Скважинная цифровая геоакустическая станция

 

Изобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки : подземных неоднородностей и может быть использовано в аппаратуре прозвучивания для решения ряда геологических задач в массиве горных пород между скважинаьш. Целью изобретения является повьшение разрешающей способности путем увеличения эффективности использования измеренных параметров упругих колебаний для их визуализации . Введенные в устройство узлы и блоки и их связи между собой и с известными узлами и блоками обеспечивают накапливание в дополнительном блоке памяти дисплея дополнительного массива данных о параметрах среды и точках, которые ранее не использовались , хотя информация о величине параметра среды имелась. Использование дополнительной информации при визуализации параметра среды позволяет повысить разрешающук) способность метода прозвучивания и более точно оценить границы неоднородности. 2 ил. (О (Л 0 ю о со ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИА)1ИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (5D4 1 V 1/40

Ф-РГРК. : (1 Ъ . 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3973678/31-25 (22) 10.11.85 (46) 30.07.87. Бюп. В 28 (71) Казахский государственный университет им.С.M.Kèðoâà и Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института разведочной геофизики Научно-производственного объединения "Рудгеофизика" (72) В.И.Кантемиров, П.И.Коваленко и В.И.Шадхин (53) 550.83 (088.8) (56), Авторское свидетельство СССР

Ф 881633, кл.G 01 Ч 1/00, 1980., Авторское свидетельство СССР

У 1056101, кл-. G 01 V 1/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1242881, кл. G 01 V 1/40, 1985, (54) СКВАЖИННАЯ ЦИФРОВАЯ ГЕОАКУСТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ (57) Изобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки

„„SU;„, 1327032 подземных неоднородностей и может быть использовано в аппаратуре прозвучивания для решения ряда геологических задач в массиве горных пород между скважинами. Целью изобретения является повышение разрешающей способности путем увеличения эффективности использования измеренных параметров упругих колебаний для их визуализации. Введенные в устройство узлы и блоки и их связи между собой и с известными узлами и блоками обеспечивают накапливание в дополнительном блоке памяти дисплея дополнительного массива данных о параметрах среды и точках, которые ранее не использовались, хотя информация о величине параметра среды имелась. Использование дополнительной информации при визуализации параметра среды позволяет повысить разрешающую способность метода прозвучивания и более точно оценить границы неоднородности. 2 ил.

132703

Иэобретение относится к устройствам для сейсмоакустической разведки подземных неоднородностей и может быть использовано в аппаратуре прозс вучивания для выявления зон повышенного звукопоглощения, определения элементов их залегания, размеров звукопоглотителей, решения других геологических и инженерных задач в масси- ið ве горных пород между скважинами.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности путем увеличения эффективности использования измеренных параметров упругих ко- ir лебаний для их визуализации.

На фиг. 1 приведена функциональная схема скважинной. цифровой геоакустической станции; на фиг. 2 — схема размещения пунктов излучения и прие- 20 ма упругих колебаний.

Скважинная цифровая геоакустическая станция (фиг,1) содержит источник 1 и приемник 2 упругих колебаний, генератор 3, устройства управления 4, 25 обработки 5 и регистрации 6, аналого-. цифровой преобразователь (АЦП) 7, блок 8 ввода информации, арифметическое устройство 9, арифметико-логическое устройство (АЛУ) 10, блоки 11, до

11; 1 и 11.2 памяти, счетчики 12, 12,1 и 12.2, блоки синхронизации 13, управления 14, памяти дисплея 15 и 16, схему 17 начальной установки, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 18, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 19, первый переключатель 20, второй переключатель 21 и блок 22 синхронизации дисплея.

Выход генератора 3 подключен к входу источника 1 упругих колебаний, а вход — к одному из выходoB устройства 4 управления, другие выходы которого соединены с входами АЦП 7, блоков 11, 11.1 и 11.2 памяти и устройс- 4Б тва 5 обработки, первый выход которого подключен к входу устройства 4 управления, второй — к. входу арифметического устройства 9, третий — к входу устройства 6 регистрации, а второй 0 вход соединен с выходом АЦП 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 17 начальной устрановки, второй — с входом блока 14 управления, а третий — с первым входом первого, переключателя 20, второй вход которого подключен к выходу АПУ., 10, а выходы — к входам блоков 15 и 16 памяти дисплея, выходы которых соединены с первым и вторым входами второго переключателя 2 1, третий вход которого подсоединен к выходу блока 22 синхронизации дисплея, а выход — к входу

ЦАП 18, выход которого подключен к входу ЭЛТ 19. Другие выходы блока 22 синхронизации дисплея соединены с вхо" дами ЦАП 18 и ЭЛТ 19. Выход блока 14 управления подключен к входу каждого из счетчиков 12, 12.1 и 12.2, выход каждого из которых соединен с вторым входом соответствующего блока 11,11.1 или 11.2 памяти. Выход схемы 17 начальной установки подключен к входу каждого из счетчиков 12, 12.1 и 12.2.

