Устройство акустического каротажа

 

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано в промысловой геофизике для исследования околоскважинного пространства акустическими методами при поисках, разведке и оценке запасов полезных ископаемых. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости аппаратуры акус-.- тического каротажа и повьшение эффективности геофизических исследований . Цель достигается за счет исключения ложного срабатывания аппаратуры от случайньк шумов, возникающих в процессе каротажа во временном окне перед первым вступлением упругих колебаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5И 4 С 01 Ч 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

721) 4157805/24-25 (22) 08.12,86 (46) .23.02.89. Бюл. Ф 7 (71) Физико-механический институт им. Г,В. Карпенко (72) Я.В. Медвидь, Р.Ф. Федорив, А.А. Яремчишин и Н.Т. Любунь (53) 550.83(088.8) (56) Гуцалюк В.M., Патапчук К.И.

Регистрация и оперативная обработка данных акустического каротажа. - Геофизический сборник. — Киев: Наукова думка, 1976, вып. 69, с. 71-79.

Авторское свидетельство СССР

В 1004936, кл. G О! У 1/40, 1983. (54) УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТ@КА

Изобретение относится к геофизи" ческому приборостроению и может быть использовано в промысловой геофизике при исследовании околоскважинного пространства акустическими методами.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства акустического каротажа и повышение эффективности геофизических исследонаний скважин акустическими методами.На фиг. показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема устройства селекции первого вступления упругих колебаний; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит скважииный прибор 1, каротажный кабель 2, вход

3 наземной панели, устройство 4 поиска и выделения синхровмпульсов, уси„„SU„„3460730 А (57) Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано в промысловой геофизике для исследования около" скважинного пространства акустическими методами при поисках, разведке и оценке запасов полезных ископаемых..

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости аппаратуры акус-.тического каротажа и повышение эффективности геофизических исследований. Цель достигается за счет исключения ложного срабатывания аппаратуры от случайных шумов, возникающих в процессе каротажа во временном окне перед первым вступлением упру-. a

Я гих колебаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

2 литель 5, амплитудный блок 6, коммутирующий триггер 7, амплитудный дискриминатор 8, логические элементы

И 9 и 10, триггеры !! и 12, устройства 13 и 14 селекции первого вступ- © ления упругих колебаний, триггеры !5 и 16, аналоговый преобразователь 17, ® измеритель !8 разности временных интервалов, аналоговый преобразователь

19, фоторегистратор 20.

Устройство !3 (14) селекции первого вступления упругих колебаний содержит токозадающий переменный резистор 21, шину 22 земли, шину 23 питания, управляемый электронный ключ 24, токозадающий резистор 25, запоминаю" щий конденсатор 26, усилитель 27-постоянного тока, генератор 28 линейно нарастающего напряжения, компаратор

29,одновибратор 30, логический эле3 14607 мент ИЛИ 31, логические элементы И 32 и 33, логический элемент И-НЕ 34 и одновибратор 35.

Скважинный прибор 1 соединен ка5 ротажным кабелем 2 с входом 3 на-. земной панели, к которому подключены вхоц устройства 4 поиска и выделения синхроимпульсов, вход усилителя 5 и вход амплитудного блока 6. Вьиод уст- 10 ройства 4 поиска и выделения синхроимпульсов соединен с входом коммутирующего триггера 7. Выход усилителя 5 подключен к входу амплитудного дискриминатора 8, а выход амплитудно- 15 го блока 6 — к фоторегистратору 20.

Один вьиод коммутирующего триггера 7 соединен с вторым входом устройства

13 селекции первого вступления упругих колебаний и со счетным входом 20 триггера 15, а другой выход — с вторым входом устройства 14 селекции первого вступления упругих колебаний и со счетным входом триггера 16.

Выход амплитудного дискриминатора 8 соединен с первым входом элемента И 9 и с первым входом элемента

И 10. Выход элемента И 9 соединен со счетным входом .триггера 11, а выход элемента И 10 — со счетным входом 30 ,триггера 12. Выход триггера 11 соединен.с первым входом устройства 13 селекции первого вступления упругих колебаний и с вторым входом элемента

И 9, а выход триггера 12 — с первым входом устройства 14 селекции первого вступления упругих колебаний и с вторым входом элемента И 10. Второй вьиод устройства 13 селекции первого вступления упругих колебаний соединен с R-входом триггера 11, а первый выход - с R-входом триггера 15, Второй выход. устройства 14 селекции первого вступления упругих колебаний соединен с R-входом триггера 12, 45 а первый выход — с К- входом триггера 16.

