Скважинная цифровая геоакустическая станция

 

Изобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки неоднородностей и может быть использовано в аппаратуре прозвучивания для выявления зон повьшенного з.вукопоглощения, определения элементов их залегания и размеров звукопоглотителей. Целью изобретения является расширение функдиональных возможностей путем визуализации измеряемого параметра среды. Для реализации поставленной цели скважинная цифровая геоакустическая станция снабжена блоком ввода информации, арифметическим устройством, блоками синхронизации и управления, схемой начальной установки, двумя блоками памяти и двумя счетчиками. При перемещений источника и приемника в скважинах производят прозвучивание массива горных пород при неизменном положении их относительно друг друга, накапливая при этом информацию о параметре среды по лучам, в блоке памяти накапливается заданное количество массивов данных о параметре среды при различных положениях источника и приемника в пространстве относительно друг друга, обеспечивая при этом заданное количество лучей просвечивания, пересекающихся в заданных точках межскважинного пространства. Формируется изображение параметра среды по его величине в заданных точках межскважинного пространства на экране ЭЛТ, которое позволяет вьювить особенности акустического поля в межскважинном пространстве и при необходимости дополнить полученную информацию без повторного возвращения к исследован- HbJk скважинам. Станция позволяет обеспечить обработку измеренньсс данных и визуализацию рассчитанного акустического параметра среды сразу на месте проведения полевых работ. Наличие блока ввода информации и арифметического блока позволяет произвести визуализацию акустического параметра среды при различных исходных данных, выбрав экспериментальным путем оптимальные для данного разреза или участка работ условия. 2 ил. (Л N9 00 00

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 4 С 01 Ч 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3834541/24-25 .(22) 02 ° 01.85 (46) 07.07.86. Бюл. Ф 25 (71) Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института разведочной геофизики Научно-производственного объединения "Рудгеофи--зика" (72) П.И. Коваленко, Л,.С. Прицкер и В.И. Шадхин (53) 550.83 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 622024, кл. С 01 V 1/22, 1975.

Авторское свидетельство СССР . Р 881633, кл. G 01 V 1/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1056101, кл. С 01 U 1/00, 1982. (54) СКВАЖИННАЯ ЦИФРОВАЯ ГЕОАКУСТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ (57) Изобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки неоднородностей и может быть использовано в аппаратуре проэвучива" ния для выявления зон повьппенного звукопоглощения, определения элементов их залегания и размеров звукопоглотителей. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем визуализации измеряемого параметра среды. Для реализации поставленной цели скважинная цифровая геоакустическая станция снабжена блоком ввода информации, арифметическим устройством, блоками синхронизации и управления, схемой начальной установки, двумя блоками памяти и двумя счетчиками. При перемещении источника и приемника в скважинах производят прозвучивание массива горных пород при неизменном положении их относительно друг друга, накапливая при этом информацию о параметре среды по лучам, в блоке памяти накапливается заданное количество массивов данных о параметре среды при различных положениях источника и приемника в пространстве относительно друг друга, обеспечивая при этом заданное количество лучей просвечивания, пересекающихся в заданных точках межскважинного пространства, Формируется иэображение параметра среды по его величине в заданных точках межскважинного пространства на экране ЭЛТ, которое позволяет выявить особенности акустического поля в межскважинном пространстве и при необходимости дополнить полученную информацию без повторного возвращения к исследованньй скважинам. Станция позволяет обеспечить обработку измеренных данных и визуализацию рассчитанного акустического параметра среды сразу на месте проведения полевых работ °

Наличие блока ввода информации и арифметического блока позволяет произвести визуализацию акустического . параметра среды при различных исходных данных, выбрав экспериментальным путем оптимальные для данного разреза или участка работ условий.

2 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

f 242881 Изобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки несднородностей и может быть использовано в аппаратуре прозвучива" ния для выявления зон повышенного звукопоглощения, определения зле" ментов их залегания, размеров звукопоглотителей, решения других геологических и инженерных задач в массиве горных пород между сква" жинами.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем визуализации измеряемого пара" метра среды, На фиг.1 приведена функциональная схема скважинной цифровой геоакустической станции;.на фиг.2 — схема размещения пунктов излучения и приема упругих колебаний.

Скважинная цифровая геоакустичес" кая станция(фиг.1) содержит источник 1 и приемник 2 упругих колебаний, генератор 3, устройства управления

4, обработки 5 и регистрации 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, блок 8 ввода информации, арифметическое устройство 9, арифметико-логическое устройство (АЛУ)

10, блоки 11, 1 1.1,...,11.п памяти, счетчики 12, 12.1,...,12.п, блоки .синхронизации 13, управления 14, памяти 15 дисплея, схему 16 начальной установки, генератор 17 число— графический знак и электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 18.

