Устройство синхронизации аппаратуры акустического каротажа

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 4

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 36372 77/24-25 (22) 26.08.83 (46) 07.0I.86.Áþë. М 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструКторский институт геофизических методов исследования, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) В.О.Цирульников (53) 550.834:622.241 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 296884, кл. G 01 V 1/40, 1969.

Ивакин Б.Н. и др. Акустический метод исследования скважин. М.:

Недра, 1978, с.152-154. (54) (57) УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ

АППАРАТУРЫ AIC ÑÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ КАРОТАЖА, состоящее из скважинной и назем-. ной частей, соединенных между собой геофизическим кабелем, к которому также подключена сеть питания скважинного прибора, при этом наземная часть содержит блок синхронизации и блок управления, состоящий иэ генератора тактовых импульсов и формирователя разнополярных пусковых импульсов, причем вход генератора тактовых импульсов подключен к сети питания скважинного прибора, оба выхода генератора тактовых импульсов соединены с формирователям разнополярных пусковых импульсов, выход ко„„SU„„1203450 А торого подключен к геофизическому кабелю, а скважинная часть состоит . из подключенного к геофизическому кабелю селектора пусковых импульсов и блока возбуждения излучателя трехэлементного зонда, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения кинематических параметров упругих волн за счет уменьшения уровня помех в информационном канале связи в наземной части блок синхронизации выполнен в виде дискриминатора нуля и двух формирователей импульсов синхронизации, первые входы которых соединены соотЮ ветственно с первым и вторым выходами генератора тактовых импульсов блока управления, вторые входы формирователей импульсов синхронизации объединены и через дискриминатор нуля подключены к сети питания скважинного прибора, а в скважинную часть вве- >ы дены дискриминатор нуля и формирова- ф р тель импульсов запуска, первый и вто- р рой входы которого подключены соот,ветственно к первому и второму пМ выходам селектора пусковых импульсов, третий вход формирователя имну.;ьсов запуска соединен с входом селектора пусковых импульсов, а выход формирователя импульсов запуска соединен с входом блока возбуждения излучателя трехэлементного зонда.

4 1 г

Изобретение относится к акустическим методам исследования скважин.

Цель изобретения — повышение точности измерения кинематических параметров упругих волн за счет уменьше ния уровня помех в информационном канале связи.

На фиг.l изображена блок-схема устройства синхронизации; на фиг.2временные диаграммы, иллюстрирующие ее работу.

В наземном пульте 1 устройство синхронизации состоит из блока 2 синхронизации и блока 3 управления, в состав которого входят генератор 4 тактовых импульсов и формирователь 5 разнополярных пусковых импульсов. Блок 2 синхронизации содержит дискриминатор 6 нуля и два формирователя 7 и 8 импульсов синхронизации.

Наземный пульт l соединен геофизическим кабелем 9 со скважинным прибором 10, в состав которого входят селектор 11 пусковых импульсов, блок !2 возбуждения излучателя трехэлементного зонда, дискриминатор 13 нуля и формирователь 14 импульсов запуска.

Устройство работает следующим образом.

При включенном наземном пульте 1 и подаче питания на входы генератора 4 тактовых импульсов блока 3 управления, дискриминатора 6 нуля блока 2 синх"ронизации и дискриминатора 13 нуля поступает напряжение сети питания скважинного прибора 10 (фиг.2, кривая 15). Дискриминаторы 6 и 13 формируют идентичные между собой импульсные последовательности, фронты импульсов которых соответствуют во времени переходу через нуль напряжения сети питания скважинного прибора 10 (фиг.2, кривая 16}.

Генератор 4 тактовых импульсов периодически через заданные временг ные промежутки вырабатывает с привязкой к "Нулю" сети питания две ,последовательности импульсных сигналов (фиг.2, кривые 17 и 18 ), которыми по первому и второму входу запускается формирователь 5 разнополярных пусковых импульсов (фиг.l) .

