Устройство для акустического каротажа скважин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН, содержащее соединенные каротажным кабелем скважинг. ный прибор и наземную аппаратуру, включающую в себя узел связи с кабелем , блоквыделения синхроимпульсов, измеритель амплитуды сигнала и кодирующий блок, при этом выход блока связи с кабелем соединен с информационными входами измерителя амплитуды сигнала и блока выделения синхроимпульсов , выход измерителя амплитуд соединен с выходом аппаратуры и с информационным входом кодирующего блог ка, а выход блока выделения синхроимпульсов - с запускающими входами измерителя амплитуды сигнала и кодирующего блока, скважинный прибор .включает в себя излучатель акустических сигналов, формирователь токовых импульсов и включенные последов«(г тельно приемник.акустических сигналов , аттенюатор, усилитель и .блок связи с кабелем, при этом у формирователя токовых импульсов первый выход связан с излучателем акустических сигналов , второй - с пе.рпым входом, а вход . - с первым выходом блока связи с кабелем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и помехозащищенности измерения динамических и кинематических параметров сигналов при акустическом каротаже, в наземную аппаратуру дополнительно введены формирователь импульсов сдвига, сдвигающий регистр и селектор-мультиплексор , а в скважинньй прибор дополнительно введены формирователь ючпульсов сдвига, сдвигающий регистр и запоминающее устройство, при этом в скважинном приборе у формирователя (Л импульсов сдвига вход соединен с первым выходом блока связи с кабелем, а вьпсод - с синхронизирующим входом регистра сдвига, у которого информационный вход связан с вторым выходом формирователя токовых импульсов, а у запоминающего устройства управлякядий СП вход соединен с вторым выходом блока связи с кабелем, входные шины - с вы4 ходом регистра сдвига, а выходные СО QD шины - с управляющими входами аттенюатора , а в наземной аппаратуре вход формирователя импульсов сдвига связан с источником питающего напряжения, а выход - с синхровходом регистра сдвига , адресные шины селектора-мультиг плексора соединены с выходом кодирующего блока, информационные шины - с выходами регистра сдвига, а выход его соединен с вторым входом блока связи с кабелем, при этом информационный вход сдвигающего регистра связан с выходом блокавьделения синхроимпульсов .i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4р!> С 01 Ч 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3661996/24-25 (22) 15.11.83 (46) 23.05.85. Бюл, В 19 (72) А,Ф. Башкеев и А,Д. Федосеев (7 11 Волжское отделение Инс титута г еологии и разработки горючих ископаемых (53) 553. 83 (088 ° 8) (56) 1. Патент США Ф 417?250, кл. 340-155, опублик.1980, 2. Патент США У 4140994, кл. 340-155, опублик, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

11 684480, кл. С 01 Ч 1/40, 1977.

4. Патент США У 3322229, кл. 181-5, опублик.1967 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИ 1ЕСКОГО KAPOTARA СКВАЖИН, содержащее соединенные каротажным кабелем скважин-... ный прибор и наземную аппаратуру, включающую в себя узел связи с кабелем, блок выделения синхроимпульсов, измеритель амплитуды сигнала и кодирующий блок, при этом выход блока связи с кабелем соединен с информационными входами измерителя амплиту" ды сигнала и блока выделения синхроимпульсов, выход измерителя амплитуд соединен с выходом аппаратуры и с информационным входом кодирующего бло-. ка, а выход блока выделения синхроимпульсов — с запускающими входами измерителя амплитуды сигнала и кодирующего блока, скважинный прибор включает в себя излучатель акустических сигналов, формирователь токовых импульсов и включенные последова-. тельно приемник. акустических сигналов, аттенюатор усилитель и . блок связи с кабелем, при этом у формирователя токовых импульсов первый

