Устройство выделения полезного сигнала при акустическом каротаже

 

УСТРОЙСТВО ВЦЦНЯЕНИЯ ПОЛЕЗ:-НОГО СИГНАЛА ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ КАРОТАЖЕ , содержащее усилитель, выход которого соединен с входом порогового устройства, и схему И, о т л и1ч а.ю д е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены полосовой фильтр, схема ИЛИ, схема И разрешения, одновибратор , формирователь,, инвертор, а также не менее двух каналов, состоящих из схемы И канала, одновнбратора канала, формирователя канала линии задержки, причем выход лелосового фильтра подключен к входу усилителя , выход порогового подключен к первым ехемы И канала, схемы И (я и схемы И, выходы схем И канала соединены с входами одновибраторов канала, выход каждого нз которых подключен к второму входу схекы И через формирователь канала и последовательно соединенные схему ИЛИ, схему И.разW решения, одновибратор, формирователь и ко вторым входам всех последующих схем И канала через линию задержки , кроме того, выход первого бдновибратора канала через инвертор соединен с вторым входом первой схемы И канала.

СОКИ СОВЕТСНИХ

О

РЕСПУБЛИК

„.SUÄÄ 1013887 A3(59 G 01Ч 1 40

3 й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3375373/18-25 (22). 06.01.82 (46) 23.04.83.. Бюл, М 15 (72) С.Я. Пустильник, В.Х. Золотарев ский и Н.Г. Нестеренко (71) Всесоюзное морское научно-производственное геолого-геофизическое объединение по разведке нефти и газа "Союзморгео" .(53) 550;83 088.8 . (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 577492, кл. G 01 V 1/40, 1977.

2. Рафиков В.Г., -Виноградов E.A.

Гончаров В.Д. Межпериодный коррелятор выделения полезного сигнала при акустическом каротаже.-В кн.

Геофизическая аппаратура. Вып. 71 .

Л., "Недра", 1980, с. 181-183 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ВЦДВЯЕНИЯ ПОЛЕЗ"НОГО СИГНАЛА ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ КАРОТАКЕ, содержащее усилитель, выход которого соединен с входом порогового устройства, и схему И, о т л и-. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены полосовой фильтр, схема

ИЛИ, схема И разрешения, одновибратор, формирователь,. инвертор, а также не менее двух каналов, состоящих из схемы И канала, одновибратора канала, формирователя канада а линии задержки, причем выход полосового фильтра подключен к входу усилителя, выход порогового устройства подключен к первым входщ4 ахевы И канала, схемы И разрешаВия и схемы И, выходы схем И канала саединены с входами одновибраторов канала, выход каждого из которых подключен к второму входу схемы И через формирователь канала и последовательно

Ф соединенные схему ИЛИ, схему И.разрешения, одновибратор,. формирователь и ко вторым входам всех последующих схем И канала через линию за- С держки, кроме того, выход первого одновибратора канала через инвер- Я тор соединен с вторым входом первой схемы И канала.

1О1З887, 25

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, к аппаратуре акустического каротажа.

Для измерения параметров горных пород при акустическом каротаже используется ряд устройств, в которых основным узлом является узел слежения эа произвольной фазой сигнала,. от которого зависит достоверность получаемых результатов.

Известно устройство слежения за 10 произвольной фазой сигнала при акустическом каротаже, состоящее из трех одновибраторов, фантастрона, триггера, двух эарядно-разрядных схем, схемы И, нуль-органа 1 ;

В этом устройстве слежение за: выбранной фазой полезного сигнала осуществляется во временном окне, в котором наиболее вероятно ее появление.

Однако при сдвиге волновой;карти. ны, что происходит при изменении скорости упругой волны в породе, высока вероятность выдачи ложного сигнала о приходе отслеживаемой фазы вследствие присутствия помехи во временном окне.

Наиболее близким к изобретению является устройство, состоящее.из усилителя, выход которого соединен со входом порогового устройства, 30 схемы выделения импульса момента излучения, двух формирователей, запоминающего устройства, измерительного триггера, схемы совпадения (2).

Признаком выделения полезного сигнала среди помех является совпадение во времени расширенных импуль» сов порогового устройства эа несколько периодов излучения. В реальНех ycxroaHax время прихода noaeaHoro 40 сигнала в смежных периодах его излучения изменяется. При этом заранее неизвестны ни величина его изме- нения, ни направление — в сторону увеличения или уменьшения времени прихода сигнала, Вследствие этого 45 в устройстве используются расширенные импульсы, длительность которых устанавливается вручную.