Сформированные и усиленные по мощности разнополярные пусковые импульсы смешиваются и поочередно цикли

2 чески поступают с выхода формирователя 5 через фантомную схему питания на вход скважинного прибора 10 (фиг.2, кривая 19). В селекторе ll по полярному признаку осуществляется их поканальное разделение.

Если на вход селектора 11 поступает пусковой импульс отрицательной полярности — признак первого

С

2О

40 канала, то в этом случае на его nepвом выходе, связанном с формирователем 14 импульсов запуска, появляется нормированный импульс. Так как основным элементом формирователя 14 в простейшем случае является элемент памяти, например R,g — триггер, то

1 происходит его опрокидывание по

-входу, На выходе формирователя 14 импульсов запуска появляется логический "0" (фиг.2, кривая 20) ° Дискриминаторы 6 и 13 соответственно наземного пульта 1 и скважинного прибора 10 формируют из напряжения сети последовательность импульсов прямоугольной формы, По времени передние фронты выходных импульсов дискриминаторов 6 и 13 соответствуют моментам перехода через нуль синусоидального напряжения сети (фиг.2, кривые

15 и !6 }. Поэтому после опрокидывапериоду напряжения сети, выходным импульсом дискриминатора !3 R,S -триг-. гер формирователя 14 возвращается в исходное состояние. На выходе формирователя 14 снова появляется логическая "!" (фиг,2, кривая 20) ° При этом положительный перепад выделяется входным устройством блока 12 возбуждения излучателя, Происходит возбуждение излучателя трехэлементного акустического зонда, базу которого образуют два приемника давления, В скважину излучаются акустические колебания. которые, пройдя через исследуемую среду, поступают на приемники первоro и второго каналов зонда. Но в этом такте к усилительно-передающему тракту подключен только приемник первого (ближнего ) канала. Поэтому происходит усиление и передача по информационному каналу на наземный пульт 1 сигнала от первого приемника зонда.

Одновременно в наземном пульте выходной импульс первого канала управления генератора 4 тактовых имния, через время, равное одному полу1203450 4 селектора 10 вновь опрокидывается (S-триггер формирователя 14 импуль сов запуска, возвращение которого в исходное состояние, как и в. предыдущем такте, происходит импульсом дискриминатора 13 через промежуток времени, равный полупериоду напряжения сети.

На выходе формирователя 14 импульсов запуска появляется логическая "1" (фиг.2, кривая 20), положительным перепадом которой через блок 12 осуществляется возбуждение излучателя зонда.

Начинается процесс измерения времени распространения упругих волн по второму каналу — 1

За начало отсчета берется импульс синхронизации "Синхр 2", сформированный из положительного перепада на выходе формирователя 8 блока 2 синхронизации наземного пульта 1 при поступлении на его второй вход выходного сигнала дискриминатора 6 нуля (фиг.2, кривая 22), При этом по второму входу также опрашивается формирователь 7 первого канала синхронизации, но его состояние не изменяется. = г 4

3 пульсов (канал формирования пусковых импульсов отрицательной полярности) поступает на вход формирователя 7 импульсов синхронизации, где осуществляется его запоминание, например, 3S -триггером (фиг.2, кривая 21) . Возврат К6 -триггера форми- рователя 7 импульсов синхронизации в исходное состояние выполняется выходным сигналом дискриминатора 6 нуля, через время, равное как и для формирователя 14 импульсов запуска скважинного прибора 10, полупериоду напряжения сети питания. Так как дискриминатор 6 наземного пульта 1 и дискриминатор 13 скважинного прибора 10 работают синхронно и синфаэно, то логическая "1" на выходе формирователя 7 наземного пульта 1 появляется одновременно с логической "1" на выходе формирователя 14 импульсов запуска скважинного прибора 10. Поэтому положительный перепад на выходе формирователя 7 используется как импульс синхронизации первого канала "Синхр.1", от момента появления которого в вычислительном устройстве пульта 1 и происходит отсчет времени распространения упругих волн по первому каналу (от излучателя зонда скважинного прибора через исследуемую среду до ближнего приемника).