Третий вхор, каждого из блоков 11, 11 1.и 11.2 памяти подключен к выходу арифметического устройства 9, а выход к входу АЛУ 10.

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,а также блок 22 синхронизации дисплея могут быть изготовлены в виде набора формирователей импульсов.

Устройство 5 обработки может включать в себя сумматор и ячейку памяти.

АЦП 7, блоки Ii, 11 l и 11.2, памяти, счетчики 12, 12.1 и 12,2 блок

13 синхронизации блоки 15 и 16 памяти дисплея, схема 17 начальной установки, ЦАП 18, ЭЛТ 19, первый 20 и второй 21 переключатели могут быть выполнены на основе известных стандартных узлов и элементов.

В качестве арифметического устройства 9 и АЛУ 10 может быть использована мини ЭВИ, например типа "Электроника-60" °

Блок 8 ввода информации может содержать клавиатуру и электронные узлы для преобразования служебной информации, полученной до проведения межскважинного просвечивания, например, по данным бурения или инклинометрии и др. и ввода ее в арифметическое устройство 9.

1327032

Устройство регистрации 6 может включать просмотровое устройство (осциллограф или специально разработанное, .например, для сеймической станции СНЦ-1, СНЦ-3) и магнитный регистратор.

Скважинная цифровая геоакустичес кая станция работает следующим образом. 10

В АЛУ 10 задают критерий выбора информации в точке среды по величинам измеренных параметров по лучам просвечивания, включающим указанную точку среды. Например, может быть выбрана средняя величина параметра.

При этом используют значения параметров среды, вычисленные по трем пересекающимся в точке между скважинами лучам просвечивания. С помощью блока

8 ввода информации в арифметическое устройство 9 вводят величины расстояний между пунктами возбуждения и при— ема упругих колебаний, уровень излучения источника 1 на минимальном задан- 25 ном расстоянии от излучающей поверхности и другую информацию, необходимую для расчета, например, коэффициента поглощения звука или скорости распространения упругих колебаний. 30

Опускают в скважины источник 1 и приемник 2 упругих колебаний и уста- навливают их, например, в пунктах

24.17 и 23 ° 1 соответственно в скважи— нах 24 и 23 {фиг .2) . По команде оператора устройство 4 управления формирует импульсы управления, которые поступают в генератор,, 3. Последний формирует сигнал возбуждения источника 1. Упругие колебания, созданные ис- 40 точником 1, проходят массив горных пород и поступают на вход приемника

2, который преобразует упругие колебания в электрические. Электрический сигнал усиливается и поступает на 45 вход АЦП 7, который по команде устройства 4 управления преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму, и далее в устройство 5 обработки, где он суммируется с накопленной в ячейке памя- 50 ти информацией. В устройстве 5 обработки закодированная информация накапливается до тех пор, пока не будет накоплен последний сигнал, превышающий по уровню .шум.

В процессе накопления сигнала в ячейках 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 устрой; ство 4 управления поступает сигнал, по получении которого устройство 4 управления вырабатывает импульсы управления, поступающие на входы устройства 5 обработки, генератора 3 и блока

11 памяти. Генератор 3 отключается и источник 1 прекращает возбуждение упругих колебаний в среде. Устройство

5 обработки передает накопленную информацию в устройство 6 регистрации и арифметическое устройство 9. В устройстве 6 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 параметра упругих колебаний (амплитуда сигнала или время его вступления) и служебная информация, введенная предварительно, обрабатываются для получения, например, величины коэффициента поглощения звука, Эта информация в виде кода передается для запоминания в блок 11 памяти по адресу 25. Затем источник

1 и приемник 2 упругих колебаний устанавливают в пунктах 24.19 и 23.3 соответственно, операции повторяются, полученная информация запоминается в блоке 11 памяти по адресу 26. Перемещение источника 1 и приемника 2 упругих колебаний и запоминание полученной в блоке 11 памяти информации осуществляют до тех пор, пока приемник