Выход генератора 3 подключен к входу источника 1 упругих колебаний, а вход — к одному иэ выходов устройства 4 управления, другие выходы которого соединены с входами аналогоцифрового преобразователя 7, блоков

1,1, 11.1,...,11.п памяти и устройство 5 обработки, один выход которого подключен к входу устройства 4 управления, второй — к входу арифметического устройства 9, третий— к входу устройства 6 регистрации, а второй вход соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 7, к второму входу которого подключен выход приемника 2 упругих колебаний.

Выходы блока 8 ввода информации подключены к входу арифметического устройства 9 и к входу блока 13 синхронизации, первый выход которого соединен с входом схемы 16 начальной установки, а второй — e входом блока 14 управления, выход которого подключен к входу каждого счетчика

12,12.1,...,12.п выход каждого из которых соединен с вторым входом соответствующего блока 11,11.1,..., 11,п памяти. Выход схемы 16 начальной установки подключен к входу каждого счетчика 12, 12. 1,...,1 2.n,Третий вхоц каждого блока 11.11.1,..., 11.п памяти подключен.к выходу ариф>0 метического устройства 9, а выход— к входу арифметико-логического устройства 10, выход которого соединен с входом блока 15 памяти дисплея, выход которого через генератор 17 !

5 число-графический знак подключен к входу ЭЛТ 18.

Количество блоков 11,11.1,..., 11.п памяти и счетчиков 12,12.1,..., 12,п определяется требованием к ко20 личеству лучей просвечивания, которые должны пересекаться в каждой точке среды между скважинами, где требуется определить искомый пара-. метр.

2 В качестве источника 1 и приемника 2 упругих колебаний могут быть использованы магнитострикционный и пьезокерамический преобразователи соответственно. Генератор 3 может быть выполнен в виде коммутируемого генератора. Устройство 4 управления и блок 14 управления могут быть изготовлены в виде набора формирователей импульсов. Устройство 5 обработки может включать в себя сумматор и ячейку памяти.

АЦП 7, блоки 11;11.1,...,11.п памяти, блок 15 памяти дисплея, счетчики 12,12.1,...,12.п, схема 16 начальной установки, блок 13 синхронизации, генератор 17 число — графический .знак и ЭЛТ 18 могут быть выполнены на основе известных стандартных

44 узлов и элементов.

В качестве арифметического устройства 9 и АЛУ 10 может быть исполь:зована мини-3ВМ, например, "Элек. троника-60".

Блок 9 ввода информации может содержать клавиатуру и электронные узлы для преобразования служебной информации, полученной до проведения межскважинного прозвучивания по данным бурения, инклинометрии и др., ." и ввода ее в арифметическое устройство 9. Устройство 6 регистрации может включать просмотровое устройство

1?42881

45 50

55 (осциллограф или специально разработанное, например,для сейсмической станции СНЦ-1) и магнитный регистратор.

Скважинная цифровая геоакустическая станция работает следующим образом.

В АЛУ 1О задают критерий выбора информации в точке среды по величинам измеренных параметров по лучам просвечивания. Например, может быть выСрана средняя величина параметра, измеренного по различным пересекающимся в пространстве лучам. В качестве примера рассмотрим получение информации о величине параметра в точке между скважинами по трем пересекающимся лучам. Количество блоков памяти и счетчиков в этом случае будет по три (11,11.1,11.2 и 12, 12.1, 12.2 соответственно). С помощью блока ввода информации 8 в арифметическое устройство 9 вводят величины расстояний между пунктами возбуждения и приема упругих колебаний, уровень излучения источника

1 на минимальном заданном расстоянии от излучающей поверхности и другую информацию, необходимую для расчета коэффициентов звукопоглощения или скорости распространения упругих колебаний.

Опускают в скважины источник 1 и приемник 2 упругих колебаний и устанавливают их в пунктах 2-9 и 1-1 соответственно в скважинах II u (фиг.2). По команде оператора устройство 4 управления формирует импульсы управления, которые поступают в генератор 3. Последний формирует сигнал возбуждения источника Упругие колебания, созданные источником 1, проходят массив горных пород и поступают на вход приемника 2, который преобразует упругие колебания в электрические. Электрический сигнал, усиливается и поступает на вход АЦП 7, который по команде устройства управления преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму, и далее в устройство 5 обработки, где он суммируется с накопленной в ячейке памяти информацией. При первой реализации суммирование производится с информацией в виде нулей.

