Устройство для акустического каротажа скважины

 

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть использовано в геологоразведочной, газовой, нефтяной и горной отраслях промышленности. Цель - повышение глубинности исследования околоскважинного пространства и повышение разрешающей способности. Для достижения поставленной цели в устройство введены блоки "прием-передача", входы которых соединены с выходами групп акустической антены скважинного прибора. Выходы блоков "прием-передача" соединены через усилители-фильтры с введенными умножителями частоты. Выходы последних соединены с входом коррелятора. Два других входа блоков "прием-передача" подключены к выходу генератора импульсов. Преобразователи в группах размещены друг от друга на расстояниях, не больших половины длины волны в горной породе. Устройство позволяет увеличить количество информации в процессе каротажа за счет увеличения объема прозвучиваемого околоскважинного пространства и получить радиус до 40-50 м вместо одного-трех десятков сантиметров, достигаемого с помощью базового прибора каротажа СПАК-6. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

40 А1

„„SU„„ (5D 4 С 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ Б<НТ СССР

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3928461/24-25 (22) 16. 07. 85 (46) 07.11.89. Бюл. 9 41 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (72) B.Н.Носов, В.А.Виноградов и Г.Г.Васильев (53) 550.83(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 347712, кл. G 01 V 1/40, 1971.

Авторское свидетельство СССР

9 911410, кл. G 01 V 1/40, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО

KAP0TARA СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть исполь" зовано в геологоразведочной, газовой, нефтяной и горной отраслях промышленности. Цель — повышение глубинности исследования околоскважинного простИзобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть использовано в геологоразведочной, нефтяной, газовой и горной отраслях промышленности.

Цель изобретения — увеличение глубинности исследования околоскважинного пространства и разрешающей способности.

На фиг. 1 приведена блок-съема устройства; на фиг. 2 — устройство антенны.

Устройство для акус1ического каротажа скважины содержит в корпусе 1

2 ранства и повышение разрешающей способности. Для достижения поставленной цели в устройство введены блоки "прием-передача", входы которых соединены с выходами групп акустической антенны скважинного прибора. Выходы блоков

"прием-передача" соединены через усилители-фильтры с введенными умножителями частоты. Выходы последних соеди" нены с входом коррелятора. Два других входа- блоков "прием-передача" подключены к выходу генератора импульсов.

Преобразователи в группах размещены друг от друга на расстояниях, не больших половины длины волны в горной . породе. Устройство позволяет увели- а чить количество информации в процессе каротажа за счет увеличения объема прозвучиваемого околоскважинного пространства и получить радиус до 4050 м вместо одного-трех десятков сантиметров, достигаемого с помощью базо-вого прибора каротажа CIIAK-6. 2 ил. линейную антенну из двух групп 2 и 3 акустических преобразователей, разнесенных между собой на расстояние не большее, чем половина продольной волны Л, распространяющейся в горной породе 4, пересекаемой скважиной 5, и подключенных к блокам 6 и

7 приема-передачи.

Блоки 6 и 7 являются бесконтактными коммутаторами, построенными на диодах или других коммутирующих элементах.

Входы указанных блоков подключены к выходу генератора 8 радиоимпульсов, 1520460 запускаемого импульсами хронизатора

9 (генератор тактовых импульсов), а выходы — к входам усилителей-фильтров

10 и 11, Выходы усилителей-фильтров через .умножители 12 и 13 частоты подключены к входам перемножителя 14 сигналов, выход которого соединен с интегратором 15, представляющим собой в простейшем случае RC-цепь. Перемно- ip житель 14 сигналов и интегратор 15 образуют коррелятор, Выход интегратора 15 соединен через электроразъем и согласующее устройство с кабелем 16. Наземньп конец кабеля 16 подключен к входу блока 17 согласования, а выход этого блока соединен с регистратором 18, а также индикатором 19.

Дпя наглядности на фиг, 1 изобра- 20 жены характеристики направленности

20 и 21 преобразователей в режиме приема, а также сформированная корреляционная характеристика направленности 22. Нтриховой линией обозначена 25 характеристика направленности 23 в режиме излучения.

Устройство работает следующим образом.

Выходной импульс хронизатора 9 про-30 изводит запуск генератора 8, выходная мощность Р, которого должна быть достаточной для прозвучивания в эхо-режиме заданного расстояния (R) вокруг скважины 5.!

Коммутирующие блоки 6 и 7 пропускают радиоимпульсы с выхода генератора

8 на вход групп 2 и 3 акустических преобразователей, выполненных иэ пье- 40 зоэлектрического материала и имеющих дисковую форму характеристики направленности 20 и 21, а также малую механическую добротность 0 . В связи с тем, что указанные преобразователи в режиме излучения работают одновременно, имеют одинаковые электроакусти- . ческие параметры, образуется линейная антенна типа фазорованной решетки, формирующая характеристику направленности 23 °

Сформированная в режиме излучения

Ф характеристика направленности 23 уже исходных характеристик направленности групп 2 и 3 преобразоватепей. Излучение радиоимпульсов осуществляется перпендикулярно продольной оси антенны, что обеспечивает режим излуче ния в горную породу только продольных волн и сокрашаеч возможность появления волн-помех до минимума.

