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 скважин, 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 возбуждения излучателей относительно пусковых импульсов и передачу в наземные блоки иг пульсов, соответствующих моментам возбуждения излут чателей Г1.

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

наземного пульта и скважинного приоора нагруженных на эту линию связи..

Причем с целью уменьшения влияния сети питания на канал синхронизации пусковые импульсы передаются на скважинный прибор в моменты перехода напряжения питания через О 2.

Однако эти системы синхронизации устойчиво и надежно работают .только

10 при частоте питающего тока 50 Гц, в то время как, в связи с увеличением глубин бурения и соответствующего увеличения длины каротажного кабеля, происходит переход питания скважин15ных приборов, особенно в комплексной комбинированной аппаратуре на сеть 400 Гц.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности

20 является аппаратура акустического каротажа СПАК-6, представлякяцая собой устройство для акустического каротажа скважин, содержащее наземный пульт с блоками для измерения кинематичес25ких и динамических параметров упругих волн, блоком управления и блоком питания, при этом блок управления подсоединен к каротажному кабелю, выход блока управления соединен со входом

30 блока измерения кинематических параметров, выход которого соединен со входом блока измерения динамических параметров, а блок питания подсоединен к блоку управления, и скважкнный прибор, соединенный каротажным кабелем с наземным пультом и состоящий из селектора пусковых импульсов, блока формирования задержанных импул сов запуска, блока формирования импульсов момента возбуждения,генератора импульсов возбуждения,излучателев, приемника, предусилителя и ус лителя мощности, при этом выход усилителя мощности -и вход селектора пусковых импульсов подсоединены к каротажному кабелю, а выход селектора пусковых импульсов соединен с блоком формирования задержанных импульсов запуска, первые два выхода которого соединены с генератором импульсов возбуждения, первый выход генератора импульсов возбуждения соединен с блоком формирования импульсов момента возбуждения, а остальные соединены с излучателями, вы ход блока формирования импульсов момента возбуждения соединен с первым входом усилителя мощности, к второму входу которого подключен предусилитель, вход предусилителя соединен с выходом приемника. В-этой аппарату ре для повышения помехоустойчивости системы синхронизации при передаче пусковых импульсов сверху и импульсов момента возбуждения излучателей снизу используется отдельная жила каротажного кабеля, а питание скважинного прибора осуществляется напряж нием. 400 Гц по фантомной схеме 3. Однако для надежного запуска излу чателей скважинного генератор илотульсов синхронизации, блока управления наземного пульта формирует разнополярные импульСы амплитудой 350-400 В. Применение подобных систе синхронизации устройств акустического каротажа затруднено в составе ком плексной комбинированной аппаратуры, так как создает большой уровень помех каналам передачи данных других геофизических методов. Целью изобретения является повыше ние помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство для акустического каротажа скважин содержащее наземный пульт с блоками для измерения ,кинематических и динамическихпара метров упругих волн, блоком управления .ги блоком питания, при этом блок |управления подсоединён к каротажному кабелюj выход блока управления соединен со входом блока измерения кинё матичёских параметров, выход которог соединен со входом блока измерения iдинамических параметров, а блок пита ния поддоединен к блоку управления, и скважинный прибор,-соединенный кар тажным кабелем с наземным пультом и состоящий из селектора пусковых импульсов, блока формирования задержанных импульсов запуска, блока формирования импульсов момента возбуждения, генератора импульсов возбуждения, излучателей, приемника, предусилителя и усилителя мощности, при этом выход усилителя мсядности и вход селектора пусковых импульсов подсоединены к каротажному кабелю, выход делителя частоты соединен с блоком формирования задержанных импульсов запуска, первые два выхода которого соединены с генератором импульсов возбуждения, первый выход генератора импульсов возбуждения соединен с блоком формирования импульсов момента возбуждеЬия, а остальные - с излучателями, блока формирования импульсов мо-, мента возбуждения соединен с первым входом усилителя мощности, к второму входу которого подключен предусилитель, вход предусилителя соединен с выходом приемника, в блок управления наземного пульта введен включенный на его входе амплитуднй-временной селектор вьщеления импульсов признака канала, а в скважинный прибор введен блок формирования разнополярных импульсов признака канала, входы которого подключены к третьему и четвертому выходам блока формирования задержанных импульсов запуска, а выходы - к третьему и четвертому входам усилителя мощности. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства. Устройство состоит из скважинного прибора 1 и наземного пульта 2, соединенных каротажным кабелем 3. Скважинный прибор 1 содержит излучатели 4 и 5, пьезокерамический преобразователь - приемник 6 акустичедких импульсов, предусилитель 7, усилитель 8 мощности, делитель 9 частоты сети питания, двухканальный 6.ЛОК 10 формирования задержанных импульсов запуска, двухканальный блок 11 формирования разнополярных импульсов признака канала, генератор 12 импульсов возбуждения,. блок 13 формирования импульсов момента возбуждения излучателей. Наземный пульт 2 содержит блок 14 измерения кинематических параметров головных продольных волн t., At, блок 15 измерения динамических параметров А, А, { , источник 16 питания скважинного прибора, блок 17 управления скважинным прибором с амплитудно-временным селектором 18 выделения импульсов признака канала. Уст1)ойство работает следующим образом.