В случае, когда скорость упру; гой волны в породе изменяется сла- 50

6о в течение нескольких периодов излучения, а плотность помех невысока, устройство достаточно помехоустойчиво.

Однако в противном случае поме- 55 хоустойчивость устройства снижается, так как становится возможным совпадение расширенных. импульсов помех между собой или импульса помехи с импульсом полезного сигнала в раз личных периодах излучения последнего.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства выделения полезного сигнала при аку.стическом каботаже. — — 65

Поставленная цель достигается тем, что в устройство выделения полезного сигнала при акустическом каротаже, содержащее усилитель, выход которого соединен со входом порогового устройства, схему И, вве" дены полосовой фильтр, схема ИЛИ, схема И разрешения, одновибратор, формирователь, инвертор, а также не менее двух каналов, состоящих из схемы И канала, одновибратора канала, формирователя канала и линии задержки, при этом выход полосового фильтра подключен к входу усили. теля, выход порогового устройства подключен к первым входам схемы И канала, схемы И разрешения и схемы .И

1, выходы схем И канала соединены с входами одновибраторов канала, выход каждого из последних подключен к второму входу смены И через формирователь канала и последовательно соединенные схему ИЛИ, схему И раз- решения, одновибратор, формирователь и ко вторым входам всех последующих схем И канала через линию задержки, кроме того, выход первого одновибратора канала через инвертор соединен с вторым входом первой cxew И канала.

Введение полосового фильтра и схем сравнения временных промежутков между импульсами порогового устройства в течение одной волновой картины ведет к повышению помехоустойчивости устройства выделения по- лезного сигнала при акустическом ка,ротаже по сравнению с известными устройствами.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — уст- . ройство выделения полезного сигнала при акустическом каротаже для случая повышенной плотности помех, вариант.

В структурную схему в этом случае дополнительно введено и-1 число каскадов, содержащих идентичную схему И канала, одновибратор, формирователь.

Устройство выделения полезного сигнала содержит полосовой фильтр 1, соединенный через усилитель 2 с пороговым устройством 3. Схема И 4 канала через одновибратор 5 канала соединена с формирователем 6 канала, Аналогично соединены схема И 7 второго канала, одновибратор 8 и формирователь 9.второго канала, схема

И 10 третьего канала, одновибратор 11 и формирователь 12 третьего канала. Одновибратор 5 через инвертор 13 связан со схемой

И 4 и через линию 14 задержки — со схемой И 7 канала, а одновибратор 8 канала через линию 15 задержки — co схемой И 10. В свою очередь, формирователи 6, 9 и 12 каналов через схему ИЛИ 16, схему И 17 разреше1013887, ния, одновибратор 18, формирователь

19 соединены со схембй И 20 — выходом устройства.

Устройство работает следующим образом, Полезный сигнал и помехи, которые смогли пройти через полосовой фильтр 1, центральная частота кото-. рого равна частоте полезного сигнала, поступают на вход усилителя 2..

Пороговое устройство 3 формирует . 10 короткие импульсы перехода через порог длительностью 2 мкс. Первый иэ этих импульсов вызывает срабатывание схемы И 4 канала, так как на другом ее входе есть разрешающее 15 напряжение, снимаемое через инвертор 13 с одновибратора 5 канала, который запускается и запрещает срабатывание схемы И 4 канала. Задержанный перепад напряжения с выхода одновибратора 5 подается на вторые входы схем И 7, И 10 канала. Время задержки равно длительности импульсов порогового устройства 3. Следу- ющий импульс порогового устройства 3 вызывает срабатывание схемы И 7 канала, так как на втором ее входе имеется выходное напряжЕние работающего одновибратора 5, являющееся для схемы

И 7 разрешающим. Схема И 10 канала сработает и запустит одновибратор 30

11 в том случае, если на ее втором и третьем входах будет разрешающее напряжение с выходов работающих одновибраторов 5 и 8. Таким образом, с приходом очередного импульса порого- 35 вого устройства 3 сработает та из схем И 7, И 10, на входах которой в данный момент есть разрешающее напряжение с выходов предыдущих по счету одновибраторов канала. Длительность импульса одновибратора канала равна периоду повторения полезного сигнала минус половина длительности импульса порогового устройства.

