Система акустического каротажа

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО„„1022098

8(51) G 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3337219/I 8-25 (22) 1 8.09,81 (46) 07.06.83 ° Бюл. и 21 (72) В.И.Антоненко (71) Всесоюзное морское научно-производственное геолого-. геофизическое объединение по разведке нефти .и газа

"Союзморгео" (53) 550 83(088.8) (56) 1. Ивакин Б.И., Карус E.Â. и

Кузнецов О.Л. Акустический метод исследования скважин.М., "Недра", 1978, с.146.

2. Авторское свидетельство СССР

У 705102, кл. E 21 В 47/00, 1 977.

3. Авторское свидетельство СССР и 642661, кл. G OI V 1/40, 1963 (прототип). (54)(57) СИСТЕМА АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащая скважинный зонд, соединенный каротажным кабелем с наземной аппаратурой и включающий

s себя узел излучения и приема упругих колебаний узел синхронизации и усилитель сигналов, при этом узел излучения и приема упругих колебаний соединен с узлом синхронизации, выход усилителя сигналов соединен с каротажным кабелем, а наземная аппаратура содержит пороговый каскад, триггер каналов, одновибратор блокировки и измерительный узел, при этом вход порогового каскада подключен к каротажному кабелю, входы одновибратора блокировки соединены с входами триггера каналов, выходы которого подключены к измерительному блоку, отличающаяся тем, что, с .целью повышения точности синхронизации и достоверности выделения первых вступлений информационного сигнала, в скважинный зонд дополнительно введены формирователи разнополярных и коммутирующих импульсов, первый, второй и третий аналоговые ключи, а в наземную аппаратуру дополнительно введены формирователь импульсов по нулевым переходам, первая и вторая схемы И,при атом в скважинном зонде формирователь коммутирующих импульсов соединен с узлом синхронизации, с узлом излучения и приема упругих колебаний, а выходы формирователя коммутирующих импульсов соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего аналоговых ключей, выходы которых соединены с входом усилителя сигналов, а вход первого ключа соединен с узлом излучения и приема упругих колебаний, входы второго и третьего ключей соединены с формирователем разнополярных импульсов, вход которого соеди- . нен с формирователем коммутирующих импульсов, а в наземной аппаратуре вход формирователя импульсов по нулевым переходам подсоединен к каротажному кабелю, первый и второй выходы .порогового каскада и формирователя импульсов по нулевым переходам соединены с первыми и вторыми . входами первой и второй схем И, третьи входы которых соединены с выходом одновибратора блокировки, а выходы схем И подсоединены к одновибратору блокировки и входам триггера каналов.

1022098

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин.

Система акустического каротажа обычно состоит из скважинного прибора и наземной аппаратуры обработки и регистрации информации, соединенных между собой линией связикабелем. Скважинный прибор через равные промежутки времени излучает в околоскважинное пространство упругие акустические колебания, которые, распространяясь по породе, воздействуют на приемник и, преобразованные в электрические сигналы, подаются в наземную аппаратуру. В момент излучения упругих колебаний формируются синхроимпульсы, которые также поступают в наземную аппаратуру.

Обычно узел излучения и приема упругих колебаний содержит два излучателя f приемника) и один приемник (излучатель), расположенные на различных расстояниях друг от друга.

Излучатели запускаются поочередно, и, сформированные в момент .запуска синхроимпульсы ближнего и дальнего каналов, передаются на поверхность.

В наземной аппаратуре синхроимпульсы ближнего и дальнего каналов должны быть отделены от других сигналов и разделены по каналам, для чего они должны иметь отличительные признаки.

Известны различные способы как .формирования, так и выделения синхроимпульсов 111, При акустическом каротаже используют в основном три вида синхронизации: синхронизация сверху, когда скважинный зонд синхронизируется импульсами, посылаемыми с поверхности, синхронизация снизу, когда наземная аппаратура синхронизируется импульсами, посылаемыми от скеажинного зонда, и третий вид синхронизации, обьединяющий первые два.

Первый вид синхронизации в floe леднее время практически не используется, гак как после посылки импуль. сов в линии связи возникают затухающие паразитные колебания, затрудняющие выделение первых вступлений.

Кроме этого, задержки в кабеле и запуске излучателей вносят погрешность при измерении временных интервалов.