Время между зондирующими посылками генератора 8 равно

Т = 2R/C, где С вЂ” скорость распространения продольной волны в горной породее.

После процесса излучения сигналов в горную породу 4 начинается прием отраженных сигналов от неоднородностей, содержащихся в околоскважинном пространстве, а также ог самой горной породы.

Блоки 6 и 7 переключают антенну в режим приема, а сама антенна делится на две одинаковые группы. При этом выходные сигналы преобразователей, работающие в это время как приемник колебаний, усиливаются по амплитуде, фильтруются в заданной полосе усилителями-фильтрами 10 и 11, имеющими одинаковые амплитудные, частотные и фазовые характеристики, и подаются на вход умножителей 12 и 13 частоты, представляющих в простейшем случае двухполупериодные выпрямители, у которых отфильтровывается постоянная составляющая, и с помощью содержащихся в устройстве фильтров получают необходимую гармонику сигнала, подаваемого затем на входы перемножителя

14 сигналов коррелятора. Интегратор

i5 производит усреднение перемноженных сигналов и осуществляет таким образом накопление. Если принятые группами антенны сигналы коррелированы, то на выходе интегратора 15 появляется напряжение огибающей принятых импульсов. Некоррелированные помехи и отраженные сигналы отфильтровываются и не попадают в наземньп блок.

В режиме приема происходит формирование корреляционной характеристики направленности 22 (фиг. 1), полученной в результате перемножения характеристик направленности с помощью кор релятора и умножителей 12 и 13 частоты.

Введение последних в схему позволяет значительно сузить характеристику направленности 22 (до 10-20 раз), что обеспечивает в свою очередь увеличение разрешающей способности и глубинности действия прибора.

5 15204

В связи с необходимостью получения информации на значительном расстоянии от скважины, очевидно, что должна использоваться низкая рабочая частота (порядка единиц килогерц и сотен герц), 5 что делает нведение умножителей частоты н устройство весьма оправданным, поэноляя не потерять разрешающую способность и точностb и получая в то же время большую глубинность действия устройства (до 40-50 M).

Выходные сигналы записываются на регистраторе типа ФАК-1 или "Иней" на широкую бумагу в ниде акустических изображений в реальном масштабе вре" мени и расстояний, чго значительно упрощает интерпретацию и депает не нужным использование ЭВМ, усложняющих и удорожающих аппаратуру каротажа. 20

Запись ведется на аналоговых сигна- лах, что не приводиг к потерям отношения сигнала к помехе и повышает точность, разрешающую способность и глубинность. Перемещая снаряд вдоль сква-25 жины с одновременной записью отраженных сигналов, принятыми группами 2 и

3 антенны, усиленных и отфильтрованных с помощью усилителей-фильтров 10 и 11, причем частота этих сигналов ум-30 ножена с помощью умножителей 12 и 13 частоты, а затем преобразованные сигналы перемножены и усреднены с помощью коррелятора, можно производить расчленение литологического разреза горных пород в акустических лучах без необходимости осуществления какойлибо математической обработки записей, а также выявлять гранипы проникновения фильграта бурового раствора, 40 нодонефтяного контакта, производить цементометрию, выявление карстов, пор, зон трещиноватости, классификацию горных пород и др., значение которых необходимо при проведении широкого круга геофизических и промысловых работ.

Повышение эффективности акустического каротажа достигается эа счет по60

6 лучения информации о больших объемах горных пород, окружающих скважину (расстояния порядка 40-50 м), повышения точности, получения информации в реальном масшгабе времени и расстояния, упрощения аппаратуры за счет значительного упроЦения интерпретации полученной информации, большой детализации получаемых литологических разрезан эа счет введения корреляционной обработки сигналов, умножения частоты

pp °

Формула изобретения

Устройство для акустического каротажа скважины, состоящее из скважинного прибора, соединенного каротажным кабелем с наземным блоком, содержащее согласующее устройство, выход которого соединен с входами индикатора и регистратора, при этом скважинньй прибор содержит акустическую антенну, состоящую иэ двух групп, размещенных линейно акустических преобразователей, усилителей-фильтров коррелятора, состоящего иэ перемножителя и интегра.гора сигналов, причем выход последнего подключен через согласующее устройство к каротажному кабелю, генерагор импульсов, подключенный к акустической антенне, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью поньппения глубинности исследования околоскважинного пространства и повышения разрешающей способности, выходы групп антенны соединены с введенными блоками приема-передачи, выходы которых соединены соответственно через усилители †фильт с введенными умножителями частоты, выходы которых подсоединены к нходам коррелятора, два других входа блоков приемапередачи подключены к выходу генератора импульсов, причем преобразователи размещены друг от друга на рас-, стояниях не больших, чем половина длины продольной волны в горной породе.

1520460

Составитель Н.Гусева

Техред М.Ходанкч

P еда кт ор Н . Т упица

Корректор В. Гирняк

Заказ 6754/47 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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