2 не достигнет нижнего заданного пункта или забоя скважины 23 ° В блоке 11 памяти будет накоплен массив чисел, соответствующих параметру среды по параллельным (для рассматриваемого случая) лучам просвечивания с шагом

Ь (фиг.2). Затем меняют положение источника 1 и приемника 2 упругих колебаний друг относительно друга, устанавливая их, например, в пунктах

24.1 и 23.17 в скважинах 24 и 23 соответственно. Проводят повторное прозвучивание массива горных пород, перемещая источник 1 и приемник 2 упругих колебаний в скважинах 24 и 23 соответственно при неизменном положении их друг относительно друга с тем же шагом h (фиг,2) и накапливая при этом информацию о параметре среды по лучам прозвучивания в блоке

132?032

11. 1, памяти, начиная с адреса 25.

При этом будет накоплен второй массив данных при другом положении источника 1 и приемника 2 упругих колебаний друг относительно друга. Пов- 5 торно изменяют положение источника и приемника 2 упругих колебаний друг относительно друга, устанавливая их, например, в пунктах 24,17 и 23.17 в скважинах 24 и 23 соответственно.

fG

В третий раз проводят прозвучивание массива горных пород, перемещая источник 1 и приемник 2 упругих колебаний в скважинах 24 и 23 соответстf5 венно при неизменном положении их друг относительно друга с шагом Ь/2 (фиг.2) и накапливая при этом информацию о параметре среды по лучам прозвучивания в блоке памяти 11.2, начиная с адреса 25. При этом будет накоплен третий массив данных при тре— тьем положении источника и приемника 2 упругих колебаний друг отно-. сительно друга.

Далее формируют изображение параметра среды по его величинам в заданных точках межскважинного пространства на экране ЭЛТ 19. Рассмотрим этот процесс на примере точек К и L относящихся к основному и дополнительному

ЗО цифровым полям (деление условное) .

Дополнительное поле получено в связи с меньшим шагом перемещения источника 1 и приемника 2 упругих колебаний.

По команде оператора блок 8 ввода информации импульсом запускает блок

13 синхронизации, который выдает сигнал в схему 17 начальяой установки, блок 14 управления, а также в первый переключатель 20, который устанавли- вается в состояние коммутации выхода

АПУ 10 с блоком 15 памяти дисплея, где будет происходить накопление информации основного цифрового поля.

Схема 17 начальной установки в соответствии с полученной командой устанавливает в счетчиках 12, 12.1, 12.2 начальные адреса хранения информации в соответствии с алгоритмом работы блоков 11, 11.1, 11.2 памяти, а блок

14 управления выдает команду блокам

11, 11.1, 11.2 памяти через счетчики

12, 12.1, 12.2 на считывание информации. Для точки К адреса считывания будут следующие (фиг„2): блок 11 -, па55 пяти адрес 27; блок l 1.1 - памяти адрес 26; блок 12.2 — памяти адрес 25.

В указанный адресах хранится информация о величине параметров срецы по лучам прозвучивания — лиьжнми, которые пересекаются в точке I(: пункты (23.15) "(24.31); (23. 19) -(24.3) и (23.17)-(24. 17) ° Информация из блоков

11, 11. i 11.2 памяти поступает в

АПУ 10, где производится ее обработка в соответствии с заданным алгоритмом.

Так, может быть вычислена средняя величина параметра среды, которая и будет присвоена точке К. Эта вычисленная в АПУ 10 величина параметра среды точки К далее через первый переключатель 20 поступает с блок 15 памяти дисплея и заносится по адресу 25, Аналогично вычисляются и запоминаются по последовательным адресам в блоке

15 памяти дисплея значения параметров среды и других точках линии — пункты (23.17)-(24.17). После этого по командам блока 13 синхронизации производится накопление информации в блоке

15 памяти дисплея для второй линиипункты (23.19)-(24,19) . Перед этим блок 13 синхронизации через схему 17 начальной установки устанавливает в счетчиках 12, 12.1 и 12,2 требуемые начальные адреса, Это производится до тех пор, пока в блок 15 памяти дисплея не будет занесена информация о параметре среды в точках по последней линии — пункты (23.n) †(24.п). Информация о дополнительном цифровом поле по промежуточным линиям, расположен-. ным на расстоянии h/2 от основных ли-.; ний, накапливается в блоке 16 памяти дисплея. Рассмотрим этот процесс на примере точки I., которая находится на пересечении лучей прозвучивакия пункты (23 . 17) -(24,33); (23 .19)— (24.3) и (23:.18) -(24,18) — и является первой точкой в ликии — пункты (23.18)(24,18) — между скважинами 23 и 24 (фиг.2). По завершении формирования основного массива данных в блоке 15 памяти дисплея по сигналу с выхода блока 13 синхронизации первый переключатель 20 устанавливается в состояние коммутации выхода АПУ 10 с блоком 16 памяти дисплея. Блок 13 синхронизации выдает сигнал в схему 17 начальной установки и блок 14 управления. Схема 1? начальной установки в соответствии с полученной командой устанавливает в счетчиках 12, 12.1 и 12.2 начальные адреса хранения информации для формирования дополнительного массива данных в соответс7