Аппаратурная реализация второго вида синхронизации более сложна, однако она обеспечивает большую точ5

t5

З0 цательным и положительным импульсам (2) Вмешательство оператора не является достоинством способа.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического каротажа, содержащее скважинный зонд, соединенный каротажным кабелем с наземной аппаратурой и включающий в себя узел излучения и приема упругих колебаний, узел синхронизации и усилитель сигналов, при этом узел излучения и приема упругих колебаний соединен с узлом синхронизации, выход усилителя сигналов - с каротажным кабелем, а наземная аппаратура содержит пороговый каскад, триггер кайалов, одновибратор блокировки и измерительный узел, при этом вход порогового каскада подключен к каротажному кабелю, входы одновибратора блокировки соединены с входами триггера ,каналов, выходы которого подключены к измерительному блоку (3j.

В этом устройстве решается проблема выделения синхроимпульсов, передаваемых по одной линии связи с сигналом, При наличии сигнала, амплитуда которого может достигать амплитуды синхроимпульса, система выделения может сработать по сигналу. Для умень35

55 ность выделения синхроимпульса, и, следовательно, йэмерения временных интервалов. Но, как и в первом случае, синхроимпульсы формируются в виде положительных и отрицательных видеоимпульсов достаточно большой амплитуды, которые передаются.обычно по линии связи, отделенной от линии связи информационного сигнала, для чего требуется многожильный кабель. Передача синхроимпульса по линии связи сигнала затруднительна, так как "хвост" или параэитные последующие колебания от видеоимпульса синхронизации накладываются на первые вступления сигнала и затрудняют его выделение, Кроме того, при передаче видеоимпупьса по кабелю его передний фронт затягивается и точность выделения ухудшается.

Для уменьшения погрешности выделения синхроимпульсов применяется способ балансировки селекторов синхроимпульсов аппаратуры акустического каротажа, который заключается в периодической ручной балансиоовке для уменьшения только погрешности выделения, вызванной неточностью установки двух дискриминаторов по отри1022098 4 шения такой вероятности в данном устройстве использована схема блокировки с автоматическим измерением длительности "окна" ожидания синхроимпульсов. Такое устройство повышает надежность выделения синхроимпульсов, но проблема повышения точности выделения и исключения последующих паразитных наводок от синхроимпульсов не решена. 1О

Цель изобретения -- повышение точности синхронизации и достоверности выделения первых вступлений информационного сигнала (за счет уменьшения паразитных наводок и помех от синхро- 15 импульсов).

Для достижения поставленной цели в систему акустического каротажа, содержащую скважинный зонд, соединенный каротажыым кабелем с наземной аппаратурой и включающий в себя узел излучения и приема упругих ко. лебаний, узел синхронизации и усилитель сигналов,- при этом узел излуk чения и приема упругих колебаний сое- gg динен с узлом синхронизации, выход усилителя сигналов соединен с каротажным кабелем, а наземная аппаратура содержит пороговый каскад, триггер каналов, одновибратор блокировки и измерительный узел, при этом вход порогового каскада подключен к каротажному кабелю, входы одновибратора блокировки соединены с входами триггера .каналов, выходы которого подключены к измерительному блоку, в скважинный зонд дополнительно введены формирователи,разнополярных и коммутирующих импульсов, первый, второй и третий аналоговые ключи, а в наземную аппаратуру. дополнительно введены формирователь импульсов по нулевым переходам, первая и вторая схемы И, при этом в скважинном зонде формирователь коммутирующих им- пульсов соединен с.узлом синхронизации, с узлом излучения и приема упругих колебаний, а выходы формирователя коммутирующих импульсов соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и 50 третьего аналоговых ключей, выходы которых соединены с входом усилителя сигналов, а вход первого ключа соединен с узлом излучения и приема упругих колебаний, входы второго 55 и третьего ключей соединены с формирователем -разнополярных импульсов, вход которого соединен с формирователем коммутирующих импульсов, а в земной аппаратуре вход формирователя импульсов по нулевым, переходам подсоединен к каротажному кабелю, первый и второй выходы порогового каскада и формирователя импульсов no нулевым переходам соединены. с первыми и вторыми входами первой и второй схем И, третьи входы которых соединены с выходом одновибратора блокировки, а выходы схем И -подсоединены к одновибратору блокировки и входам триггера каналов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемой системы акустического каротажа; на фиг.2 - временные диаграммы.