„„SU„„1157499 A выход связан с излучателем акустических сигналов, второй — с первым входом, а вход . — с первым выходом блока связи с кабелем, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехозащищенности измерения динамических и кинематических параметров сигналов при акустическом каротаже, в наземную аппаратуру дополнительно введены формирователь импульсов сдвига, сдвигающий регистр и селектор-мультиплексор, а в скважинный прибор дополнительно введены формирователь импульсов сдвига, сдвигающий регистр и запоминающее устройство, при этом в скважинном приборе у формирователя импульсов сдвига вход соединен с первым выходом блока связи с кабелем, а выход — с синхронизирующим входом регистра сдвига, у которого информационный вход связан с вторым выходом формирователя токовых импульсов, а у запоминающего устройства управляющий вход соединен с вторым выходом блока связи с кабелем, входные шины " с выходом регистра сдвига, а выходные шины — с управляющими входами аттенюатора, а в наземной аппаратуре вход формирователя импульсов сдвига связан с источником питающего напряжения, а выход — с синхровходом регистра сдвига, адресные шины селектора-мульти-. плексора соединены с выходом кодирующего блока, информационные шины — с выходами регистра сдвига, а выход его соединен с вторым входом блока связи с кабелем, при этом информационный вход сдвигающего регистра связан с выходом блокавыделения синхроимпульсов.

) )57499

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин акустическим методом.

Известна аппаратура для акустического каротажа, в которой коэффициент усиления в скважинном снаряде регулируется автоматически путем подачи сверху сигнала в виде постоянного напряже,ния получающегося в результате сравнения амплитуды, пришедшего на по- 10 верхность сигнала с опорным уровнем ()3.

Недостатком устройства является невозможность производить количест)венные измерения динамических пара) метров акустического сигнала, так как отсутствует информация о коэффициенте передачи, установленном в данный момент времени.

Известно также устройство,в кото- 20 ром для расширения динамического диапазона канала передачи в скважинном снаряпе применена мгновенная дискретная регулировка усиления, при которой коэффициент передачи скачком уменьшается в два раза при достижении амплитудой сигнала заданного порогового уровня ) 21.

Недостатком устройства является трудность в восстановлении на поверхности первоначальной формы сигнала, вследствие чего количественные измерения его динамических параметров оказываются невозможными, Известно также устройство для акустического каротажа скважин, прин цип работы которого заключается в том, что в нем. для дистанционного измерения с поверхности коэффициента усиления в скважинном снаряде вниз

40 посылается дополнительный импульс.

Внизу отрезок времени между этим импульсом в момент излучения акустического сигнала преобразуется в постоянное напряжение, которое и управляет коэффициентом передачи усилителя (31.

Недостатком данного устройства является аналоговый принцип регулирования коэффициента передачи, характеризующийся низкими линейностью, помехоустойчивостью и термостабильностью, вследствие чего истинный коэффициент усиления известен с большой погрешностью. 55

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство каротажа скважины, содержащее соединенные каротажным кабелем скважинный прибор и наземную аппаратуру, включающую в себя узел связи с кабелем, блок выделения синхроимпульсов, измеритель амплитуды сигнала и кодирующий блок, при этом выход блока связи с кабелем соединен с информационными входами измерителя амплитуды сигнала и блока выделения синхроимпульсов, выход измерителя амплитуд соединен с информационным входом кодирующего блока, а выход блока выделения синхроимпульсов — с запускающими измерителя амплитуды сигнала и кодирующего блока, скважинный прибор включает в себя излучатель акустических сигналов, формирователь тактовых импульсов и включенные последовательно приемник акустических сигналов, аттенюатор, усилитель и блок связи с кабелем, при этом у формирователя токовых импульсов первый выход связан с излучателем акустических сигналов, второй — с первым входом, а вход — с первым выходом блока связи с кабелем.

В скважинном снаряде между приемником и усилителем стоит аттенюатор, состоящий из нескольких последовательно соединенных ячеек, каждая из которых включается в цепь при помощи реле управляемого с поверхности по отдельной жиле °

Автоматическое переключение реле осуществляется кодирующим устройством в зависимости от соотношения амплитуды принимаемого сигнала с двумя опорными уровнями постоянного напряжения °

Один из них соответствует максимально возможному неискаженному сигналу, который может быть передан на поверхность, а другой — минимально допускаемому, при котором отношение сигнала к шумам в линии связи еще.не выходит за допустимые пределы, В зависимости от соотношения амплитуды принимаемого сигнала с этими порогами вниз подается соответствующая комбинация сигналов для включения реле. Изменение этой комбинации происходит до тех пор, пока амплитуда пришедшего сигнала не окажется в заданном интервале (4).

