Устройство для обнаружения взрыва при перфорации скважин

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цель - повышение надежности и достоверности обнаружения взрыва. Устр-во содержит выполненный в виде электромагнитного вибратора детектор 1, фильтр 2 верхних частот, усилитель 4, индикатор 7, магнитоэлектрический регистратор 8, регистратор 9 на магнитной ленте. Для достижения цели устр-во имеет перестраиваемый регисторный фильтр 3, автокоррелятор 5. квадратичный детектор 6. Фильтр 2 подавляет помехи промышленной частоты и низших частот звукового диапазона. Фильтр 3 осуществляет подавление узкополосной периодической помехи с частотой около 1 кГц. Отфильтрованный сигнал совместно с шумами и импульсными помехами усиливается усилителем 4 и записывается на регистраторе 9. После автокоррелятора 5 сигнал очищается от шумов и импульсных помех. Импульс автокорреляционной функции детектором 6 превращается в униполярный импульс со значительным увеличением отношения сигнал/шум. Этот импульс переводит триггерный индикатор в состояние логической единицы и фиксируется на регистраторе 8 для документирования события взрыва. Окончательное решение о наличии взрыва принимается оператором на основе прослушивания микросейсмограммы, записанной на регистраторе 9. 1 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 21 В 43/11

ГОСУДАРСТВЕ НЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4666529/03 (22) 27.03.89 (46) 23.06.91.Бюл.М 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) Е,А.Фигуровский и А,Е.Виноградов (53) 622.241(088.8) (56) Патент ЕП В N. 0129350,кл. Е 21 В 43/11, опублик. 27.12.84 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ

ВЗРЫВА ПРИ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цель — повышение надежности и достоверности обнаружения взрыва, Устр-ео содержит выполненный в виде электромагнитного вибратора детектор 1, фильтр 2 верхних частот, усилитель 4, индикатор 7, магнитоэлектрический регистратор 8, регистратор 9 на магнитной ленте. Для достижения цели устр-во.. Ы 1657626 А1 имеет перестраиваемый регисторный фильтр 3, автокоррелятор 5, квадратичный детектор 6. Фильтр 2 подавляет помехи промышленной частоты и низших частот звукового диапазона. Фильтр 3 осуществляет подавление узкополосной периодической помехи с частотой около 1 кгц. Отфильтрованный сигнал совместно с шумами и импульсными помехами усиливается усилителем 4 и записывается на регистраторе 9. После автокоррелятора 5 сигнал очищается от шумов и импульсных .помех.

Импульс автокорреляционной функции детектором 6 превращается в униполярный импульс со значительным увеличением отношения сигнал/шум. Этот импульс переводит триггерный индикатор в состояние логической единицы и фиксируется на регистраторе 8 для документирования события взрыва. Окончательное решение о наличии взрыва принимается оператором на основе прослушивания микросейсмограммы, записанной на регистраторе 9. 1 ил, 1657626

15

55 изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к перфорации обсаженных скважин многоэарядными перфораторами, и может быть использовано для обнаружения и регистрации взрывов при производстве всех видов прострелочно-взрывных работ в скважинах.

Целью изобретения является повышение надежности и достоверности обнаружения взрыва.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные детектор 1 (электромагнитный виброметр), фильтр 2 верхних частот, перестраиваемый режекторный фильтр 3, усилитель 4, второй выход которого соединен через автокоррелятор 5 с входом квадратичного детектора 6, первый и второй выходы которого подключены соответственно к световому индикатору 7 и магнитоэлектрическому регистратору 8, Первый выход усилителя 4 соединен с регистром 9 на магнитной ленте, Устройство работает следующим образом.

Детектор — электромагнитный виброметр

1 крепится к наружной поверхности скважинной арматуры (не показана), Вибрационное перемещение обсадной колонны скважины, возникающее от взрыва в скважине зарядов перфоратора, воспринимается детектором 1, который преобразует перемещение в пакет электрических колебаний 0 (т). С выхода детектора 1 на вход фильтра 2 верхних частот попадает случайная совокупность сигнала U,(t) и помех, которую математически можно выразить в общем случае так

01(1) = U<(t) + Uí(t) + Uï(t) + U(t), где Uc(t) — сигнал;

U>(t) — помехи нижних частот звукового диапазона;

U (t) — периодические узкополосные помехи в области средних частот;

U (t) — помехи за счет различного рода шумов.

