Устройство для акустического каротажа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащее наземную контрольно-регистрирующую панель с блоком синхронизации, блоком детектирования и регистратором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьошения точности измерения Геолого-геофизических параметров, оно дополнительно содержит два ждущих мультивибратора с разной длительностью генерируемых импульсов, два аналоговых коммутатора, два интегратора, два логарифмирующих каскада и разностную схему, входы ждущих мультивибраторов подключены к блоку синхронизации, а выходы к аналоговым коммутаторам, входы которых подключены к блоку детектирования , а выходхы - к двум интеграторам соответственно, выход каждого интегратора соединен с входом соответствующего логарифмического каскада, выходы логарифмических каскадов подключены к разностной Схеме, а выход разностной схемы - к СО регистратору. ел w о :о

СОЮЗ СООЕТСНИХ

3 0

РЕСГВБЛИН

3459 01 Ч 1 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

tI ABTOPClIOPIV CBWIBTBOhCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3377679/18-25 (22) 06.01.82 (46) 07.11.83. Бюл. 9 41 (72) В.М. Гуцалюк и А.П. Осадчий (71) Институт геофизики им. С.И. Субботина (53) 550.83 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 269092,. кл. G 01 Ч 1/40, 1969

2. Авторское свидетельство СССР и 428331, кл. G 01 Ч 1/40, 1971 (прототнп). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАХА, содержащее наземную контрольно-регистрирующую панель с блоком синхронизации, блоком детектирования и регистратором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения

„.SU„„A геолого-геофизических параметров, оно дополнительно содержит два ждущих мультивибратора с разной длительностью генерируемых импульсов, два аналоговых коммутатора, два интегратора, два логарифмирующих каскада и разностную схему, входы ждущих мультивибраторов подключены к блоку синхронизации, а выходык аналоговым коммутаторам, входы которых подключены к блоку детекти- . рования, а выходы — к двум интеграторам соответственно, выход каждого интегратора соединен с входом соответствующего логарифмического каскада, выходы логарифмических каскадов подключены к разностной Я схеме, а выход разностной схемы - к регистратору

1053037

Изобретение относится к геофизическим приборам, предназначенным для, исследования буровых скважин мето- дом акустического каротажа (AK).

Известен способ AK и устройство, реализующее этот способ, позволяющее исследовать реверберационную характеристику вдоль ствола скважины путем определения времени спада наведенного акустического поля (1) .

Недостатком этого устройства яв- 10 ляется невысокая точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому. является устройство для акустического каротажа, содержащее наземную . контрольно-регистрирующую панель с 15 блоком синхронизации, блоком детектирования и регистратором. Для измерения времени спада акустической энергии в этом устройстве используется схема, состоящая из детектора, емкостной ячейки памяти и дифференциального усилителя,. формирующих строб-импульс в момент равенства напряжений на выходе детектора и ячейки памяти, соответствующий концу 25 временного интервала, пропорцио нального времени спада волнового поля f2) °

35

45

55

Ее / E

Отношение о !ж

Основной недостаток этого устройства — низкая точность измерений, обусловленная слабой помехозащищенностью схемы. Как известно, реверберация — процесс нестационарный со значительными флуктуациями огибающей сигнала, вызванными интерференционными явлениями.

Спад волнового поля для реверберационного процесса в скважине соответствует зависимости только в: среднем. Интерференционные выбросы, на .которые реагирует указанная схема, являются основной причиной погрешности определения времени спада..Попытка использования сглаживающего каскада приводит к понижению чувствительности измерительной схемы в целом.

Цель изобретения — повышение . точности измерений геолого-геофизических параметров.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для акустического каротажа, содержащее наземную контрольно-регистрирующую панель с блоком синхронизации, блоком детектирования и регистратором, дополнительно содержит два ждущих мультивибратора с разной длительностью генерируемых импульсов, два аналоговых коммутатора, два интегратора, два логарифмирующих каскада и разностную схему, входы ждущих мультивибраторов подключены к блоку синхронизации, а выходы — к аналоговым коммутаторам, входы которых подключены к блоку детектирования, а выходы — к двух интеграторам соответственно, выход каждого интегратора соединен с входом соответствующего логарифмического каскада, выходы логарифмических каскадов подключены к разностной схеме, а выход раэностной схемы — к регистратору.

Такая схема определения времени спада реверберационного поля основывается на интегральном методе: линейный детектор и интегратор обеспечивают измерение максимального значения периодического сигнала, та же схема при квадратичном детекторе позволяет определить его мощность, Напряжение сигнала,от скважинного зонда, снимаемое с детектора, после прекращения возбуждения излучателя с некоторыми упрощениями выражается зависимостью е(1

U=Ee где U . — мгновенное значение напряжения в интервале времен после прекращения возбужде- ния;

Š— максимальное напряжение сигнала в момент прекращения возбуждения, ос — коэффициент затухания сигнала; время.