В устройстве 5 обработки закодированная информация накапливается до тех пор, пока не будет накоплен полезный сигнал, превышающий по.уровню

5 !

О !

35 шум. В процессе накопления сигнала в ячейке памяти устройства 5 обработки информация поступает на просмотровое устройство для визуального контроля за качеством накопленной информации.

При получении полезного сигнала из устройства 5 обработки в устройство 4 управления поступает сигнал, по получении которого устройство 4 управления вырабатывает импульсы управления, поступающие на входы устройства 5 обработки генератора 3 и блоков 11,11.1,11.2 памяти. Генератор 3 отключается, и источник 1 прекращает возбуждение упругих колебаний в среде. Устройство 5 обработки передает накопленную информацию в устройство 6 регистрации и в арифметическое устройство 9. В устройстве б регистрации закодированная информация преобразуется в аналоговую форму для предварительного визуального просмотра и записывается в требуемой форме.

В арифметическом устройстве 9 поступившая информация об измеренной величине (амплитуда сигнала или время его вступления) и служеб-. ная информация, введенная предварительно, обрабатываются для получения, например, величины коэффициента поглощения. Эта информация в закодированном виде передается для запоминания в блок 11 памяти по адресу О. Затем источник 1 и приемник 2 устанавливают в пунктах

2-10 и 1-2 в скважинах II u I соответственно и операции повторяют,запоминая полученную при этом информацию в блоке 11 памяти по адресу 1.

Перемещение источника 1 и приемника 2 и запоминание в блоке 11 памяти полученной информации осуществляют до тех пор, пока приемник 2 не достигнет нижнего заданного пункта или забоя скважины I. В блоке 11 памяти будет накоплен массив чисел, соответствующих параметру среды по параллельным лучам прозвучивания (для рассматриваемого примера). Затем меняют положение источника 1 и приемника 2 друг отно-, сительно друга, установив иХ, например, в пунктах 2-1 и 1-9 в скважинах II u. I соответственно.

Проводят прозвучивание массива горных пород, перемещая источник 1

1 242881 и приемник 2 в скважинах II u I со- ответственно при неизменном положении их друг относительно друга и накапливая при этом информацию о па» раметре среды по лучам прозвучивания в блоке 11.1 памяти, начиная с адреса О. При этом будет накоплен второй массив данных при другом положении источника 1 и приемника 2 друг относительно друга. После этого аналогично накапливают третий массив данных в блоке 11.2 памяти с адреса О, помещая вначале источник 1 и приемник 2, например, в

15 пункты 2-9 и 1-9 в скважинах II u I соответственно. Таким образом, можно накопить заданное количество массивов данных о параметре среды при различных положениях источника 1 и приемника 2 в пространстве друг относительно друга, обеспечить при этом заданное количество лучей просвечивания, пересекающихся в заданных точках межскважинного прост- 2» ранства.

Далее формируют иэображение параметра среды по его величинам в заданных точках межскважинного пространства на экране ЭЛТ 18.

Рассмотрим этот процесс на примере точки К, находящейся на пересечении лучей: просвечивания (1-8)(2-16), (1-10) †(2-2), (1-9) †(2-9), которая является второй точкой в линии (1-9)-(2-9) между скважинами

I u II (фиг.2). По команде оператора блок 8 ввода информации импульсом запускает блок 13 синхронизации, . который выдает сигнал в схему 16 начальной установки и блок 14 управления. Схема 16 начальной установ. ки в соответствии с полученной командой устанавливает в счетчиках

12, 12.1, 12,.2 начальные адреса

45 хранения информации в соответствии с алгоритмом работы блоков памяти, а блок 14 управления выдает команду блокам 11,11.1 и 11.2 памяти через счетчики 12, 12.1 и 12.2 на считывание информации. Для точки К адреса считывания при трех пересекающихся в ней лучах просвечивания будут следующие .(фиг.2); блок 11 памяти— адрес 7; блок 11. 1 памяти — адрес 1; блок 11.2 памяти — адрес О.

