Способ обработки эхо-сигнала скважины

 

Использование: для измерения уровня жидкости в скважине. Сущность изобретения: возбуждают зондирующий импульсный сигнал в скважине Определяют длительность амплитуду и время прихода эхо-сигнала отражения относительно зондирующего сигнала. Сравнивают амплитуду эхо-сигналов с экспонентой В е , где В - амплитуда зондирующего импульса. Изменяют показатель а. в случае превышения амплитудой эхо-сигнала значения экспоненциального сигнала. Фиксируют число отраженных сигналов, совпадающих по амплитуде с последним генерируемым экспоненциальным сигналом, а время запаздывания определяют как среднеарифметическое значение. Применение способа позвбляет сократить время обработки отраженных импульсных сигналов и уменьшить погрешность измерения . 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 )5 Е 21 В 47/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4788194/03 (22) 05.02,90 (46) 15.12.92. Бюл. N 46 (71) Научно-производственное обьединение

"Нефтеавтоматика" (72) А.С.Бартенев (56) Система контроля уровня жидкости в скважинах типа СКУ-1. Технические условия ТУ 25 — 1 -1092-81, с. 5 — 20.

Устройство контроля уровня "3xo", Технические условия ТУ 39 — 1037 — 85, с, 5 — 20. ,(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ 3ХО-СИГНАЛА

СКВАЖИНЫ (57) Использование: для измерения уровня жидкости в скважине. Сущность изобретения: возбуждают зондирующий импульсный сигнал в скважине..Определяют длительИзобретение относится к измерению уровня жидкости в скважине и может быть использовано в нефтедобывающей промышленностисти.

Известны два способа обработки эхосигнала при измерении уровня жидкости в скважине. Первый из них заключается в записи эхо-сигнала на бумажный носитель (ленту) и с учетом скорости его движения, измерения вручную по полученной эхограмме времени запаздывания отраженно- го сигнала. Способ отличается низкой производительностью, Известен также способ автоматической обработки эхо-сигнала с получением результата в цифровом виде, заключающийся в том, to после подачи зондирующего импульсного сигнала начинают отсчет време„„5U „„1781422 А1 ность, амплитуду и время прихода эхо- сигнала отражения относительно зондирующего сигнала. Сравнивают амплитуду эхо-сигналов с экспонентой B е, где  — амплитуда зондирующего импульса. Изменяюг показатель а в случае превышения амплитудой эхо-сигнала значения экспоненциального сигнала. Фиксируют число отраженных сигналов, совпадающих по амплитуде с последним генерируемым экспоненциальным сигналом, а время запаздывания определяют как среднеарифметическое значение.

Применение способа позвбляет сократить .время обработки отраженных импульсных сигналов и уменьшить погрешность измерения. 2 ил, ни и в течение времени запаздывания непрерывно сравнивают сигналы отражений с ц(( экспоненциальным сигналом вида В 8 (где  — амплитуда зондйрующего импульса), имеющим различные показатели а, при превышении которых отсчет времени прекращают, Подобный способ также малопроизводителен, т.к, эхо-сигналы приходится (для устранения прекращения отсчета времени по помехе) сравнивать с несколькими экспонентами, а достоверность его нйзка, т.к. возможно прекращение отсчета по сигналу, превышающему экспоненциальный сигнал, но не являющемуся сигнаЛом отражения от уровня, 1781422

Целью изобретения является повышение достоверности получения результата и повышение скорости обработки за счет оптимизации подбора экспонент эа ограниченный интервал времени и использования 5 многократно отраженных сигналов.

Это достигается за счет того, что в способе обработки эхо-сигнала скважины в ре альном масштабе времени с учетом непостЪЪФства амплитуды зондирующего 10 сигнала, включающем излучение зондирующего импульсного сигнала и генерирование экспоненциального сигнала, измерение времени запаздывания между зондирующим импульсным сигналом и отраженным 15 сигналом, при этом отсчет времени запаздывания начинают с момента излучения зондирующего импульсного сигнала и проводят в течение времейи, определяемого величиной периода следования зондирующих 20 сигналов, непрерывно сравнивают каждый отраженный сигнал с экспоненциальным сигналом при различных показателях экспоненты и по результатам сравнения опреде-, ляют время запаздывания отраженного 25 сигнала, экспоненциальный сигнал генери. руют с максимальным показателем экспоненты, при приходе отраженного сигнала сравнивают его амплитуду с текущим значением экспоненциального сигнала, генери- 30 руют новый экспоненциальный сигнал с показателем экспоненты, который находят — и„д из условия A> = В 6 " ", где An — амплитуда п-ного отраженного сигнала;

 — амплитуда зондирующего импульс- 35 ного сигнала; а — показатель экспоненты и-ного экспоненциального сигнала;

t< — время регистрации п-ного отраженного сигнала фиксируют число отраженных сигналов, совпадающих по амплитуде с последним генерируемым экспоненциальным сигналом, а время запаздывания отраженного сигнала - находят из выражения тз = ъ

ttu.

|.r, . р;P g

"где tg — время последнего отраженного сигнала; тз — время запаздывания отраженного сигнала;

N — число отраженных сигналов, при этом учитывают только те сигналы, время прихода которых кратно между собой.

