Система акустического каротажа

 

СИСТЕМА АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащая соединенные кабелем скважинный прибор и наземную аппаратуру, включаквцую в себя узлы формирования временных Интервалов от синхроимпульсов до первых и последующих фаз сигналов поперечных волн ближнего и дальнего каналов , узлы вычисления интервальных времен ,..., поперечных волн, реализующие все возможные сочетания разностей временных интервалов, коммутатор, согласующий каскад, узел памяти, узел сравнения , узел переноса, узел управления и регистратор, где выходы узлов формирования временных интервалов поперечных волн подсоединены ко входам соответствующих узлов вычисления интервальных времен поперечных волн, выходы которых через коммутатор и согласующий каскад подсоединены к узлу сравнения и через узел переноса к узлу памяти, выход последнего соединен с регистратором, выход узла сравнения соединен с узлом переноса и узлом управления, а узел управления соединен с коммутатором , с узлом сравнения, с узлом формирования временных интервалов поперечных волн и через кабель со скважинным прибором, отлис S чающаяся тем, что, с целью автоматизации и повышения (Л надежности и точности измерения интервального времени поперечных с: волн, в систему дополнительно введен формирователь временных интервалов продольных волн и вычислитель интервального времени продольных волн, причем формирователь временных интервалов продольных волн соединен с формирователем 3 in временных интервалов поперечных .волн, с узлом управления и с вычислителем интервсшьного времени X продольных волн, а выход последО него соединен с узлом сравнения ), и регистратором.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) А

3(50 & 01 Д 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕПЬСТВУ (21) 3501679/18-25 (22) 20.10.82 (46) 07.01.84. Вюл. Р 1 (72) В.И.Антоненко (71) Краснодарская группа подразделений Научно-исследовательского института морской геофизики . (53) 550.83 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 761970, кл. G-01 V 1/40, 1978.

2. Патент США Р 3333238, кл. 340-18,,опублик.1967.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 3337241/18-25, кл. Q 01 (1/40, 1981 (прототип). (54) (57) CHCTENA АКУСТИЧЕСКОГО

КАРОТАЖА, содержащая соединенные кабелем скважинный прибор и наземную аппаратуру, включающую в себя узлы формирования временных интервалов от синхроимпульсов до первых и последующих фаэ сигналов поперечных волн ближнего и дальнего каналов, узлы вычисления интервальных

ВРЕМЕН Ь З„Ь < З1,..., М ЬИ ПОПЕречных волн, реализующие все возможные сочетания разностей временных интервалов, коммутатор, согласующий каскад, узел памяти, узел сравнения, узел переноса, узел управления и регистратор, где выходы узлов формирования временных интервалов поперечных волн подсоединены Ко входам соответствующих узлов вычисления интервальных времен поперечных волн, выходы которых через коммутатор и согласующий каскад подсоединены к узлу сравнения и через узел переноса к узлу памяти, выход последнего соединен с регистратором, выход узла сравнения соединен с узлом переноса и узлом управления, а узел управления соединен с коммутатором, с узлом сравнения, с узлом формирования временных интервалов поперечных волн и через кабель со скважинным прибором, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью автоматизации и повышения надежности и точности измерения интервального времени поперечных волн, в систему дополнительно введен формирователь временных интервалов продольных волн и вычислитель интервального времени продольных волн, причем формирователь временных интервалов продольных волн соединен с формирователем временных интервалов поперечных волн, с узлом управления и с вычислителем интервального времени продольных волн, а выход последнего соединен с узлом сравнения и регистратором.

106580 3

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, в частности к аппаратуре акустического каротажа °

Основная задача акустического каротажа — измерение скорости распределения (интервального времени} упругой волны в исследуемых породах, пересеченных скважиной . Для измерения интервального времени обычно используют трехэлементный зонд, содержащий излучатель (или приемник) и два приемника (или излучателя), расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга.

Излучатель периодически (через

40 мс) посылает в породу импульсы упругих колебаний.