При срабатывании одной из схем И" канала, например И 7, запускается одновибратор 8 канала. Задним фронтом его импульса включается формирователь 9 канала, вырабатываю- 50 щий стробирующий импульс, поступающий через схему ИЛИ 16 на первый вход схемы И 17 разрешения. Длительность импульса формирователя канала равна длительности импульса порогового устройства- 3 °

Если в стробируемый промежуток времени на второй вход схемы И 17 разрешения приходит очередной импульс порогового устройства 3, то она сработает. Импульс с ее выхода запускает одновибратор 18, длительность импульса которого такая же, . как у одновибратора канала. Формирователь 19 вырабатывает стробирую-щий импульс такой же длительности, 65 как импульс порогового устройства 3..

Если с выхода последнего на первый вход схемы И 20 поступает импульс в стробируемое время, то с ее вы хода будет снят импульс, задержанный относительно первого вступления полезного сигнала на время, равное двум периодам его повторения.

Число каналов, каждый из которых состоит иэ схемы И, одновибратора формирователя канала, может быть различным. Количество каналов рас- . считывается, исходя иэ условия, чтобы к приходу очередного импульса порогового устройства хотя бы один из одновибраторов канала был в .неработающем состоянии. В этом случае не будет пропущен ни один импульс порогового устройства. Если мы примем период повторения импульсов полезного сигнала равным 40 мкс, то это соответствует частоте излучения акустического сигнала 25 кГц, используемого в большинстве типов сов-. ременной аппаратуры акустического каротажа.

Пусть эа время 40 мкс приходит

8 импульсов порогового устройства, что соответствует высокой плотности импульсов помех. Тогда необходимо иметь девять каналов, чтобы к приходу девятого импульса порогового устройства окончился импульс одновибратора 5 первого канала и он был бы готов к запуску. Одновибраторы остальных восьми каналов в это время работают. Таким образом, число каналов и в структурной схеме устройства (фиг. 2) должно быть равно девяти.

Основным техническим преимуществом устройства выделения полезного сигнала является более высокая помеr. хоустойчивость по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения., что обусловлено следующими факторами..

Полосовой фильтр в устройстве снижает плотность помех.

Поскольку выделение полезного сигнала производится путем сравнения временных промежутков между импульсами порогового устройства создас ваемыми как полезным сигналоМ, так и помехами, с периодом повторения только полезного сигнала, исключена воэможность срабатывания устройства за счет совпадения двух импульсов помех.

Нет необходимости в учете измене» ния скорости упругой волны в процессе каротажа, поэтому импульсы порогового устройства, формирователей канала и формирователя значительно короче, чем расширенные импульсы в известном устройстве. Вследствие этого резко снижена вероятность срабатывания устройства эа счет совпаде ния импульсов помех и полезного сигнала.

1 013887

Оценим увеличение помехоустойчивости предлагаемого устройства выделения полезного сигнала по сравнению с известным.

Пусть в реальных условиях плотность вероятности распределения мо- 5 ментов первых пересечений уровня порога равна W(hT), причей W(kT) постоянна в определенном временном интервале, в котором ожидается приход полезного:, сигнала. 10

Тогда вероятность появления пер» вого пересечения Р определяется через W(hT) и длительность стробирующего импульса Г.

P % строба - Ч(ФТ),, !5

Сстроба устройства выделения полезного сигнала равно 2 мкс (Т строба ф ф строба известного устройства может иметь значение 4,8мко.(% стрвба 2) или 12 мкс (% строба 3). Соответству-ъ0 ющие этим стробам вероятности появ- ., пения первого пересечения обозначим

Р Р Р . Тогда повышение помехоусточ

2 з

Ичивости устройства выделения полезного сигнала по сравнению с прототипом определяется следующйм.образом

Р . i ст оба 2 ° W(bT) 2 4, Р « строба W dT б.

Следовательнб, вероятность срабатывания по помехе предлагаемого устройства выделения полезного сигнала меньше, чем прототипа в 2,4б раэ.

К техническим преимуществам уст- . ройства выделения полезного сигнала относится также автоматизация процесса выделения полезного сигнала В прототипе длительность импульса порогового устройства регулируется оператором в зависимости от ожидаемого времени вступления полезного сигнала в смежных периодах его излучения.

При использовании устройства выделения полезного сигнала отпадает необходимость в повторном каротаже скважины для уточнения полученной информации. В результате уменьшается число спуско-подъемов .скважинного прибора, сокращается время строительства скважин, обеспечивается строительство скважин в осложненных условиях.

1013887

Фиа8 . Составитель Н. Журавлева

Редактор П. Коссей ТехредЛ.Пекарь Корректор В. Гирняк

Заказ 3010/54 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", .г. Ужгород, ул. Проектная, 4