Выход триггера 15 соединен с входом аналогового преобразователя 17 и с одним из входов измерителя 18 разности временных интервалов, Вьиод триггера 16 соединен с входом аналогового преобразователя 19 и с другим входом, измерителя 18 разности временных интервалов. Вьиоды аналоговых преобразователей 17 и 19 и выход из l мерителя 18 разности временньи интервалов подключены к фоторегистратору 20.

Первый вывод переменного токозадающего резистора 21 устройства селекции первого вступления упругих колебаний соединен с неинвертирующим входом усилителя 27 постоянного тока и с земляной шиной 22, средний вывод — с первым выводом токозадающего резистора 25, с инвертирующим входом усилителя 27 постоянного тока и с одним из полюсов запоминающего конденсатора 26, а второй вывод — с первым контактом управляемого электронного ключа 24 и с шиной 23 питания.

Второй вывод токозадающего резистора 25 соединен с вторым контактом унравляемого электронного, ключа 24, управляемый вход которого подключен к элементу И 33.

Выход усилителя 27 постоянного тока соединен с вторым полюсом запоминающего конденсатора 26 и с первым входом компаратора 29, второй вход которого соединен с выходом генератора 28 линейно нарастающего напряжения, вход последнего соединен с вторым входом элемента ИЛИ 31 и является вторым входом устройства 13 (14 1 селекции первого вступления упругих колебаний, а вторым выходом последнего является выход элемента ИЛИ 31.

Выход компаратора 29 соединен с первым входом элемента И 32, с первым входом элемента ИЛИ 31 и с входом одновибратора 30, выход которого соединен с вторым входом элемента И 32.

Выход последнего соединен с первым входом элемента И.ЗЗ и с входом одновибратора 35. Второй вход элемента

И 33 соединен с первым входом элемента И-НЕ 34 и является первым входом устройства 13 i14 селекции первого вступления упругих колебаний, первым выходом которого является выход элемента И-НЕ 34, а второй вход последнего соединен с выходом одновибратора 35.

Устройство работает следующим образом.

От скважинного прибора 1 (фиг.I) информационный сигнал (эпюра 36) поступает по каротажному кабелю 2 на вход 3 наземной панели, которая содержит временной и амплитудный блок.

Во временном блоке информационный сигнал усиливается усилителем 5 и воздействует на вход амплитудного дискриминатора 8. Последний выделяет сигнал, амплитуда которого превышает

1О

25

50

5 14 заданный порог дискриминации (эпюра 37) . Информационный сигнал также поступает на устройство 4 поиска и выделения синхроимпульсов. Импульсы, снимаемые с этого устройства и соответствующие моментам срабатывания излучателей ультразвуковых колебаний, воздействуют на вход каммутирую11его триггера 7. Последний вырабатывает. коммутирующее напряжение (эпюры 38 и 39), которое впоследствии разделяют по каналам сигкаль» ближнего и дальнего зондов.

Сигнал с выхода амплитудного дискриминатора 8 поступает на первые входы логических элементов И 9 и 10 первого и второго каналов, которые вместе с триггерами 11 и 12 образуют формирователь временных интервалов. На

R-входы триггеров 11 и !2 подаются импульсы следящей блокировки (эпюры

40 и 4!) с устройств 13 и 14 селекции первого вступления упругих колебаний, которые устанавливают их в единичное состояние и исключают возможность срабатынания триггеров по счетному входу на время блокировки.

Перевод триггеров 11 и 12 в нулевое состояние осуществляется в момент разблокировки последних первым же импульсом с выхода амплитудного дискриминатора 8 (эпюра 37). В результате на выходе триггера 11 формируется последовательность импульсов длительностью 1";, первого приближения (эпюры 42), а на выходе триггера 12 — последовательность импульсов длительностью g> первого приближения (эпюра 43). Импульсы длительностью и ноздействуя ка вторые входы логических элементов И 9 и 10, прекращают дальнейшее поступление импульсов с выхода амплитудного дискриминатора 8 на счетный вход триггеров 11 и 12, Устройство 13 (14) селекции первого вступления упругих колебании представлено на фиг,2. На первый вход устройства подаются импульсы длительностью,, ) первого приближения (эпюры 42;43)), а на второй вход — импульсы (эпюра 38 (39) ), начало которых совпадает с моментом появления очередного синхроимпульса, а длительность их превышает максимальное значение интервала, за который появляется ажццаемый сигнал (первое вступление упругих колебаний).