Упругие колебания возбуждают несколько типов акустических волн: продольные, поперечные, лэмбовские, обменные и т.д., которые распространяются B околоскважинном пространстве с различной скоростью и, достигая сначала одного, потом другого приемников, преобразуются последними в электрические сигналы сложной формы, называемые волновыми картинами..

За счет различной скорости распространения первыми приходят к ЗО приемнику продольные волны, поперечные волны н горных породах имеют скорость распространения в 1,4-2,2 раза меньшую продольных, и поэтому вступают после продольных, а лэмбонские волны — после поперечных.

Импульсы начала возбуждения упругих колебаний - синхроимпульсы (СИ) и электрические сигналы волновых картин от ближнего и дальнего приемников — поступают по кабелю,в наземную аппаратуру.

Определение момента прихода продольных волн (а отсюда и надежное вычисление интервального времени продольных волн) является сложной, 45 но успешно решаемой задачей, определение же момента прихода поперечных волн до настоящего времени не удается автоматизировать и возможно только при визуальной обработке д волновых картин. Отсюда такой важный параметр как интервальное нремя поперечных волн редко используется, так как вычисление его производится путем поточечного отсчета при визуальной обработке осциллограмм волновых картин, зарегистрированных на фотопленке или фазокорреляционных диаграммах, что яв— ляется трудоемким и дорогим процессом.

Известен способ выделения поперечных волн путем умножения времени распространения продольной волны на коэффициент, в частности на коэффициент K=1,5. Сформирован- 65 ные временные интервалы (по ближнему и дальнему каналам) заканчиваются в районе ожидания втупления поПеречных нолн и запускают формирователь стробирующих импульсов, повышающих надежность выделения первых фаз поперечных нолн (1j, Однако более или менее надежное ныделение перных фаз поперечных волн возможно только в ограниченных участках разреза, когда уста. новленный коэффициент умножения соответствует реальному соотношению скоростей продольных и поперечныХ волн. В других участках разреза необходимо перестроить коэффициент умножения, но наличие каверн, перекосов зонда и других причин не исключает перескоков на фазу выделителя поперечных волн и, отсюда, невозможность автоматической регистрации интервального времени поперечных волн.

Известен способ повышения надежности регистрации интервального времени поперечных волн выделением сигналов по функции =-заимной корреляции.. Оченидчо, что реализация этого способа наиболее ""-,ô4eêòèâíà на ЭВМ, а устройство, реализующее такой способ, имеет ограниченные логические возможности. В устройстве стробируется район поперечных волн и выделяются моменты переходов фаз волн, Нули и единицы сиг налов заносятся в регистры i"äâèãý, где путем последовательного сдвига выделяют экстремумы оункции взаимной корреляции и далее вычисляют интервальное время поперечной нолны, Применение корреляционного способа выделения сигнала повышает надежность и точность регистрации интервального времени поперечной волны (21

Однако в практике акустичес-кого каротажа этот метод не всегда дает ожидаемые результаты. Поперечная волна часто ограничивается

3-5 периодами колебаний, а стсюда, функция взаимной корреляции будет не явно выраженной, — иногда и совершенно отсутствовать, н то время как по осциллограммам фазокорреляционных диаграмм фазовые линии четко просматриваются. Таким образом„ недостаточная надежность и сложность этого устройства ограничивают его применение, Наиболее близким к предлагаемому является система акустического каротажа, содержащая соединенные кабелем скнажинный прибор и наземную аппаратуру, включающую в себя узлы формирования нременных интервалов от синхроимпульсов до первых и последующих фаз сигналов поперечных волн ближнего и дальнего

106580 3 каналов, узлы вычисления интервальных времен Ь,, at ...,, at. „поперечных волн, реализуюшие все воэможные сочетания разностей временных интервалов, коммутатор, согласуюший каскад, узел памяти, узел сравнения, узел переноса, узел управления и регистратор, где выходы, узлов формирования временных интервалов поперечных волн подсоединены к