132 твии с алгоритмом работы блоков 11, 11.1 и 11.2 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 L адреса считывания будут следующие (фиг.2): блок 11 памяти — адрес 28; блок 11.1.памяти — адрес 27; блок 11.2 памяти — адрес 26 ° В указанных адресах хранится информация о величине параметров среды по лучам прозвучивания, которые пересекаются в точке L. Вычисление средней величины параметра среды и накопления информации в блоке 16 памяти дисплея по точкам линии — пункты (23.18)— (24.18)э (23.20)-(24.20),..., 23. (п-1)-(24.(п-1) — осуществляется аналогично накоплению информации в блоке 15 памяти дисплея.

Информацйя, накопленная в блоках

15 и 16 памяти дисплея, поочередно по команде блока 22 синхронизации дисплея поступает в ЦАП 18, преобразуется им в аналоговую форму и высвечивается на экране ЭЛТ 19. Таким образом, на экране ЭЛТ 18 будут визуализированы основной и дополнительный массивы, накопленные в блоках

15 и 16 памяти дисплея, величин, соответствующих параметру среды, в виде точек, пятен, знаков и др.

Предлагаемое выполнение скважинной цифровой геоакустической станции обеспечивает накапливание в дополнительном блоке памяти дисплея дополнительного массива данных о параметре среды в точках линий, проходяящх между линиями, которые использовались ранее для визуализации параметра среды. Использование дополнительной информации при визуализации параметра среды позволяет повысить разрешающую способность метода прозвучивания и более точно оценить границы неоднородности.

Формула из обр ет е ния

Скважинная цифровая геоакустическая станция, содержащая источник и приемник упругих колебаний, генератор, устройства управления, обработки, арифметическое и регистрации, аналого-цифровой преобразователь, блок ввода информации, блоки синхронизации и управления, схему начальной

7032

55 установки, три блока памяти, три счетчика, выход, каждого из которых подключен к первому входу соответствующего блока памяти, арифметикологическое устройство, блок памяти дисплея и последовательно соединенные цифро-аналоговый преобразователь и электронно-лучевую трубку, при этом вход источника упругих колебаний подключен к выходу генератора, выход приемника упругих колебаний соединен с входом аналого-цифроВого преобразователя, выход которого соединен с входом устройства обработки, к выходам которого подключены входы арифметического устройства и устройств регистрации и управления, выходы последнего подключены к входам генератора, устройства обработки, аналого-цифрового преобразователя и вторым входам блоков памяти, третьи входы которых соединены с выходом арифметического устройства, а выходыс входом арифметико-логического устройства, выходы блока ввода информации подключены к входам арифметического устройства и блока синхронизации, выходы которого соединены с входами схемы начальной установки и блока управления, а выходы последнего подключены к входу каждого счетчика, к второму входу каждого из которых подключен выход схемы начальной установки, отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности путем увеличения эффективности использования измеренных параметров упругих колебаний для их визуализации, она дополнительно снабжена вторым блоком памяти дисплея, двумя переключателями и блоком синхронизации дисплея, при этом первый вход первого. переключателя соединен с выходом арифметико-логического устройства, второй вход — с вторым выходом блока синхронизации, а выходыс входами обоих блоков памяти дисплея, выходы которых соединены с пер— вым и вторым входами второго переключателя, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, а выходы блока синхронизации дисплея соединены с третьим входом второго переключателя и вторыми входами цифро-аналогового преобразоватепя и электронно-лучевой трубки.

1327032

132 7032 сквгз гз24=h

И-л

Пункты ртми нюя иагююика 1

Quи. 2

Составитель Н.Журавлева

Редактор А.Лежнина Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Заказ 3385/42 Тираж 730 Подпис ное

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 28 - -2 ЯЗ вЂ” ИЮуюглчграупщюию юиееКцнаа

17

f8

1Ю