При подаче питания на скважинный прибор 1 через блок 17 управления наземного пульта 2 напряжение сети также поступает и на вход делителя 9 частоты (фиг, 2а), осуществляющего формирование последовательности прямоугольных импульсов с частотой запуска излучателей 4 и 5.

Последовательность выходных импульсов делителя 9 частоты (фиг. 26) подается на двухканальный блок 10 форьтрования задержанных импульсов запуска, вырабатывающий импульсы управления двухканальным блоком 11 формиров.ания разйополярных импульсов признака канала (фиг. 2в,г), и импулбсы запуска генератора 12 импульсов возбуждения (фиг.2д,е).

При этом импульсы запуска задерживаются по отношению передаваемых импульсов признака канала на время t, необходимое для окончания переходного процесса в каротажном кабеле (фиг. 2д.е).

. С выхода двухканального блока 11 формирования разнополярных импульсов признака канала по двум различным каналам попеременно поступают на выходной усилитель 8 мощности импульсы полярность которых и указывает, излучатель какого канала возбужден генератором 12.

Эти импульсы усиливаются и по каротажному кабелю 3 поступают на вход блока 17 управления наземного пульта 2.

Через промежуток времени tj. про,исходит возбуждение от генератора/12 импульсов возбухщения соответствующего излучателя 4 или 5. От блока 13 формирования импульсов момента возбуждения однополярные импульсы момента возбуждения поступают на вход усилителя 8 мощности (фиг. 2ж) и т-.д. , Через время t или t (в зависимости от того, излучатель какого канала возбужден) на вход приемника 6 поступает акустический сигнал, который преобразуется в электрический,затем усиливается и поступает на вход усилителя 8 мощности. .

Таким образом, на выходе усилителя 8 Мощности циклически имеется для каждого канала следующий последовательный временной набор сигналов (фиг. 2з): импульс признака канала, импульс момента возбуждения излучателя; информационный сигнал, причем импульсы признака канала и импульсы момента возбуждения передаются с максимально возможной для данного усилителя мощности 8 амплитудой.

Эти сигналы поступают по каротажному кабелю на вход блока 17 управления, где происходит их разделение по соответствующим каналам обработки

На входе блока 17 управления включен амплитудно-временной селектор 18

выделения импульсов признака канала, в котором с целью обеспечения надежного выделения импульсов признака канала осуществляется амплитудная селекция и временное стробирование

импульсов с привязкой строба к моменту перехода питающего напряжения через О (фиг. 2и).

Таким образом, при поступлении сигналов на вход амплитудно-временного селектора 18 .выделения импуль- . сов признака канала на его выходах попеременно появляются импульсы, управления (синхронизации) блоком 14 измерения кинематических параметров (фиг. 2к,л).

Надежно функционируемая система синхронизации с передачей по одной и той же двухпроводной линии- связи от скважинного прибора импульсов

признака канала, импульсов момента возбуждения и информационногосигнала позволяет использовать устройство для акустического каротажа в комплексной комбинированной аппаратуре с минимальным влиянием канала акустического

сигнала.на каналы других методов, так как ампл итуда импульсов признака канала и момента возбуждения в десятки раз меньше, чем в существующей аппаратуре акустического каротажа.

Формула изобретения

Устройство для акустического каротажа скважин,содержащее наземный пульт

с блоками для измерения кинематических jK динамических параметров упругих волн, блоком управления и блоком питания, при этом блок управления подсоединен к каротажному кабелю, вы;ход блока управления соединен со входом блока измерения кинематических параметров, выход которого соединен со входом блока измерения динамических параметров, а блок питания подсоединен к блоку управления, и скважинный прибор, соединенный каротажным кабелем с наземным пультом и состоящий из селектора пусковых импульсов,блока формирования задержанных импульсов запуска, блока формирования импульсов момента возбуждения, генератора импульсов возбуждения, излучателей, приемника, предусилителя и усилителя мощности,

при этом выход усилителя мощности и вход селектора пусковых импульсов подсоединены к каротажному кабелю, а выход делителя частоты-соединен с блоком формирования задержанных импульсов запуска, первые два выхода которого соединены с генератором импульсов возбуждения, первый выход генератора импульсов возбуждения соединен с блоком формирования И1чпульсов момента возбуждения, а остальные

с излучателями, выход блока формирования импульсов момента возбужде-. ния соединен с первым входом усилителя мощности, к второму входу которого подключен предусилитёль,. вход предусилителя соединен с выходом приемника, отличают, е. еся тем, что/ с целью повышения помехоустойчивости, в блок управления наземного пульта введен включенный на его входе амплитудно-временной селектор вьвделения импульсов призна- ка канала, а в скважйнный прибор введен блок формирования разнополярных импульсов признака канала, входц которого подключены к третьему и четйертому выходам блока формирования задержанных импульсов запуска, а выходы - к третьему и четвертому входам усилителя мощности.

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 О.А, Акустический метод исследования скважин. М., Недра, 1978, с, 146, 152-154.

3.Прибор СПАК-6. Техническое описание АХБ 431.521.006ТО, ОКБГП, Киев 1979 (прототип).