Наличие перечисленных помех объясняется sa счет существования электрических, сейсмических и акустических полей вокруг скважины. Суммарная полоса частот сигнала и сопутствующих помех укладывается в диапазон от долей герца до 15 кГц, а амплитуда полезного сигнала на выходе детектора 1 составляет 0,1-5,0 мВ. Совокупный сигнал U>(t) подается на вход фильтра 2 . верхних частот, где происходит подавление периодических и квазипериоди <вских помех U (t) в области низших частот звукового .диапазона (до 200 Гц) на 60-70 дВ. а ослаб20

50 ление промышленнои помехи с частотами

47,5-52,5 Гц достигает 120 дБ С выхода фильтра 2 верхних частот частично отфильтрованный совокупный сигнал

Ug(t) = Uc(t) + Uï(t) Uø(t) подается на вход перестрэиваемого режекторного фи ьтра 3, в котором осуществляется подавление на 50 дБ узкополосной периодической помехи Uii(t), частота которой может принимать значения 0,8-1,2 кГц

Отфильтрованный от периодических и квазипериодических помех сигнал совместно с шумами и импульсными помехами Оф) =

U (t) + Uù(t) усиливается усилителем 4 низкой частоты с полосой 200-15000 Гц и дискретно регулируемым коэффициентом усиления от 200-2000. Отфильтрованный и усиленный сигнал U3(t) с выхода усилителя

4 попадает на запись в регистратор 9 на магнитной ленте (магнитофон с полосой 15 кГц), а также на вход автокоррелятора 5, где в процессе обработки сигнал очищается от шумов и импульсных помех. На выходе автокоррелятора 5 формируется импульс автокорреляционнои функции входного сигнала

Uq(t) в соответствии с формулой:

Риц(т) = — ) U;>(t) L4(t — 7), т о где Rgg(т ) — автокорреляционная функция входного сигнала 0з®

Uz(t-г ) — задержанный сигнал;

Т вЂ” постоянная времени интегратора;

z — интервал задержки.

Импульс Ruu(г ) автокорреляционной функции с выхода автокоррелятора 5 после преобразования квадратичным детектором

6 превращается в униполярный импульс U<

= det ((Ruu(t)) ) со значительным увеличением отношения сигнал / шум, Этот импульс U4 переводит световой триггерный индикатор 7 в состояние логической "1", о чем свидетельствует наличие световои индикации, т.е. сигнал Uc(t) взрыва фиксируется индикатором 7. Регулируемый по амплитуде импульс подается также на магнитозлектрический регистратор 8 (самописец, перьевой или осциллографический). Для перевода всего устроиства в состояние готовности перед следующим обнаружением и регистрацией необходимо произвести сброс в нулевое состояние триггерного индикатора 7. В результате совместной работы блоков 1-9 происходит автоматическая индикация и регистрация события взрыва перфоратора в скважине. Автокоррелятор 5 выполнен по мультипликативной схеме, сожержит линию задержки, умножитель и интегратор (не показаны). При генерации на выходе автокоррелятора 5 импульса автокорреляционной

1657626

Составитель А.Рыбаков

Техред М.Моргентал

Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор М.Бланар

Заказ 1694 Тираж 371 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 функции Rgu(t ) происходит подавление импульсных помех и различных шумов за счет интегрирования произведения прямого и задержанного сигналов: подавление импульсных помех и помех длительностью, 5 меньшей интервала задержки г, достигает

60 дБ.

Квадратичный детектор 6 выполнен в виде последовательно, соединенных квадратора и амплитудного детектора (не пока- 10 эаны). Такая комбинация реализует функцию квадратичного детектирования, при которой увеличивается отношение сигнал/шум.

Таким образом, введение автокорреля- 15 ционной обработки и квадратичного детектирования служит цели увеличения помехоустойчивости и избирательности, а значит, и повышению достоверности обнаружения и регистрации события взрыва 20 перфоратора в скважине.

Окончательное решение о наличии события взрыва принимается оператором на основе прослушивания микросейсмограммы, записанной на магнитном регистраторе 25

9, при наличии срабатывания световой сигнализации индикатора 7 и записи однократного импульса с выхода индикатора 7 на ленте магнитоэлектрического регистратора

8. Последняя запись може служить официальным документом, подтверждающим выполнение перфорации на скважине.

Применение устройства позволяет расширить его область применения и повысить безопасность ведения прострелочно-взры вных работ в скважине.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения взрыва при перфорации скважин, содержащее детектор, усилитель, фильтр верхних частот, магнитоэлектрический регистратор и регистратор на магнитной ленте, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и достоверности обнаружения взрыва, оно снабжено перестраиваемым режекторным фильтром, автокоррелятором, квадратичным детектором и световым индикатором, причем детектор выполнен в виде электромагнитного виброметра, выход которого соединен через фильтр верхних частот и перестраиваемый режекторный фильтр с входом усилителя, первый выход которого подключен к регистру на магнитной ленте, второй выход соединен через автокоррелятор с входом квадратичного детектора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к световому индикатору и магнитоэлектрическому регистратору,