Устройство для акустического каротажаскважин

 

не, е е ебфе ф . .1

- -Ьйм.т н, щ ., ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик () 42833II

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое loT,BIBT. ci3iHI+етельства— (22) Заявлено 14.06.71 (21) 1670262/26 25 (51) М. Кл. С 0lv 1/40 с присоединением заявки №вЂ”

Гасударственный камитет

Савата 1иинистраа СССР па делам изабретений и аткрытии (32) П рио ритет—

Опубликовано 15.05.74. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 03.01.75 (53) УДК 550.834:662.241 (088.8) (72) Авторы изоб|ретепия В. М. Гуцалюк, M. В. Цалюк, Л. А, Хилинскнй и В. В. Млоцинский

И нститут геофизики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА

СКВА)КИ Н

galHiHoe ивоб ретен ие oiTlHо сится к области геофизического и оследо ва ния сааванаи н и, в частсносги, к а кустиче окому каротажу. (АК).

Капс иаве ст но, цель АК вЂ” выделен не пла,спев и огаре1деление акустических naipalEHeTlpoia по род, пересекаемых саавалаи ной.

В связи с изменеааием на|пряжеааного сосгоя,н ия гориных пород вокруг выра боTIIclH, nelpeipacn,ределе нием тем пе рагпу р и,п рон и|ано вением в пла ст фи лыпрата бур с восо раствора,вокруг

cMBB)?KH>HbI io6Pa3lveTIcsI ?азмен@н наЯ Bolna, QTJIH ающаявя ансамальньам значевием скоростей по с ра в нени ю с оеар у?кающии масси>вои. В силу указа|нных лр ичи н пр а нипц а р аз дел а ж идиость — п орода в знач ительной сте пе ни вл|ияет на точечность и|з мере ния аиустических пара метpoiEE исследуемых по!род и по этом у т|ребует сстециалыного изучеааия.

Из веепны yioTpoHicTisa АК, учитывающие в каиой-то ме ре в лия ние н|ар ушен ной зоны,при измерении акустических параметров. Так, наприIeip, ?аоп ользуевся сNBBMHIHIHblEI зонд, имеющий д ве па!ры прием и иков, одна,из кото рых )pa Jnoложена,вблизи;и злучателя, др угая — вда nai, или двухэломеснтный,зонд.

Указанные у стройсапва, повволяющие учи гывать влияние нарушенной зоны, имеют существен ные недо спатки. В перво м случае у вел..IiEelEIHe!PBIOCTOEIlHИ1Я,ДЛЯ iBTOlPiOEI nBlPbI ПР ИЕМ НИ аОВ при водит .к неи@ентичным условиям рабпросгранения з вуко вой волны, чем обу словлемо появление неко нт ролируемого влия1н и я отдельных неоднородностей, расхождения и изменения коэффициента затухания.

Второе успройство,более эффе ктгавно, однако и во втором случае полученная аанформаци я в значительной мере «засорена» влиянием пород, залегающих в глуби не массива, ибо интЕПРИ РУeTICH iET?i I VIBIPHbIII CHlnHailI B тЕЧЕааИЕ ДЛИтельно го времени, состоящий из различвото

THiIIa волн продольных, поперечных, поверхноспных и др., пюэтому значение амплитуды выходного сипнала будет оп редел яться влыя нием усло1вий ра старо1стра нен ия для каждого типа

15 вол и, что затрудняет получение па р аметро в перех о дной зо|ны в чи стом аиде.

С целью IIoiBbIUIeiHiHH powHlocTiH из мерения геолого-геофивичесааих,па раме пров бло к иющрения снабжен детектором, выход ааото рого под20 ключен к емкоспной ячейке па мяти iH ди фферен|циальному у силителю для;последующего формирования строб-импульса в момент равенства,на п ряжений .íà выходе pe TeHToipa и ячейки памяпи, отмечающего японец и з ме р яемого вре25 мни ног о,и нте р в ала, в течение .которого пр оиходи т с пад акустической энергии в п раз опносительно ур о в ня, достигнутого .к моменту прекраще ния импульса возбуждения.

Требуемая однород ocTb акусти че ско1го п оля

30 и ко мпенсация незамк н утости объе ма еааважи428331 ны обеапечиваетоя симмеприч ным ра сположснием акустичес к их п реобразо ва ний (двух излучателей и одного лриемника) относительно др уг друга и их савмещением.

Так как промежуток дремени, в течение которого происходит спад акустической энергии, связан .с,состоянием поверх ности стено(к акважины,и литюлювией inoip.од, то HionoJrbeoirrainne предлатаемого устройства 1позволит lnoJIiyччть более точные параметры гра нич ной зоны, при по мощи которых может быть о пределе на по правка, корректирующая результаты акустичес кого ка ротажа.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема.скважинного зонда; на фиг. 2 — блок-схема всего устройства; на фиг. 3 — эпюры напряжения.

