Акустический цементомер

 

312936

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фойе СоеетскиЪ Социалистическиа

Ресоублик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено ЗО.V1.1969 (№ 1344151/26-25) МПК Е 2lb 47/00

G 01 1/40 с присоединением заявки ¹

Комитет оо делам иаобретеииЯ и открытиЯ ори Соеете Мииистрое

СССР

Приоритет

Опубликовано 31.V111.1971. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 14.Х.1971

УДК 550.834:622.241 (088.8) Авторы изобретения

П. А. Зельцман, С, М. Королев, В. И. Пасник, П. Д. Резник и М. В. Цалюк

Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостроения

Заявитель

АКУСТИЧЕСКИЙ ЦЕМЕНТОМЕР

Изобретение относится к области промыслово-геофизического исследования скважин, в частности, акустическими методами.

Известная аппаратура для акустического исследования скважин состоит из скважинного прибора и наземного устройства. Основными элементами скважинного прибора являются двух- или трехэлементный зонд, схема возбуждения излучателя и усилитель сигналов приемника. Основными элементами наземного устройства являются синхрогенератор, генератор пусковых импульсов и блоки измерения амплитуд и времени. Синхрогенератор периодически запускает генератор пусковых импульсов и одновременно блоки измерения амплитуд и времени. Пусковые импульсы, достигнув по кабелю скважинного прибора, запускают схему возбуждения излучателя, который генерирует в окружающую среду, например породу, серию упругих колебаний. Эти колебания, достигнув приемника, преобразуются в электрические колебания, которые после необходимого усиления подаются в наземное устройство в блоки измерения амплитуд и времени распространения. При исследованиях в обсаженной скважине и использовании двухэлементного зонда такая аппаратура может быть применена в качестве акустического цементомера.

Недостаток известной аппаратуры состоит в том, что запуск наземных блоков измерения амплитуд и времени осуществляется от синхрогенератора в момент подачи в кабель пу5 скового импульса. В этом случае в зафиксированное время входит, кроме измеряемого интервала времени, двойное время пробега сигнала по кабелю. Время пробега сигнала по кабелю не является постоянным в процессе ка10 ротажа, так как параметры каротажного кабеля зависят от ряда факторов: количества кабеля, смотанного с лебедки в скважину, температуры, давления и др. Изменение времени пробега сигнала по кабелю приводит к

15 смещению полезного сигнала по отношению к интервалам измерения, что снижает точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерения акустического цементомера.

Цель достигается подключением к блоку синхронизации устройства временной фиксации отраженных от конца кабеля пусковых импульсов для совмещения момента запуска

25 блоков измерения времени и амплитуд с моментом подхода к наземному устройству отраженных от конца кабеля пусковых импульсов.

На фиг. 1 показана блок-схема прибора, 30 на фиг. 2 изображена картина волново312936

10

65

3 го процесса и показаны интервалы измерения амплитуд и времени.

Прибор состоит из скважинного снаряда Л и наземного устройства Б, соединенных каротажным кабелем. В скважинном снаряде находятся электроакустические преобразователи: излучатель 1 и приемник 2, разделенные акустическими изоляторами.

В средней части скважинного снаряда находятся схема 8 возбуждения излучателя и усилитель 4. Основными блоками наземного устройства являются блок синхронизации 5, генератор б пусковых импульсов, устройство

7 фиксации отраженных пусковых импульсов, блок измерения амплитуд 8 и блок измерения времени 9.

Схема 3 периодически возбуждает излучатель 1, который после каждого возбуждения генерирует серию упругих колебаний. Упругие колебания, пройдя через окружающую среду, обсадную колонну 10, породу 11, цемент (буровой раствор) 12, попадают на приемник 2, где преобразуются в электрические колебания. Далее электрический сигнал в виде пакета высокочастотных колебаний переменной амплитуды усиливается до необходимой величины усилителем 4 и по каротажному кабелю подается на вход наземного устройства. Блок синхронизации 5 определяет такт работы цементомера. Импульс блока синхронизации запускает генератор пусковых импульсов 6, и последний через каротажный кабель запускает схему возбуждения 3. Одновременно с запуском генератора пусковых импульсов от блока синхронизации 5 запускается устройство фиксации отраженных от конца кабеля пусковых импульсов 7, выполненное в виде ждущего мультивибратора с регулировкой длительности генерируемого импульса. Задний фронт импульса совмещается по времени с сигналом запуска, отраженным от конца кабеля, за счет неполного согласования кабеля со скважинным снарядом. Такое совмещение поддерживается в течение всего времени каротажа. Совмещенный с отраженным сигналом задний фронт импульса мультивибратора запускает блок измерения амплитуд 8 и блок измерения времени 9. На эти же блоки поступает в соответствующее время сигнал от скважинного снаряда. В общем случае скорости упругих волн в колонне и в породе различны, и в принятом сигнале можно выделить волну по колонне и волну по породе, так как эти волны разделены во времени (фиг. 2). По амплитудам этих волн и по времени их появления можно судить о качестве сцепления цемента с колонной и с породой.