60710 6

Резисторы 21 и 25,источник iTocTcEii ного капряжения 22 и 23, управляемый . электронный ключ 24, усилитель 27 па-! стояккага тока,запаминающии конденсатор 26, генератор 28 линейно нарастающегоа напряжения, компара тор 29, адканкбратор 30 и два логических элемента 32 и

33 абразуютфармиронатель следящего временного окна dt (порядка 00 мкс) I перед первым вступлением упругих колебаний. Этот формирователь предназначен для формирования импульсон, которые начинаются заблаговременно да появления ожидаемого сигнала (первого вступления продольной волны), причем интервал эаблагонременности постоянен относительно момента наиболее вероятного появления ажкцаемого сигнала. Он используется для следяещей блокировки шуман при выделении первого вступления продольной волны, Длительность импульсов временного окна (порядка 100 мкс) выбирается из условия обеспечения автоматического поиска первого вступления продольной волны. Но н процессе каротажа во временном окне возникают случайные импульсные шумы, чта принодит к ложному с раба тыва кию ус тра йс тн а. Эта снижает точность и информативность измерений временных параметров импульсного акустического сигнала, Поэтому в устройстве 13 (14) использу-ется однонибратар 30, который укорачивает временное окно перед первым вступлением упругих колебаний, и два логических элемента И 32 и 33, о6разующие формирователь узкого окна д (парядка 2-3 мкс).

Запуск одковибратора 30 осуществляется выходным импульсом кампаратара 29, который сравнивает выходные напряжения запоминающего конденсатора 26 и генератора ?8 линейно нарастающего напряжения. В результате ка ныхаце адканибратара фсрмируются »мпульсы постоянной длительности (эпюра 44 (45)), которые воздействуют на вход формирователя узкого окна, абразанакнага двумя логическими элементами И 32 и 33. На вход последнего тахже воздествуют выходные IIóëüñû компаратара 29 и ю»пульсы длительностью

,„„, (), поступающие ка первый вход устройства 13 (!4). На выходе логического элемента И 33 формируются импульсы длительHpстью Дt+ узкого временного окна (эпюра 46 (47)), ко1460710 торые воздействуют на управляемый вход управляемого электронного клю" ча 24, Длительность разрешающего импульса д равна: де Т /I„f,. где f — частота появления ожидаемых импульсов; 1Q

I — ток, протекающий через запоминающий конденсатор 26, резисТор 25, замкнутый управляемый электронный ключ 24 и источник.постоянного напряже- 15 ния 22 и 23;

I — ток, протекающий через запоминающий конденсатор 26, резистор 21 и источник постоянного напряжения 22 и 23, 20

Таким образом, формируется временное окно Qt которое на основании априорной информации, запомненной конденсатором 26, автоматически следит в установившемся .режиме за наиболее вероятным появлением ожидаемого сигнала. Ширина окна при этом остается постоянной, ". е. Лй"=сапа, во всем диапазоне изменения временных интервалов. ЗО

При включении или сбоях устройства узкое временное окно dt расширяется до величины dt что обеспечивает снова режим автоматического поиска первого вступления продольной волны.

Изменением сопротивления резистора 21 устанавливается требуемая ширина временного окна 8t, а тем самым и Я », так как длительность импульса одновибратора 30 укорочения окна постоянна.

На выходе логического элемента

ИЛИ 31 под воздействием коммутирующего напряжения с второго входа устройства 13 (14) и выходных импульсов компаратора 29 формируются импульсы следящей блокировки (эпюра 40 (41)), где штрихпунктирной линией отмечен интервал блокирования в автоматическом режиме работы. Импульсы следя- В0 щей блокировки с второго выхода устройства 13 (14) поступают íà R-входы триггеров 11 и 12 соответственно первого и второго каналов (фиг.1) °

Перепад напряжения с выхода логического элемента И 32, соответствующий заднему фронту выходного импульса одновибратора 30, воздействует на одновибратор 35. На выходе последнего формируются импульсы длительностью

2dt »»(эпюра 48 (49)), которые являются временным окном для осуществления правильнога выделения первого вступления продольной волны.

Выходные импульсы адновибратора 35 длительностью 2Dt+ поступают на один из входов логического элемента И-НЕ

34, а на другой вход последнего пода-. ются импульсы длительностью 7 { „ ), Р гр

В результате при совпадении момента л окончания временных интервалов ("., „) с выходными импульсами адновибра тора 3 5, я вляющи; аис я в ременными о кнами отбора первого вступления упругих колебаний, на выходе логического элемента И-НЕ формируются импульсы (эпюра 50 (51) ), которые фиксируют пер ва е в с тупле ние упруг их колебаний.