Сиважи ниый заид оодер ж ит акустические излучатели 1, 2, акустичеакий дриемник 8, акустичеакий HeoJriFIToip 4, 5, центр ирующее устройство 6, 7. ,При1веден ная ко миа н авка скважин ного зюида обусловлена необходимостью созда1ния однородного звукавото поля и ком пен саци и влияния (незамкн уто сти о.бъема акваж.и;ны вдоль ее

OiGH.

Электронная схема состоит из аку стичес кого приемника (пьезокерамичес кого преобразователя) 3, выход которого по д ключен на уеил итель напряжения 8,,последний через,HH(Верто р 9,соединен с двухтактны м у(аилителем 10.

Выход двухта ктнюго уаи л ителя icoelnniHen Ic согласующим трансформатором 11, вторичная обмотка которого падключена на мостовой детекто р .12.

На,выходе мостового детектора 12 стоит фильтр низкой частоты 18, к выходу, фильтра

18 одновременно подключены катодный повторитель 14 .и емиастная ячейка памяти 15.

Ячейка аа,мяти 10 имеет цепь раз,ря(да 16.

Выход ячей ии lnalMHTH,lá через IcaTioip!HbIH пзвто ритель 17 подключен к одиому !Не входов дифференциального усилителя,18, а на его вчорой вход по дключен выход катодного .повторителя 14, цепь разряда 16 подключена к ждущему .мульпи вибрато ру 20 через като д ный lnoBTOри тель 19.

Выход ди фференциалыного,у сил ителя 18 соединен с тр иггером Шмидта 21, а последний через дифференциальную цепь 22 подключен к уаилителынам!у ка акаду 23. У силитель1ный ка скад 23 соединен с,ф арыирователем iGTBIH+Blptанях импульсов 24,,выпол|ненным иа тиристоре.

Выход:фар ми ро вателя стандартных импульсов соединен с IcH HMBJIL4HQH жилой карота жного ка беля 25.

Узел си нх ро н и зац и и 26,ñoel!IIHHåií с ждущим мульти виоратаро м 27,,послед илий подключен .к каскаду ударнога,возбуждеиия 28 и одно вре,менно через;дифференциалыную цепь 29 — к ждущему,мульти вибратору 20, а через дифференциальную цепь 80 — к усилителыному ка:скаду 31, который соединен со входом формирователя стандартных импульсов 24. Каскад удар нюго |возбуждения 28 подключен к уаилителю мош носпи 82,,к выходу кото рого подключены два па раллелыно,подключенных излучателя (пьезокера миче ских п рео бразователя) 1 и 2.

Работа устройст1ва цр оиэводится |следующим обраво м. Узел си нх р анизации 26 генерирует оопрако нечные и м пулысы «а» - с а пределенной ча стотой оледоваиия, др1и по ма щи которых oicyg0 щеатвляепся,заиуак идущето,мульт ив и брагора 27.

Прямоугол IFIbIH импульс «б». со ждущего мультиви@ратор а 27 поступает на I.elneipa Top уда р нюго возбужден и я 28 и однюв реме нно по15 сле ди фферен цИрава ния,заднего ф ро нта дифференциальной цепью 80 «г» л одается ва усилительный,каака д 31 и,далее <на фо рми рюватель ста1нда ртных ии п улысов 24, где форм и руется станда ртный оатраконе чн ый иивульс «и», 20 соотвепс"пвующий мо|менпу о ко нча н ия возбуждеиия излучателей 1, 2. Полученный icTaiHpapT ный им пулыс падается ino каботажному кабелю на по вер х ность.

Каскад isa!p!Fror.o в озбужден|ия 28 при .подаче

25 пря мауголынаго и мпулыса,генер и рует радио и м иулысы с длительностью, lpas!FIQH длительности п ря моуполыного,имиульса, и частотой заполнения, равной резонансной частоте пьезокерамических преобразователей «д».

30 Пол учен ный ipaQIHIGFI!MnlyJIb!c lnoipaeTIcn на уоиллтель мощности 32. На выхюде усилителя мащио сти 32 подключены,пьезо керамичеокие иреобр азо ватели l, 2, в;результапе чего возиикает и м пулыс ylnipyr.nx калеба н ий. Наличие отражающих rpainiHiu, п ри цремеиной .и!ро тяжен ности импульса IBоэбуждения,npHIBîrrr!HiT K нарасТаННго а кусти чеокой энергиями в объеме скважи.ны,в месте ра аполо жения акустических преоб,ра.зюв ателей.