Для измерения амплитуд используют интервал нескольких первых периодов продольной волны, как наименее искаженных. В соответствии с вышеизложенным оценку качества цементирования производят по трем параметрам: Т„А„, А„, где T„„— время распространения волны по породе на фиксированной базе между излучателем и приемником, ˄— ам25

60 плитуда волны по породе, А„- — амплитуда волны по колонне.

В блоке измерения времени фиксируется момент прихода волны по породе. Этот момент сдвинут относительно синхроимпульса на суммарное время Т:, включающее в себя, кроме времени пробега волны по породе Т„, время пробега импульса запуска по кабелю к скважинному прибору Т к-,,„" и время пробега полезного сигнала по кабелю к панели управления Т,<аб, т. е.

Т, = Т1каб + Тп +Т2каб.

Так как Тгк,б = Т каб=Тк,б, то последнее выражение может быть записано в виде

Те — 2 Ткаб Тп.

Отсюда следует, что вышеуказанное суммарное время Т, больше измеряемого времени T„ на двойное время пробега по кабелю.

Момент прихода отраженного сигнала и соответствует этому двойному времени. Таким образом, в интервал времени от момента прихода отраженного пускового импульса, отмеченного устройством фиксации отраженных импульсов, до момента прихода волны по породе входит только время прохождения упругой волны по породе и не входит время пробега по кабелю, которое не является стабильным и зависит от ряда факторов. С помощью измерительного триггера, находящегося в блоке измерения времени 9, формируется прямоугольный импульс, у которого передний фронт соответствует моменту фиксирования отраженного пускового импульса, а задний фронт определяется моментом прихода волны по породе. Этог импульс преобразуется в напряжение (ток), средняя величина которого, пропорционалbíàÿ длите. ьноc1 и импульса, подается на фоторегистратор каротажной станции в качестве параметра Т„. Начало временного интервала, в котором измеряют амплитуду волны по породе, соответствует моменту фиксации волны по породе и устанавливается с помощью порогового устройства. С помощью пикового детектора запоминается максимальная амплитуда в вышеуказанном интервале и в качестве параметра А„подается на фоторегистратор. В таком же по длительности интервале запоминается амплитуда волны по колонне — параметр Лк, но начало интервала измерения устанавливают не с помощью порогового устройства, а с помощью фантастрона с регулируемой длительностью импульса.

Фантастрон расположен в блоке измерения амплитуд 8 и запускается от устройства временной фиксации отраженных пусковых импульсов. Задний фронт импульса фантастропа определяет начало интервала измерения волны по колонне. Установку заднего фронта осуществляют по первому поступлению сигнала, хорошо видимому при настройке аппаратуры в свободной (незацементпрованной) колонне. Задний фронт импульса фантастрона определяет начало интервала измерения ам312936

Фиь, L плитуды В0.1ны по колонне во Время всего карота1ка, даже если нервo! иоступле и сп,нала не различается в шума«(такой случай имеет место при качественном сцеплении) .

Влияние дестабилизирующих факторов, сказывающееся в изменении времени прихода полезного сигнала за счет изменения времени пробега по кабелю, не приводит к смещеншо интервала измерения по отношени1о к сигна лу. Это определяется тем, что синхронно с изменением времени прихода полезного сигнала перемещается зафиксированный момент l;pllхода полезного сигнала.

Тс::;: -áðàçî,ì,,поло>кение интервала измерег .p. -.:11литуды волны по ILo;IG!I;Ij по о-.11оIiicIIIIIo к первому вступлению волны 110 колонн:. о та1 1ся 11епзменным.

Предмет изобретения

Акустический цементомер, состоящий пз скважинного снаряда, содержащего акустический зонд, усилитель и схему возбуждения, и наземного устройства, содержащего блок син«poI1IIaai«II генер",òîð пусковы«импульсов и

10 блоки измерения времени и амплитуд, отлиHLLLoLLILILLcя тем, что, с целью повышения точно ги измерения, в пем к блоку синхронизации подключено устройство временной фиксации отраженных от конца кабеля пусковых

1Б импульсов, запускающее блоки измерения вре11С1т П И 1П;1 1 тУД

312936

Ваана по рааiлдаоg

Воона ао колонне

Фи

Составитель Э. А. Терехова

Техред Е. Борисова Корректор 3. И. Тарасова

Редактор И. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2897/14 Изд. № 1200 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5