Способ измерения коэффициента затухания при акустическом каротаже скважин

 

О П И С А Н И Е j(tiEÞÂ-Î I(t

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соева Соеетсмии

Социапыстицесиин (веспублии (бе) Дое(олепетальноа к авт. свид-ву— (22) ЗаявлЕно 0З.10.75 (2() 2177 41/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15,03.78, Бюллетень № 1(1

Гасударственный квинтет

6вВВтв Мнннатрва 6И(е нв двлаи E(a!Ifp!IEe!IIE!1 и отнрьпнй (53) Y,Ë Ê 58(1Ы-1.б22... 11111чкЯ (45) Дата опубликоваиия опнмния 25:027 (72) лвторье изобретения

A. К. Мельцер, И, Д. Резник и M. В, Цалюк

9 (7}) Заявитель

ОпытнО-кОнструкторское 6!0р0 Гаофееэичаского прнб(1рос(рпеппя (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗЛХУХЛ11ИЯ ГИМ А КУ(Г1т(11 СКОМ

КАРОТАЖЕ СКВАЖИН

Изобретение относится к области промысловой геофизики и может быть использовано при анализа волновой картины, полученной от акустического зонда аппаратуры акустического каротажа.

Извастяе способ измерения затуханич по значениям амплитуд начальной части акустических импульсов, зарегистрированных двумя пьезоприемникамн, расположенными на некоторых расстояниях от импульсного излучателя в скважинееом снаряде акустического каротажа (7).

1О

Известен способ измерения коэффициента затухания с использованием кусочно-линейной аппроксимации логарифма амплитуды сигнала с последуюшим вычитанием логарифмов, полученных и сигналов, прошедших разные по длине йути.

Ограниченнъ(е возможности применения болъшого числа звеньев для кусочно-линейной аппроксимации не позволяют получить достаточную точность измерения (2).

Более совершенным является способ измерения 2Е затухания, когда накопительные конденсаторы пиковых детекторов, заряженные соответственно до амплитудных значений прошедших разную длину пути сигналов, один раз в течение каждого такта работы излучателя экспоненциально разряжают и фиксируют 2s моменты совпадения напр((жспеп(па е(Опдапсаторах с постоянным УРОВ)Им Оп(11 НО(О HBItjlHKi!IIM, T8K как разряд конденсаторов изчннастся Одновременно, то ннтервалье време(О1 От начала разряда и до момен(а совпадения имеют гупта-(ы(ость. пропорциональную коэффициенту затухания, благодаря чему при последующем п рамп- амплптудпом преобразовании полу еа(ОТ IIRI!pl!ac&!i (T0K), пропорциональное коэффициенту затухания 0 (31, Однако этот способ может оыть реализован только при одновременном начала разряда накопительных конденсаторов обоих детекторов, Так как заряд каждого нэ накопительных конденсаторов происходит не одновременно, то к моменту начала разряда, определяющего начало форме(рования соответствующей экспоненты, Относительное уменьшение напряжения на каждом иэ них эа счет конечного значения постоянной разряда пикового детектора будет разным для того и другого конденсатора.

На конденсатора, который в каждом такте заря. жался первым, напряжение снижается в большей степени, чем на конденсаторе, который зареое(алая вт(» рым. По этой причине нарушается пропорциональность между амплитудой сигнала и напряжением, соответ. ствующим началу экспоненты для каждого из конден598007