В указанных адресах хранится информация о величине параметров среды по тем лучам прозвучивания, которые пересекаются в точке К. Информация нз блоков 11, 11.1 и 11.2 памяти поступает в АЛУ 10, где производится ее обработка в соответствии с заданным алгоритмом. Так, например, может быть вычислена средняя величина параметра среды, которая и будет присвоена точке К. Эта вычисленная в АЛУ 1 О величина параметра среды точки К между скважинами I u II далее поступает в блок 15 памяти дисплея. Аналогично вычисляются значения параметров среды в других точках линии (1-6)-(2-6). После этого по командам блока 14 управления производится накопление информации в блоке 15 памяти дисплея для второй линии (1-7)-(2-7). Перед этим блок 13 синхрсниэации через схему 16 начальной установки устанавливает в счетчиках 12, 12.1 и 12.2 требуемые на— чальные адреса. Информация, накопленная в блоке 15 памяти дисплея в требуемом объеме, преобразуется генератором 17 число-графический знак и высвечивается на экране ЭЛТ 18.

При этом горизонтальные линии (фиг.2) на плоскости прозвучивания будут соответствовать строкам изображения. Таким образом, на экране ЭЛТ

18 будет визуализирован накопленный в блоке 15 памяти дисплея массив величин„ соответствующих параметру среды„ в виде точек, пятен и др .

Полученное изображение параметра среды позволит сразу после выполнения прозвучивания выявить особенности акустического поля в межскважинном пространстве и при необходимости дополнить полученную информацию без повторного возвращения в дальнейшем к исследованным скважинам для получения дополнительных данных.

Для выбранного шага перемещения источника 1 и приемника 2 устанавливают соответствующие начальные адреса в счетчиках 12,12.1,...,12.п.Предлагаемая станцияпо сравнениюс известной позволяет обеспечить обработку измеренных данных и визуализацию рассчитанного акустического параметра среды сразу на месте проведения полевых работ. Полученная информация позволит целенаправленно продолжить проводимые работы, провести детализацию в требуемых зонах, произвести предварительную оценку полевых материалов, значительно уско1 24 288 1 рить проведение полевых работ. На- r личие блока ввода информации и ариф- у метического блока позволяет проиэ- P вести визуализацию акустического па- ч раметра среды при различных исход- 5 р ных данных (уровень излучения звуко- н ваго давления источника, учет погреш- м ностей установки скважинных снарядов б и др.), выбрав экспериментальным пу- к тем оптимальные для данного разреза 10 ц или участка работ. Исключается пол- У ностью влияние интерпретатора на ре- б эультаты обработки. Оперативная ви- х зуализация измеренного параметра п исключает необходимость проведения 15, п повторных исследований в тех же сква. м жинах, что сопряжено с потерями в времени. т

Формула изобретения

Скважинная цифровая геоакустическая станция, содержащая источник и приемник упругих колебаний, генератор, устройства управления, обработки и регистрации и аналого-цифровой преобразователь, причем вход источника упругих колебаний -подключен к, выходу генератора, выход приемника упругих колебаний соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу устройства обработки, к выходам которого подключены входы устройств регистрации и управления, выходы последнео подключены к входам генератора, стройства обработки и аналого-цифового преобразователя, о т л иа ю щ а я с я тем, что, с целью асширения ее функциональных воэможостей путем визуализации иэмеряеого параметра среды, она снабжена лаком ввода информации, арифметичесим устройством, блоками синхронизаии и управления, схемой начальной становки, по крайней мере двумя локами памяти и двумя счетчиками,выод каждого из которых подключен к ервойу входу соответствующего блока амяти, последовательно соединенныи арифметико-логическим устройстом,блоком памяти дисплея, генераором число — графический знак и электронно-лучевой трубкой, причем вы20 ходы блока ввода информации подключены к входу арифметического устройства и входу блока синхронизации, выходы которого.подсдединены к входам схемы начальной установки и блока

25,управления, выходы последнего -подключены к входу каждого счетчика, к второму входу каждого из которых подключен выход схемы начальной установки, к, вторым входам каждого иэ блоков памяти подключен выход уст- ройства управления, к третьим входам — выход арифметического устройства, а выходы каждого блока памяти соединены с входом арифметикологического устройства.

1242881

1 е- У»:— ,р 10 . ,7»- 11«- )

fy «с — 12».

5» — 1Х»:—

У е — 14-в:—

7 е- 15 8 - 16 У»:— 17»:-Щ Ъ

13 . ф ец ц 1-/7

1 rb 4 Ъ

Пункты щжущГнО7. лрмжмни 7 цюг. Г

Пункть ,а жещгжу ислю иiажо f

Н. Егорова

Редактор

Заказ 3700/44 Тир.аж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

0+- 11 « 2+- 17 - —

4»-;- 15 +-17 О»-: — 1Составитель Н. Журавлева

Техред М.Коданич Корректор Л. Патай