважинного прибора 2 входит делитель 10 частоты, двухканальный блок 11 формирования задержанных импулБсов, запуска, генератор 12импульсов возбуждения, излучатели 13и 14, блок 15 формирования импульсов моментавозбуждения, усилитель

16 мощности, схема ИЛИ 17, первый и второй инверторы 18 и 19, ждущий мультивибратор 20.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания на скважинный прибор 2 через блок 4 согласования наземного пульта 1 напряжение сети также поступает и на вход делителя 10 частоты (фиг. 2а), осуществляющего формирование последовательности прямоугольных импульсов с частотой запуска излучателей 13 и 14.

Последовательность выходных импульсов делителя 10 частоты, представляющих собой меандр (фиг. 26), подается на двухканальный блок 11 формирования задержанных импульсов запуска генератора. 12.

Причем задержки импульсов запуска первого и второго-канала генератора 12 импульсов возбуждения различны и отличаются,например, вдвое (фиг. 2в,г).

. -Фронтами импульсов меандра с двухканального блока 11 формирования задержанных импульсов запуска через схему ИЛИ 17 запускается ждущий мультивибратор 20 (фиг. 2е).

Длительность импульса, который мжет генерировать ждущий мультивибратор 20, выбирается из условия

tзolAl

f - длительность Ждущего мультигде г вибратора 20;

Зо(А1 максимально возможное фиксированное время задержки импульсов запуска излучателей 13 или 14.

Через время 1зид озбуждается излучатель .13, И с выхода блока 15 формирования импульсов момента возбуждения поступает на ждущий мультивибратор 20. импульс сброса.

Ждущий мультивибратор 20 возвращается в исходное состояние.

На выхрде ждущего мультивибратора 20 появляется импульс t t f fдлительность которого несет информацию о признаке канала (в данном случае 1-го), а задний фронт - о моменте возбуждения излучателя 13 (фиг. 2е).

Этот импульс синхронизации через второй инвертор 19 поступает на вход усилителя 16 мощности) усиливается (фиг. 2ж) и по каротажному кабелю 3 поступает в наземньай пульт 1.

Через время t (зависящее от геофизических параметров акустического зонда и породы) на вход усилителя 16 мощности также поступает с приемника скважинного прибора информационный сигнал первого канала (фиг. 2ж).

Таким образом, на выходе усилителя 16 мощности циклически появляется для первого канала последовательный временной набор сигналов (фиг.2ж); импульс синхронизации, информационный сигнал.

Этот набор поступает по каротажному кабелю 3 на вход блока 4 согласования наземного пульта 1 (фиг.2,з). При помощи амплитудного селектора 5 Наземного пульта 1 производится выделение импульсов синхронизации (фиг. 2и),после обработки которых

0 на выходе блока 6 фиксации появляют-. ся импульсы фиксации начала заднего, фронта импульсов синхронизации (фиг. 2к),соответствующие моменту возбуждения излучателя 13.

5 Выходные импульсы блока 6 фиксации поступают на вход двухканального регенератора 7 импулЬсов момента возбуждения.

На второй вход регенератора 7

Q импульсов поступают принятые импульсы синхронизации. В регенераторе импульсов 7 по врег-1енному признаку: V t3o(A.-i - первый канал синхронизации, -2 t3ciA.i- 2-ой кйнал синхронизации, происходит разделение каналов.

Восстановленным импульсом момента возбуждения излучателя 13 скважинното прибора 2 и осущес.твляется по пер- вому каналу синхронизации управление блоками измерения кинематических 8 и динамических 9 параметров упругих волн (фиг. 2л).

Аналогично работает устройство I при возбуждении излучателя 14 скважинного прибора 2.

Только в этом случае в скважинном приборе формируется импульс синхрони. заций второго канала с длительностью 0 tr t.jc(;2 , начало заднего фронта которого соответствует моменту возбуждения излучателя 14, а импульс момента возбуждения поступает на управление работой блоков 8 и 9 измерения кинематических и динамических

параметров наземного пульта 1 по второму каналу (фиг. 2м).

Система синхронизации работы сква0 жинного прибора 2 и наземного пульта 1 с передачей по одной и той же двупроводной линии связи импульсов синхронизации и информационного сигнала позволяет использовать устройство 5 акустического каротажа в комплексной комбинированной аппаратуре с минимальным влиянием канала акустического сигнала на каналы двух методов, так как амплитуда импульсов синхрод низации, несущих информацию о канале (по длительности импульса) и моменте возбуяодення излучателей скважинного прибора (начало заднего фронта импульса) , в десятки раз; меньше, чем в существующей аппаратуре акустического

5

каротажа. Формула изобретения Устройство для акустического кар тажа скважин, содержащее наземный пульт, состоящий из блока согласования с линией связи и блоков изме ния кинематических и динамических параметров упругих волн, при этом первый вход блока измерения кинематических параметров и вход блока согласования с линией связи ,подсоед нены к каротажному кабелю, выходблока согласования с линией связи подключен к второму входу блсэка изм рения кинематических параметров,выход которого соединен со входом бло ка измерения динамических параметров, и скважинный прибор, соединенный с наземным пультом каротажным кабелем и содержа1дий делитель частоты, блок формирования задеджанных импульсов запуска, генератор ямпуль сов возбуждения излучателей, излучатели, блок формирования импульсов момента возбуждения излу-зафелей и усилитель мощности, при этстл выход усилителя мощности и вход делителя частоты подключены к каротг1Ж.нрму кабелю, выход делителя частоты соединен С входом блока формирования задержанных импульсов запуска, перв два выхода которого соединены с вхо дами генератора импульсов возбуждения, первый выход последнего подсое динен к блоку формирования импульров момента возбуждения, а остальные - к излучателям, о т л ,и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, блок согласования с линией- связи наземного пульта выполнен в виде блока фиксации начала заднего фронта синхроимпульса, регенератора импульсов момента возбуждения и амплитудного селектора, вход которого является входом блока согласования с линией связи,, а выход соединен с входом блока фиксации начала заднего фронта синхроимпульса и первым входом регенератора импульсов момента возбуждения, второй вход которого соединен с выходом блока фиксации начала заднего фронт а синхроимпульса, а в скважинный прибор введены ждущий мультивибратор,, первый и второй инверторы и схема ИЛИ, входы которой соединены с третьим и четвертым Выходами блока формирования задержанных импульсов запуска, а выход подключен к. входу первого инвертора выход последнего соединен с первым входом ждущего мультивибратора, второй вход которого соединен с вЕЙсдцом блока формирования импульсов момента возбуждения, а выход ждущего мультивибратора ,родключен к входу второго инвертора, выход последнего соединен со входом усилителя мощности, первый вход которого является входом информационного сигнала . . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 296884, кл. Е 21 В 47/00, 1969. 2.Ивакин Б.Н., Карус Е.В., Кузнецов р.Л. Акустические методы исследования скважин. М., Недра , 1978, с. 146, 152-154. 3.Прибор QnAK-6. Техническое описание АКБ 431.521.00б.тЬ, ОКБ ГП Киев, 1979 (прототип).

1

7

1

г