Схема реализашги способа связана с системой фиксашги оп1оси тельных амплитуд сигналов, приз5 нк,111111х к приемнику соответственно от ближнего (во о1э1О1цени1о к приемнику) и дальнего излучателей трсхэлементного зонда скважинного прибора. В этой системе каждый из излучателей возбуждается через определенные и1первалы времени, соответствую40 щие длительности такта 1, причем сдвиг между моментами возбуждения того и друтого излу1ателя соответствует половине длительности такта. Накопительный конденсатор детектора сигналов ближнего излучателя в начале каждого такта заряжается несколь45 кими первыми вступлениями сигнала, а затем медленно разряжается, и напряжение на нем уменьшается, уменьшаясь к моменту прихода сигнала следую. щего такта на 10-15%, что обусловлено необходимостью сохранения разрешающей способности аппа50 ратуръь Таким образом, на накопительном конденсаторе детектора сигналов ближнего излучателя имеет место медленно меняющееся в течение такта капряжецие U .. Аналогичную форму имеет напряжение на накопительном конденсаторе детектора сигналов дальнего излучателя 0, ио блаюдаря временИ ному сдвигу в возбуждении излучателей это напряжение U< оказывается сдвйнутым íà 180 (половину длительности такта) относительно напряжения 0,1 .

Основными элементами схемы реализации спо60 соба являются схема формирования 1, кваитуннции

I саторов, что приводит к погрешности измерения коэффицие11та затухании при акустическом каротаже скважин.

Цель изобретения —.повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что в известном способе измерения, основанном на амплитудно-временном преобразовании прошедших различную длину пути сиг. ,палов акустических преобразователей, из медленноменяющего в течение такта напряжения на накопительном конденсаторе детектора сигналов ближнего по отношению к приемнику излучателя формируют последовательность импульсов с экспойенциально-падающим задним фронтом, которые подают на амплитудйьп1 компаратор, и срав1п1вают с медлен-, но-ме1гяющимся в течение такта напряжением цетектора сигналов дальнего излу 1ателя, а затем импульeb1 коь111ар11111ра се:1ектируют с помощью схемы соВпадения и вь!,„ennle1 последовательность прямоуголь«ых ихuiyn»c ns, сов1гада101цих своими передними и О и задп11М фронтами с моментом совпадения экспонепшгальио.1гадаюших фронтов импульсов первои пос11е11ов11тсл1:пос1и с напряжением на конденсаторе детектора сиг1111лов соответственно ближнего и дальнего из11у1111елей1, которую затем регистрируют с помощью прибора для измерения среднего тока.

Многократное в течение длительности такта компарировапие повьппает точность измерения за счет взаимной компенсации погрешностей с положительным и отрицате,и пым знаком, 11» фиг. 1 1и1казаи пример реализации способа; па фиг. 2 — эшоры напряжений на элементах схемы.

4 генератор 2, амплитудный компаратор 3, селектор 4.

С помощью схемы формирования 1, на которую подается медленно меняющееся напряжение U4 с накопительного конденсатора детектора сигналов ближнего излучателя и прямоутольные импульсы О квантующего генератора 2, получают в каждом такте последовательности импульсов Ц4. с экспоненциально, падающим задним фронтом. Схема формирования содержит параллельный RC — контур и управляемый транзисторный ключ, состояние которого, закрытое или открытое, определяется полярностью импульсов квантующего генератора 2. При поступлении отрицательного импульса U квантующего генератора

2 ключ открывается, и конденсатор RC — контура заряжается до соответствующего данному моменту времени значения напряжения Ц„, при поступлении положительного импульса кшоч закрывается, и конденсатор экспоненциально разряжается через резистор контура до О. Время разряда определяется постоянной времени цепи разряда с = ряб, Сформированный таким образом импульс 1.1 „c зкспоненциально-падающим задним фронтом йвершиной, совпадающей с кривой U, повторяется с каждым последующим периодом работы квантующего генератора 2, а всего около 100 раз (п) в тече1гие такта работы излучателя. В качестве квантующего генератора 2 использован автоколебательный мультивибратор, выполненный на операционном усилителе.

Последовательность импульсов U4, полученных с помощью схемы формирования 1, подают на компаратор 3, где сравнивают по ампн1туде с медленно. меняющимся нат1ряжением U на накопительном конденсаторе детектора сигналов дальнего излучателя, поданным на второй вход выполненного на операционном усилителе компаратора 3.