Измерение времени г производится при фиксации прихода первых вступлений информационного сигнала. После этого осуществляется такт измерения времени распространения упругих волн по второму каналу зонда г (излучатель — исследуемая средадальный приемник) .

В этом случае на втором выходе генератора 4 тактовых импульсов появляется сигнал управления (фиг. 2, кривая 18 ), который уже запоминается формирователем 8 импульсов синхронизации, выполненным анало гично формирователю 7. На выходе формирователя 8 появляется логический "0" (фиг.2, кривая 22 ). Одновременно выходным пусковым импульсом положительной полярности формирователя 5 блока 3 управления наземного пульта 1 через геофизический кабель 9 запускается второй канал селектора 11 скважинного прибора 10.

Выходным импульсом второго канала

После возбуждения излучателя зонда скважинного прибора 10, через время, зависящее от разноса излучатель — дальний приемник и характеристик окружающей среды, с даль35 него приемника по усилительно-передающему тракту на наземный пульт 1 поступает информационный сигнал, по фиксации прихода первых вступлений которого в вычислительном устройстве пульта 1 происходит измерение времени 1 и вычисление по формуле

45 где (. и 1 — время распространения упругих волн соответственно по первому Сближнему )и второму (дальнему) каналам

50 зонда;

Ь1 — значения интервального времени.

На этом заканчивается один цикл измерений. Далее описанный процесс

В процессе проведения исследований поочередное подключение к измерительно-передающему тракту приемЮ

5 12 ников зонда скваяжнного прибора 10 осуществляется выходными импульсами селектора 11.

Таким образом, принцип работы устройства синхронизации основан на временной привязке к одной и той же фазе напряжения сети питания начала измерительного цикла в двух частях аппаратуры (наземный пульт и скважинный прибор), соединенных кабельной линией связи.

В устройстве синхронизации пусковые импульсы, сформированные в блоке управления наземного пульта, и импульсы момента возбуждения излучателя жестко "привязаны к переходу через нуль синусоидального напряжения сети питания скважинного прибора. Причем возбуждение излучателя задерживается по отношению к пусковому импульсу на одно и то же время — один полупериод питающего напряжения. Это позволяет без передачи со скважинного прибора на наземный пульт импульса момента возбуждения излучателя формировать в блоке синхронизации сигналы, являющиеся началом отсчета времени распространения упругих волн по первому и второму измерительным каналам аппаратуры.

Преимущество предлагаемого устройства синхронизации для аппаратуры акустического каротажа, скважинный прибор которой содержит трех03450 б элементный зонд с измерительной базой, образованной двумя приемниками давления., по сравнению с известным устройством синхронизации

5 для аппаратуры с трехэлементным зондом, содержащем два излучателя и приемник давления, заключается в более высокой точности измерения интервального времени, так как ошибка в фиксации момента перехода питающего напряжения через нуль в наземном пульте и момента запуска излучателя скважинного прибора для обоих каналов измерения времени распространения чпругих волн одна и та же, Поэтому при вычислении интервального времени л1. по формуле (1) ошибка, вызванная фазовыми сдвига:ми при передаче питания с наземного пульта на скважинный прибор по геофизическому кабелю и временной задержки в канале возбуждения излучателя по отношению к нулю питающей сети, отсутствует, При использовании зондов длиной

0,5-1 2 м улучшается соотношение сигнал-помеха в BbIcGKocKOpocTHQM разрезе: повышается точность измерения основного кинематического параметра продольных преломленных волн— интервального времени.

Технико-экономический эффект достигается за счет повышения достоверности и качества получаемой геофизической информации.

fS

Составитель В, Крутин

Редактор А.Сабо Техред 3, Войко Корректор Л Патай

Заказ 8411/48 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ШШ "Патент", r.Óæãîpîä, ул.Проектная, 4