° входам соответствуюших узлов вычис- 10 ления интервальных времен поперечных волн, выходы которых через коммутатор и согласуюший каскад подсоединены к узлу сравнения и через узел переноса — к узлу памяти, 15 выход последнего соединен с регистратором, выход узла сравнения соединен с узлом переноса и узлом управления, а узел управления соединен с коммутатором, с узлом сравнения, с узлом формирования временных интервалов поперечных волн и через кабель — со скважинным прибором. (. устройство позволяет выделить 25 несколько временных интервалов по первым, вторым и т.д. фазам сигналов, произвести несколько вычитаний, при различных сочетаниях временных интервалов, автоматически выбрать истинный результат вычи. сления и выдать его на регистратор (3) .

Но в разрезах с сильным затуханием поперечных волн возможны погрешности измерения и сбой системы.

Для вывода системы из сбоя необходимо вмешательство оператора.

Цель изобретения — автоматизация и повышение надежности и точности измерения интервального вре- 40 мени поперечных волн.

Для достижения поставленной цели в систему акустического каротажа, содержашую соединенные кабелем скважинный прибор и наземную аппа- 45 ратуру, включаюшую в себя узлы формирования временных интервалов от синхроимпульсов до первых и последукчцих фаз сигналов поперечных волн ближнего и дальнего каналов, узлы вычисления интервальных времен И,, д|,..., Ь|9я поперечных волн, реализуюшие все возможные сочетания разностей временных интервалов, коммутатор, согласуюший каскад, узел памяти, узел сравнения, узел переноса, узел управления и регистратор, где выходы узлов формирования временных интервалов поперечных волн подсоединены ко входам соответствующих уз- 60 лов вычисления интервальных времен поперечных волн, выходы которых через коммутатор и согласующий каскад подсоединены к узлу сравнения и через узел переноса — к 65 узлу памяти, выход последнего соединен с регистратором, выход узла сравнения соединен с узлом переноса и узлом управления, а узел управления соединен с коммутатором, с узлом сравнения, с узлом формирования временных интервалов поперечных волн и через кабель — ro скважинным прибором, дополнительно введены формирователь временных интервалов продольных волн и вычислитель интервального времени продольних волн, причем формироBBTpJIb временных интервалов продольных, волн соединен с формирователем временных интервалов поперечных волн, с узлом управления и с вычислителем интервального времени продольных волн, а выход последнего соединен с узлом сравнения и с регистратором.

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы акустического каротажа, на фиг. 2 — временные диаграммы работы основных узлов.

Система акустического каротажа состоит из скважинного прибора 1, и наземной аппаратуры 2, соединенных кабелем 3, Наземная аппаратура включает в себя формирователи 4 и 5 временных интервалов от синхроимпульсов до первой и второй фаэ вступлений поперечной волни соответственно, узлы 6-9 вычисления интервальных времен д4 <, at qz д6, д1,, коммутатор 10, спгласуюший каскад 11, узел 12 сравнения, узел 13 переноса, узел 14 памяти, узел 15 управления, регистратор 16, формирователь 17 временных интервалов продольных волн и вычислитель 18 интервального времени продольных волн, где выходы формирователей 4 и 5 подсоединены к входам узлов 6-9, а выходи последних через коммутатор 10 и согласующий каскад 11 соединены с узлом

12 сравнения и узлом 13 переноса, узел 13 переноса подсоединен к узлу 14 памяти, узлу 12 сравнения, узлу 15 управления, который соединен с коммутатором 10, формирователями 4 и 5 и с узлом 12 сравнения, узел 14 памяти соединен с регистратором 16, формирователь 17 временныМ интервалов продольных волн соединен с формирователями

4 и 5 временных интервалов поперечных волн, с узлом 15 управления и с вычислителем 18 интервального времени продольных волн, выход Ко торого соединен с регистратором 16.