40 |При помощи пье зокерами чеакого приемника 3 амустичеакие .иолебания п рео бразуются в электрические «ж», уcHJIIHваются iHB усилителе

8, подаются на инверсный каскад 9, а затем— на д вухтактный уаилитель 10. Согласующий

45 траиафю рмато р lil и апюльзуетая для согла сования выхода двухтактного усилителя с н апрузкой, которой,в данином,случаете является мюсповой детектор 12. В результате детектирования на выходе фильтра низкой частоты 18 возникает

50 видеоимпульс «з» с пологим передним фронтом и плоской вершиной. Данная форма импульса обусловлена фи зичеоиим,процес сом. В пе рвый момент начал а |возбуждения ацустичеакая энергия, будет увеличива тыся, а запе м на ступает динамическое равно веаие (количество поступающей акусти чеакой знерги и равно количеству уходящей),и,вели ч и на ее остается постоя иной. Длительность возбуждающего радиоимиулыса,должна,выби ратися из условия достижения:указа нного,режима, Полученный видеоимлулыс пода епся íà емкоотн ую ячейку памяти 15, на иоторой аднюв ре менно npoiHlcxoдит и деление си пиала в требуемое число раз

«и» путем использования двух последовательно включенных ем костей. С выхода ячейки

428331

Зо

35 памяти сигнал подается н1а,катодный .повтор итель 17, а затем на один IH3 входов.дифференциального усилителя .подается сигнал непосредственно с фильпра 13 через катодный повторитель 14.

После момента окончания возбуждающего им1пульса ароисходит постепенное уменьшение аяустическ1ой э1нерги1и, что соответственно вызовет сп ад заднего ф рон та ви1деои мпульса. Это уменьшение 1наоряжения через като д ный повторитель 14,передается IHa од и и из входов дифференциального усилителя 18. Так как на

QlpIyI1olM его входе, поддерживается постоя|нное напряжение с делителя ячейки памяти 15, то в момент.равенспва этих на пряжен ий на выходе дифференциального усилителя 1I8 возникнет перепад на пряжения «л». Для .фоplMIHpoaaHHH ста1нда рт1ного,им1п ульса, соопветствующему момен ту ра|венства указаяных наОряжен1ий, используется zpHII;I elp ?Шмидта 21, нодключенный к дифференциальному усилителю 18. Передний фронт получен ного им пульса диффере1нцируется дифференциальной цепью 22 «м» и через усилительный каскад 28 подается,на формиро ватель cTalHpapll Hblx остроконечных импульсов 24. Получен ный GTBIHjIIapTIHbIH импульс

«н» IIIogtaeTIcst по,карота>ин Ому ка белю на поверхность. Как уже опмечалось, ждущий мультивибрато р 27 фopiMHiplyeT п рямоу гольный импульс. Передний ф ронт у1каза н но|го импульса после д и1ффере н циапьной цепи 29 «в» за пускает ждущий мультивибратор 20, последний, в свою очередь, фор ми рует ря1моугольный импульс «е» с длительностью, аревышающей макспмальнo воэмож1н ую длительность эидеоимпульса, П ря моугольный им1пульс через катодный по вторитель подает1ся на разрядную цепь

1о, состоящую,из ключевого элемента и последовательно включен ного резистора. Пр1и лодаче п ряяоуголыного импульса 1р аарядная цепь оказывается за пертой, чем,исключаетСя разряд емкости ячейыи памяти. В момент окончания прямоугольного импульса разрядная цепь 15 открывается и происходит быстрый разряд емкости ячейки IlalMHTIH 15. Указа нная цепь обеспечивает lH&3BIHIHICHIMoicTI последних измерен.ий от дредыдуш и х.

Как уже отмеч алось, с выхода форми рователя,cTBHIpalpTIH импульсов по ка ротаж1ному кабелю подаются на поверх ность два остроконечных импульса «н». Временной промежуток между импульсами однозначно соответствует времени спада BIkkiycTHiHGGKQII эне1ргви в п раз опносительно уровня, достигнутого к моменту п1реиращения импульса возбуждения.

Полученный временной интервал может быть измерен IHa IlloaepxiHOIcTH иавеапными сНособам и.

Пред м ет Haoáipe TeIHHH

Уст1ройство для акустического каботажа сиваии н, содержащее скваж и1н ный зонд с акуcTIHlHeIcxHMH:преобразователя ми и блоками питания, возбуждения, усиления, измерения и надземную па1нель, отличающееся тем, что, с целью:повышения точности malMepeIHIHH геологогеоф1изических па рамеч1р ов, блок, измерения снабжен детектором, подключенным к ем костной ячей(ке памяти IH диффе ренцналь1ныи усилителем, обеспечи вающ и м фо рми ров ание строуб-импульса IB момент,plalaeHlcTiaa на пряжений на выходе детектора и ячейки па1мяти, отмечающего коленец и з меряе мого IIIpeIMelHiHoãо интер вала, в течен|ие которoll î рои сходит с пад аиусти ческой э нергии в Il, ðàç OTIHoîHòåëüíî уровня, достипвутопо,к моменту прекращения

HMIIIlyëücà возбуждения.

428331

Составитель Э. Терехова

Редактор Л. Цветкова Техред А, Камышникова Корректор О, Тюрина

Заказ 5021 Изд. ¹ 1602 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Гооударственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, рК-35, Раушская наб., д. 4/6

Сопл нп. Глас роисиюа рпраалан и ала спасла, пали рафип и ин жной оргонли