Недостатком известной системы является то, что для ее реализации требуется увеличение числа жил в кабеле, в наземной аппаратуре вход формиро-: вателя импульсов сдвига связан с источником питающего напряжения, а выход — с синхровходом регистра сдвига, адресные шины селекторамультиплексора соединены с выходом кодирующего блока, информационные шины — с выходами регистра сдвига, а выход его соединен с вторым входом блока связи с кабелем, при этом информационный вход сдвигающего регистра соединен с выходом блока выделения синхроимпульсов.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства: на фиг, 2 временные диаграммы на выходах основных блоков.

Схема включает в себя наземную аппаратуру 1, скважинный снаряд 2, каротажный кабель 3, блок 4 связи с кабелем, блок 5 выделения синхроимпульсов, измеритель 6 амплитуды сигнала, кодирующее устройство 7, формирователь 8 импульсов сдвига, сдвигающий регистр 9, формирователь 10 импульсов сдвига, сдвигающий регистр

11, генератор !2 токовых импульсов излучатель 13 акустических сиг- . налов, селектор-мультиплексер 14, блок 15 связи с кабелем, запоминающее устройство 1Ь, аттенюатор 17, приемник 18 акустических сигналов и усилитель 19.

Устройство работает следующим образом.

Г!ришедшие в наземную аппаратуру

1 из скважинного снаряда 2 по каротажному кабелю 3 акустический сигнал и синхроимпульсы отделяются в блоке 4 связи с кабелем от напряже-. ния питания и поступают в блок 5 выделения синхроимпульсов, Эти импульсы в скважинном снаряде 2 вырабатываются генератором 12 тактовых импульсов путем деления частоты питающей сети, поэтому они жестко связаны с ней по фазе и соответствуют, например, переходу через ноль (фиг.2,. эпюры 20 и 21), Выделенные и сформированные по длительности в блоке 5 синхроимпульсы 22 поступают на запуск измерителя 6 амплитуды сигнала и кодирующего устройства 7.

Напряжение питания, подаваемое через блок 4 связи с кабелем в скважинный снаряд 2, подается также на формирователь 8 импульсов сдвига, представляющий собой компаратор с порогом срабатывания несколько мень3 1157499

4 так как каждая ячейка аттенюатора управляется отдельно, (!елью изобретения является повышение точности и помехозащищенности измерения динамических и кинемати5 ческих параметров сигналов при акустическом каротаже.

Ноставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее соединенные каротажным кабелем скважинный прибор и наземную аппаратуру, включающую в себя узел связи с кабелем, блок выделения синхроимпульсов, измеритель амплитуды сигнала и кодирующий блок, в которой выход

15 блока связи с кабелем соединен с информационными входами измерителя амплитуды сигнала и блока выделения синхроимпульсов, выход измерителя амплит- д соединен с выходомаппарату20 ры и с информационным входом кодирующего устройства, а выход блока выделения синхроимпульсов — с запускающими входами измерителя амплитуды сигнала и кодирующего блока, а .скважинный

25 прибор включает в себя излучатель акустических сигналов, формирователь токовых импульсов и включенные последовательно приемник акустических сигналов, аттенюатор, усилитель и блок связи с кабелем, при этом у фор-30 мирователя токовых импульсов первый выход связан с излучателем акустических импульсов, второй — с первым входом, а вход — с первым выходом блока связи с кабелем, в cKBBKHHHbiH H 35 дополнительно введены формирователь импульсов сдвига, сдвигающий регистр и запоминающее устройств, в наземную аппаратуру дополнительно введены формирователь импульсов сдвига, сдвигаю40 щий регистр, и селектор-мультиплексер, а в скважинный прибор дополни-. тельно введены формирователь импульсов сдвига, сдвигающий регистр и запоминающее устройство, при этом в 45 .скважинном приборе у формирователя импульсов сдвига вход соединен с первым выходом блока связи с кабелем, а выход — с синхронизирующим входом регистра сдвига, у которого информа- 50 .ционный вход соединен с вторым выходом формирователя токовых им г пульсов, а у запоминающего устройства управляющий вход соединен с вторым выходом блока связи с кабе- 55 лем, входные шины — с выходом регистра сдвига, а выходные шины — с управляющими входами аттенюатора, а

1157499

5 гиим амплитуды питающей сети (эпюры

20 и 23), Получающиеся на его выходе импульсы 23, поступают на синхровход сдвигающего регистра 9. При этом в момент подачи на его информационный 5 вход синхроимпульса в первую ячейку записана единица, которая затем, с частотой сети, начинает сдвигаться по разрядам. На выхоцах регистра при этом появляются импульсы, задержанные 10 друг относительно друга на период напряжения питания (эпюры 24-26).