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего способ; на фиг, 2 — диаграм мы, иллю стрирующие работу этого устройства по селекции отраженного от уровня сигнала при сравнении его с экспонентой.

Схема содержит скважину 1 с размещенным в ней микрофоном 2, усилитель 3, фильтр 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, микроЭВМ и цифровой индикатор 7.

Работает схема следующим образом.

Зондирующий импульсный сигнал,возбуждаемый в скважине 1, а также возникающие сигналы отражения воспринимаются микрофоном 2, усиливаются усилителем 3, фильтруются от низкочастотных и высокочастотных составляющих фильтром 4 и преобразуются в цифровой код с помощью АЦП 5.

МикроЭВМ 6; управляя работой АЦП, с заданной частотой снимает с него информацию, определяет длительность, амплитуду и время прихода эхо-сигнала отражения относительно зондирующего импульсного сигнала. Она же сравнивает амплитуду входных эхо-сигналов отражений с экспо-Kt нентой Ве (где  — амплитуда зондиру- ° ющего импульса), а также изменяет показатель экспоненты а в случае, если амплитуда эхо-сигнала отражения по длительности больше амплитуды зондирующего импульсного сигнала и превышает значение экспоненты в данный момент времени. flo окончании обработки численное значение времени запаздывания уровня, если он вы-. числяется, выводится на цифровой индикатор 7.

Из диаграммы фиг, 2 видно, что при появлении зондирующего импульсного сигнала 8 микроЭВМ 6 генерирует экспоненту

6 с амплитудой В = U> и максимальным показателем а. При обнаружении в момент tg первого отраженного импульсного сигнала .

10 амплитуды Uz, превышающей экспоненту 9, показатель генерируемой экспоненты изменяется на а < а, так, чтобы экспонента проходила через вершину импульса 10 (участок экспоненты 11), найдя а из условия Ог = Vte При обнаружении в мо"г4 мент t следующего импульсного отраженного сигнала 12 амплитуды Оз показатель экспоненты аз опять уменьшается (аз < а ); определившись иэ соотношения

Оз =О1е ® (участок экспоненты 13) и т.д. до истечения максимального времени обработки tmax. Импульсный отраженный сигнал

14, после которого генерируется экспонента с минимальным показателем а, а также сигнал 15, время появления которого кратно

torp., а амплитудное значение принадлежит общей экспоненте, являются отражениями от уровня и определяют время запаздывания, 1781422

Из приведенных рассуждений видно, что при.обработке, за время измерения генерируется всего одна ломанная экспонента. В прототипе для достижения того же результата потребовалось бы воспроизве- 5 сти несколько экспонент (на фиг. 2 — три), пока отраженные сигналы от уровня начали бы превышать их уровень, а помехи еще нет, увеличив время обработки с tmax до нескольких tmax (на фиг. 2 — в три раза). 10

По сравнению с известным предлагаемый способ сокращает время, затрачиваемое на обработку отраженных импульсных сигналов, и повышает достоверность того, что отсчитанный временный интервал. соот- 15 ветствует истинному значению.

Формула изобретения

Способ обработки эхо-сигнала скважины в реальном масштабе времени с учетом непостоянства амплитуды зондирующего 20 сигнала, включающий излучение эондйрующего импульсного сигнала и генерироваййе экспоненциального сигнала, измерение времени запаздывания между зондирую- : щим импульсным сигналом и отраженным 25 сигналом, при этом отсчет времени запаз-: дывания начинают с момента излучения зондирующего импульсного сигнала и проводят в течение времени, определяемого величиной периода следования зондирующих 30 сигналов, непрерывно сравнивают каждый отраженный сигнал с экспоненциальным сигналом при различных показателях экспоненты и по результатам сравнения определяют время запаздывания отраженного 35 сигнала, отличающийся тем, что, с

: целью повышения достоверности получения результата и повышения скорости отработки за счет оптимизации подбора экспонент за ограниченный интервал времени и использования многократно отраженных сигналов, экспоненциальный сигнал генерируют с максимальным показателем экспоненты, при приходе отраженного сигнала сравнивают его амплитуду с текущим значением экспоненциального сигнала, при обнаружении превышения амплитудой отраженного сигнала значения экспоненциального сигнала генерируют новый экспоненциальный сигнал с показателем экспоненты, который находят из условия

A =Ве "" где A> — амплитуда и-го отраженного сигнала:.

tn — время регистрации и-го отраженного сигнала; а — показатель экспоненты и-го экспоненциального сигнала;

 — амплитуда зондирующего импульсного сигнала, фиксируют число отраженных сигналов, совпадающих по амплитуде с последним генерируемым экспоненциальным сигналом, а время запаздывания отраженного сигнала

1й находят из выражения t> =

N.где tq — время последнего отраженного сигнала;

t ь — время запаздывания отраженного сигнала;

N — число отраженных сигналов, при этом учитывают только те сигналы, время прихода которых кратно между собой.

1781422

Составитель А. Бартенев

Техред М.Моргентал Корректор Л.. Филь

Редактор

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

Заказ 4262 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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