Эти импульсы с первого выхода устройства 13 (14) поступают Hà R-входы триггеров 15 и 16 церваго и второго каналов (фиг.l). Ка счетный вход последних падается коммутирующее напряжение с выхода коммутатора 7. В результате на выходах триггеров 15 и 16 формируются уточненные (с точностью да +At) временные интервалы + и (эпюры 52 и.53).

" р Потакй импульсов длительностью Г и поступают соответственно на аналоговые преобразователи 17 и

19 и на измеритель 18 разности временных интервалов.

Напряжения, пропорциональные значениям временных интервалов Г»,, д, и напряжение с выхода амплйтуднога блока 6 регистрируются фоторегистратаром 20 как функции глубины залегания полезных ископаемых .

Применение предлагаемого устройства акустического каратажа на месторождениях полезных ископаемых позволяет увеличить объем и достоверность получаемой информации по сравнению с известным устройством и тем самым повышает эффективность и точность определения количественного содержания полезных ископаемых в естественнам залегании.

Формула изобретения

1. Устройство акустического каротажа, содержащее скважинный прибор, соединенный каро тажным к аб елем с наземной панелью, которая содержит

9 14á07 устройство поиска и выделения синхроимпульсов, усилитель и амплитудный блок, ко то рые сва ими входами со еди- .

Hpны между собой и подключены на вход наземной панели, выход устройства поиска и выделения синхраимпульсов соединен с выходом коммутирующего триггера, выход усилителя подключен к входу амплитудного дискриминатора, а выход амплитудного блока подключен к фоторегистратору, а также два триггера первого и второго каналов, два аналоговых преобразователя первого и второго каналов и измеритель раз- )5 ности временных интервалов, выходы которых соедйнены с фатарегистрато-ром, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости устройства акустического каро- 2р тажа и повышения эффективности геофизических исследований скважин акустическими методами, устройство дополнительно содержит два элемента

И первого и второго каналов, два уст- 25 ройства селекции первого вступления, упругих колебаний первого и второго каналов и два триггера первого и второго каналов соответственно, причем первые входы элементов И соединены 3р с выходом амплитудного дискриминатора, а вторые входы последних соединены с выходами первых триггеров первого и второго каналов, счетные входы . которых соединены с выходами двух элементов И, а R-входы первых триггеров соединены с первыми входами устройств селекции первых вступлений первого и второго каналов, вторые выходы последних соединены с К-входами 4р вторых триггеров, первые входы устройств селекции первого вступления упругих колебаний первого и второго каналов соединены.с выходами первых . триггеров первого и второго каналов 4g соответственно, а вторые входы соединены с выходами коммутирующего триггера и со счетными входами вторых триггеров первого и второго каналов, выходы которых соединены с выходами аналоговых преобразователей первого и второго каналов, а также с первым

l0 и вторым входами измерителя разности временных интервалов, выходы последних, а также выходы амплитудного блока подключены к фотарегистратору.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство селекции первого вступления упругих колебаний содержит усилитель постоянного тока, между инвертирующим входам и выход м которого подключен запоминающий конденсатор, к инвертирующему входу усилителя подключен первый вывод токоэадающега резистора и средний вывод переменного токозадающего резистора, первый вывод которого соединен с неинвертирующим входам усилителя постоянного тока и с земляной шиной, а второй вывод последнего соединен с шиной питания и с первым контактом управляемого электронного ключа, второй контакт которого соединен с вторым выводом таказадающего резистора, выход усилителя постоянного тока соединен с первым входом компаратора, второй вход последнего соединен с выходом генератора линей-, но нарастающего напряжения, вход которого является вторым входом устройства, выход компаратара соединен с первым входом первого лагическога элемента И, с входом первого одновибратора и с первым входом логического элемента ИЛИ, второй вход которага соединен с вторым входом устройства, а выход логического элемента ИЛИ соединен с вторым выходом устройства, выход первого аднавибратора соединен с вторым входом первого логического элемента И, выход которого соединен с входом второго однавибратара и с первым входом второго логического элемента И, а второй вход последнего

coединен с первым входом логического элемента И-НЕ и является первым входам устройства, выход второго логического элемента И,соединен с управляемым входом электраннога ключа, а выход второго адновибратора соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ, выход которого является первым выходом устройства.

1460710 ййФ1 э

si ив.з

Составитель А.Величко

Редактор В. Петраш Техред А.Кравчук Корректор В. Гирняк

Заказ 541/55 Тираж 483 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101