Точно такая же су ема, состоящая из формирователя 10 сдвигающих импульсон и сдвигающего регистра II t5 собрана в скважинном снаряде 2.

Отличие в работе этих схем может состоять только в том. что порог срабатывания формирователя 10 импульсов сдвига, для увеличения помехоустой- 20 чивости, может быть выбран ниже, чем в формирователе 8 импульсов сдвига, Таким образом, на поверхности и в скважпнном снаряде импульсы на одноименных выходах шинах сдвигающих ре- 25 гистров 9 и !1 (эпюры 24-26 и 27-29) совпадают по времени, так как запись единицы в их первые разряды происходит по команде, поступающей с одного и того же блока 12 формирования токо- 3g вых импульсов, возбуждаемый излучатель !3, а сдвиг ее по разрядам происходит синхронно с частотой питающей сети (эпюры 22 и 30 ).

Выходы сдвигающегo регистра 9 соединены с информационными входами селектора-мультиплексора 14, при этом на выход последнего проходит сигнал с той информационной шины, номер которой совпадает с числом, присутствующим на его, адресньгх шинах. Этот выходной сигнал через блок 4 связи с кабелем, в полярности, противоположной синхроимпульсам (эпюра 21) поступает вниз, где отделяется в бло- ке 15 связи с кабелем от остальных сигналов и подается затем на синхровход запоминающего устройства 16, ко-, торое по его команде запомнит ту кодовую комбинацию, которая существует в данный момент времени на его входах.

Выходные шины запоминающего устройства 16 связаны с управляющими входами аттенюатора 17, коэффициент передачи которого зависит от кода на них ° Таким образом, изменяя кодовую . комбинацию на адресных шинах селектора"мультиплексора 14 можно менять коэффициент передачи сигнала с приемника акустических сигналов 18 на вход усилителя 19, Сигнал, усиленный в нем через блок связи с кабелем 15 и каротажный кабель 3, поступает на поверхность, где в измеритель 6 амплитуды сигнала измеряются его динамические характеристики.

Напряжение с выхода измерителя 6 амплитуды сигнала прямо пропорциональное амплитуде или энергии измеряемой волны, подается на входы кодирующего устройства 7, где оно сравнивается с опорными напряжениями

Л„„„„ и А ц, равные соответственно максимально и минимально допустимой величине принимаемого сигнала, Кодирующее устройство работает следующим образом.

Если входной сигнал меньше А мин кодовая комбинация на вьгходе кодирующего устройства начинает каждые несколько тактов увеличиваться на единицу, а если больше А„„у ;уменьшается.

Соответственно начинает изменяться и номер шины сдвигового регистра 9, с которой сигнал проходит на выход селектора-мультиплексора 14, Импульс с выхода селектора-мультиплексора 14, через блок 4 связи с кабелем поступает затем в скважинный снаряд и вызывает запись определенного числа в запоминающем устройстве 16.

Порядок подключения управляющих шин аттенюатора 17 к выходам запоминающего устройства 16 выбран таким, чтобы при увеличении числа на выходе кодирующего устройства 7 происходило уменьшение затухания в аттенюаторе, При такой коммутации процесс регулирования продолжается до тех пор, пока амплитуда выходного сигнала не окажется в интервале между макс H A мин

Использование предлагаемого устройства позволяет организовать автоматическую дискретную регулировку коэффициента усиления сигнала в скважинном снаряде без увеличения числа жил в каротажном кабеле. Благодаря этому значительно расширяется динамический диапазон, в котором Может быть передан сигнал на поверхность, а следовательно, увеличена точность измерения его динамических характеристик.!

157499 ись

1157499

22

Составитель Н. Журавлева

Техред Ж. Кастелевич Корректор И. Самборская

Редактор А. Шандор

Заказ 33б4/45

Тирам 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

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