Система акустического каротажа состоит из скважинного зонда 1 и наземной аппаратуры 2, соединенных меж. ду собой каротажным кабелем 3. В скважинном зонде 1 размещен узел 4 излучения и приема упругих колебаний, включающий в себя излучатели и приемники, генераторы возбуждения. и предусилители. Узел 5 синхронизации соединен с узлом 4 излучения и приема упругих колебаний и с формирователем

6 коммутирующих импульсов, к которому подключены формирователь 7 разHollollRpHblx импульсов и первый, вто- . рой и третий аналоговые ключи 8, 9 и

10 соответственно. Аналоговые входы второго 9 и третье-. о 10 аналоговых ключей соединены с выходами формирователя разнополярных импульсов, а выходы всех ключей .8-10 подсоединены к усилителю 11 сигналов. Аналоговый вход первого ключа 8 соединен с при" емной частью узла 4 излучения и прие. ма. Усилитель 11 подсоединен через каротажный кабель 3 к формирователю

12 импульсов по нулевым переходам и к пороговому каскаду 13„ выходы которых соединены с первым и вторым входами схем И 14 и 15 . Третьи входы схем И 14 и 15 соединены с выходом одновибратора 16 блокировки. Выходы схем И подсоединены к одновибратору 16 и через триггер 17 каналов - к измерительному узлу 18.

Система акустического каротажа работает следующим образом.

Скважинный зонд 1 находится в скважине и соединен каротажным кабелем

3 с наземной аппаратурой 2. Формирователь 6 комм; тирующих импульсов вырабатывает импульсы 19-21 в моменты запуска ближнего и дальнего излу1022098

$ чателей (приемников) узла 4 излучения приема. Импульсы 19 запускают формирователь 7 разнополярных импульсов, вырабатывающий разнополярные импульсы 22 и 23, с прямого и инверс- ного выходов которого импульсы 22 и

23 поступают через аналоговые ключи

9 и 10 на вход усилителя 11. По коммутирующим импульсам 20 и 2.1 периоди чески открываются ключи 9 и 10, так что на вход усилителя 11 в момент запуска, например ближнего излучателя, поступает синхроимпульс с первым положительным импульсом, а в момент запуска дальнего излучателя - с первым отрицательным импульсом. После прохождения синхроимпульса открывается аналоговый ключ 8 и в течение оставшегося времени на вход усилителя 11 поступает информационный сигнал - волновая картина акустического каротажа. Сформированный сигнал 24 вместе с синхроимпульсом и волновой картиной поступают на поверхность, в наземную аппаратуру 2, на пороговый каскад 13 .и. формирователь 12 импульсов по нулевым переходам. Последний формирует. импульсы по переходам от положитель" ной полуводны к отрицательной и наоборот. Сформированные импульсы 25 и 26 подаются с разных выходов на две схемы И 14 и 15. В пороговом каскаде 13 формируются импульсы 27 и

28 при превышении заданного порога по .положительным и отрицательным полуволнам сигнала. Эти импульсы

27 и 28 также поступают на схемы И 14 и 15.

При совпадении импульсов 25 и 27 на выходе схемы И 14 появляет я иипульс. 29, который запускаетодновибратор 16 (импульс 31) и опрокидывает триггер 17 каналов (импульс 32) °

При совпадении импульсов 26 и 28 на выходе схемы И 15 появляется импульс

30, который запускает одновибратор

16 (импульс. 31) и опрокидывает триг1о гер 17 каналов (импульс 32) в исходное .положение. Одновибратор 16 (импульс 31) при запуске блокирует схе,мы И 14 и 1, пропуская на выход схем И 14 и 15 короткие импульсы

29 (30) по разным каналам, исключая . сбои триггера 17 каналов (импульс 32) .

Преимущество предлагаемой системы

20 в том, что синхроимпульсы поступают на усилитель сигналов при закрытом аналоговом ключе, т.е. на синхроимпульсы не накладываются шумы и помехи, возникающие в приемнике и пред-.

25.варительном усилителе, что повышает точность выделения синхроимпульса йа поверхности. Кроме того, формирование разнополярных синхроимпульсов и передача их на поверхность с

З0 амплитудой, не превышающей амплитуды сигналов волновой картины, позволяет выделить синхроимпульсы с большой точностью по переходу через нуль, обеспечивает низкий уровень последующих колебаний ("хвоста" и, в итоге, повышает точность выделения первых вступлений сигнала волновой картины.

10220Я8

/9

22

21

24

27

28

2f

2б

2У

ЮО

31 .У2

Составитель Н.Журавлева

Редактор А.Козориз Техред Т.Фанта Корректор А. Повх

Заказ 4035/38 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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