Основной параметр, характеризующий спад волнового поля во времени — коэффициент К (1/c), Интеграл приведенного выражения в интервале времени (О, са ), где

0 соответствует моменту прекращения возбуждения, равен

3, ) Ее JC= — =E7, -оА Е о ю 1 где с =—

06

Указанная зависимость не может служить алгоритмом для определения коэффициента М, так как величина Е также зависит от упругих параметров пород и будет меняться в процессе каротажа.

Эначение интеграла в интервале (t», оо ), где t q > О, будет равно: (Е -еЬ, д -J Ее д4:=-е

1 ф, Из последней зависимости легко определить ot:

Ея,-е.Ç, Cq

1053037

Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 данное выражение не зависит от начальной амплитуды реверберацнонного сигнала и. служит алгоритмом определения коэффициента C .

Ограничение, накладываемое верхним пределом интегрирования, может не приниматься во внимание, учитывая тот факт,что основная площадь экспоненты .сосредоточена во временном интервале, равном 6,9 с, эта величина и будет являться временем интегрирования интегрирующих каскадов.

На чертеже изображена блок-схема устройства для акустического каротажа.

Устройство состоит из усилителя 1 блока 2 детектирования, блока 3 синхронизации, двух ждущих мультивибраторов 4 и 5, двух аналоговых коммутаторов 6 и 7, двух интеграторов 8 и

9, двух логарифмирующих каскадов 10 и 11, раэностной схемы 12, регистратора 13. Вход усилителя 1 соединен каротажным кабелем .со скважинным зондом, а выход подключен к блоку 2 детектирования. Входы двух ждущих мультивибраторов 4 и 5 подключены .к блоку 3 синхронизации, а их выходы соединены с управляющими электродами двух аналоговых. коммутаторов 6 и 7 . соответственно. В свою очередь укаэанные аналоговые коммутаторы 6 и 7 по входу подключены к блоку 2 детектирования, а их выходы соединяются с интеграторами 8 и 9. Выход интегратора 8 соединен с логарифмирующим каскадом 10, а интегратора 9 — с логарифмирующим каскадом 11. Выходы двух логарифмирующих каскадов 10 и

11 подключены к входам разностной схемы 12, а ее выход соединен с ре- . гистратором 13. Устройство работает следующим образом.

Приходящий от скважинного зонда по каротажному кабелю сигнал поступает на контрольно-регистрирующую панель. С выхода усилителя 1 электрический сигнал подается в блок. 2 детектирования, где осуществляется детектирование, в результате которого на выходе образуется напряжение с формой, соответствующей огибающей реверберационного сигнала. От блока 3 синхронизации импульсом, идущим на запуск электронной схемы скважинного зонда, одновременно запускаются ждущие мультивибраторы 4 и 5, формирующие прямоугольные импульсы разной фиксированной длительности. Полярность, указанных импульсов должна соответствовать полярности йапряжения запирания аналоговых коммутаторов б и

ВНИИПИ Заказ 8866/44

7, а длительность не меньше длительности сигнала возбуждения.При этом временная разность между эаднимн фронтами прямоугольных импульсов по опытным данным должна быть близкой 1/3-1/2 времени реверберационного процесса. Таким образом, на выходе аналогового коммутатора б сразу же после окбнчания возбуждения излучателя появится полный сйг- . нал огибающей спада волнового поля, а на аналоговом коммутаторе 7— только его часть, уменьшенная на величину длительности временной разности П-образных импульсов. Сигналы

15 от аналоговых коммутаторов б и 7 подаются на интеграторы 8 и 9 соответственно. Постоянная интегрирования укаэанных интеграторов выбирается на основании общих тре20 бований в зависимости от,длительности сигнала и частоты их следования. Выходное напряжение от интеграторов 8-и 9 подается на логарифмирующие каскады 10 и 11, где

25 выполняется операция логарифмирования, а затем — на разностную схему 12 для получения значениябед,-ЬЭ

Интеграторы, логарифмирующие каскады и раэностная схема могут быть выполнены по известным схемным решениям на базе операционных усилителей. Разностное напряжение с выхода разностной схемы 12, пропорциональное коэффициенту a,ïîäàåòñÿ на регистратор. Операцию деления на временной интервал, соответствующий задержке задних фронтов ждущих мультивибраторов относительно друг друга, учитывая его постоянство, можно заменить умножением.на

40 постоянный коэффициент (масштабный е,- е., коэффициент),т.е. g =

Ф

=К(6пЗ -Cяlт)при t = const. Например,.при задержке 5 мс масштабный

;усилитель регистратора 13 должен иметь К = .200 .

В сравнении с базовым объектом предлагаемое. устройство обладает следующими преимуществами: блок измерения коэффициента и слабо реагирует на интерференционные выбросы и короткие шумовые всплески, возникающие при движении зонда в скважи.не, чем достигается надежность и хорошая повторяемость измерений, использование интегрального метода из мерения позволяет повысить точность регистрируемого параметра, ибо в большинстве случаев интерференционная помеха имеет двухполярный характер, а при интегрировании происходит автоматическая компенсация положительного выброса бтрицательным.