Названные узлы могут бить построе— ны по общеизвестным схемам с применением транзисторов и микросхем

I средней интеграции. Система может быть собрана на аналог ::, i элементах, на цифровых или в сочетани

1065803

Рассмотрим принцип работы системы при формировании 4-х временных интервалов по двум фазам, В рабочем положении от скважинного прибора 1 через каротажный кабель 3 на вход наземной аппаратуры 2 через равные промежутки вре мени поступают синхроимпульсы и волновые картины ближнего и даль него каналов (фиг. 2, 19I . Формирователь 17 формирует временные интервалы продольных волн и вычислитель 18 вычисляет интерваль ное время продольных волн ht>, которое поступает на регистратор 16 и узел 12 сравнения.

Выделенные временные интервалы продольных волн поступают в узел

15 управления, который блокирует формирователи 4 и 5 до прихода первых фаз поперечной волны и на выходе формирователей 4 и 5 формируются временные интервалы до первой и второй фаз поперечных волн ближнего 20 и 21 и дальнего

22 и 23 каналов. Сформированные временные интервалы поступают на узлы 6-9, вычисляющие разность четырех различных сочетаний временных интервалов. Результаты вычислений через коммутатор 10 и согласующий каскад 11 поочередно поступают на узел 12 сравнения и узел

13 переноса. Узел 15 управления вырабатывает импульсы 24-27 переключения коммутатора 10 и импульсы

28 опроса узла 12 сравнения.

Яа узел 12 сравнения поступают данные интервального времени продольных волн и информация от узлов

6-9 вычисления интервального времени поперечных волн.

Узел сравнения имеет определенную зону сравнения (зону чувствительности) и если сравниваемые сигналы окажутся близки в пределах зоны чувствительности, узел сравнения выдает импульс 29, который остановит переключение коммутатора

10 и опрос узла 12 сравнения и перепишет информацию (позиция ЗС с согласующего каскада 11 в узел

14 памяти н далее на регистратор 16. данная система представляет следующие преимущества. Интервальное время продольной волны на базе (расстояние между двумя приемниками) в 0,5 м изменяется в зависимости от разреза скважины в пределах от 60 до 350 мкс. Исходя из известного коэффициента отношения скоростей продольных и поперечных волн, равного 1,4-2,2 интервальное время поперечных волн при минимальном времени продольных волн, равном

60 мкс, может изменяться от 108 мкс до 132 мкс,что при приведенном интервальном времени продольных волн, равном 120 мкс, составит

12 мкс. Для максимального интерваль-. ного времени продольных волн, равного 350-мкс, интервальное время поперечных волн будет изменяться в пределах от 630 мкс до 770 мкс или 7003 70 мкс. Таким образом, максимальное отличие интервального времени поперечных волн от приведенного (умноженного на 2) интервального времени продольнЫх волн составит 1 70 мкс. Установив зону чувствительности узла сравнения, равную + 70 мкс, выбираем и регистрируем только истинное значение интервального времени поперечных воли. Предположим, что при выделении фа=; поперечных волн произошел перескок на период. Для ниэкочасто.ноге акустического зонда период поперечной волны составляет порядка 75-100 мкс. В этом случае неличина ошибки превышает зону чувствительности узла сравнения, и коммутатор 10 выберет достоверный результат.Если поперечные волны сильно затухают и выделение их практически невозможно, система выдает ложную информацию, однако с появлением

-волн система восстановится и будет выдавать достоверную информацию.

По сравнению с известными устройствами вычисления интервального времени поперечных волн данная система позволяет полностью автоматизировать процесс вычисления, получать и регистрировать достоверную информацию интервального времени поперечных волн в процессе каротажа.

1065803 (Риг. f

22

Г1 гю

24

_#_

26 г

2У

47ик Р

Составитель Н.Журавлева

Редактор E.Ëóøíèêîâà Техред С. Легеэа Корректор lO Ìàêàðåíêî

Закаэ 11037/47 Тираж 716 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4