В момент совпадения по амплитуде фронтов импульсов U4 схемы формирования 1 с напряжением 11 на выходе компаратора 3 имеют место ска », кообразные изменения напряже1п1я, образующие в каждом такте последовательность прямоугольных импульсов U <, фронты которых соответствуют моментам срабатывания компаратора 3. Импульсы

0 пропускают через селектор 4, выполненный в виде схемы совпадения, куда одновременно подают импульсы Q кваитующего генератора 2.

При одновременном воздействии на селектор положительных импульсов U u U на выходе селектора имеют место прямоугольные положительные импульсы U ь, начало и конец каждого из которых соответствуют моментам времени, когда падающая экспонента Каждого пз импульсов Ц,„имеет значение соответственно 1.1, и 1.1 . Длительность импульсов U„,,получаемых при указанном амплитудно-временном преобразовании, как известно, определяется выражеш1ем Тц = R C 1 г1 Ы 10 -При и импульсах в течение каждого такта работь1 излучателей средний ток может быль оппеделеи как

1,1

1с =щ RCЕ 1и = ср

1--1 где m — посто ип1ая величина, зависящая от ампли5o8I007 туды импульсОВ 11, длителы1ости такта и парамет1 ров схемы совт1адеиия. Так как Ц и Q nponop2 ционалы1ы амплитудам сигналов от ближнего и дальнего излучателей, то коэффициент затуха1ш1 может быть определен как

5 где }(— коэффициент пропорциональности.

Как видно иэ выражения для 1,, в те гение каждого такта суммируются средние токи от каждого из и импульсов 06 на выходе схемы совпадения. Так как напряжения 0„и U сдвинуты

2 на 180, то в течение первой половины такта работы ближнего излучателя, когда накопительный конденсатор детектора сигналов ближнего излучателя разряжен в меньшей степени, чем накопительньш конденсатор детектора сигналов дальнего излучателя, имеет место завышеш1е длительности импульсов и, следовательно, погрешность с отрицательным знаком в определении а. Во вторую половину такта, .о когда в меньшей степени оказывается раэря>кенным накопительный конденсатор детектора сиг11алов дальнего излучателя, имеет место погрешность с положительным знаком. Так как напряже1п1я па конденсаторах в течение такта работы каждого из излучателей изменяются по одному и тому же закону и количество импульсов в каждой половине такта одинаЪ ково (возможной ошибкой в 1 импульсе при 100 импульсах в такте можно пренебречь), то суммарные полож1ггельные и отрицательные ногрешности

C 1 + L 8» равны между собой и взаимно комТ

2" о с 8 + Qg т—

Здесь 1 т. — постоянные разряда детекторов;;

Дл 2 сигналов соответственно ближнего и дальнего излучателей.

Ч аким образом, в показаниях регистратора каротажнай станции, фиксирующего среднее значение тока от импульсов Оа, будет исключена погрешность -. 4О связанная с временным сдвигом в работе каналов иэ. мере ния, Использование предлагаемого способа измерения коэффициента затухания прн акусп1ческом каротаже скваж1п1 обеспе пп существенное уменьшетп1е аппаратурной погрешности и, как следствие, повысит достоверность информации о пересекаемых скважиной горных породах.

Формула изобретения

Способ измерения коэффи11иента затухания при акусп1ческом каротаже скважин, основа1щь1й на амплитудно-IIpel IeIIIIov преобраэо анни прошедших раэличпу10 длину пу1и сигналов ак стических Ilpeo6раэователей, о т л и ч а ю щ и Й с я тем. что, с целью

IIoBblllloHIIII то|пlости иэмеРеIп1Й, мед IcIIIIA меняющееся напряжение продетектировапиого сигнала ближнего по отноше1в1ю к приеллику излучателя с помо1цью импульсов квантова1п1я преобразовывают в каждом такте в последовательность импульсов с экспоне1щиально IlagalolIIIIII задним фронтол1, которые сравнивают по амплитуде с медленно меняющимся в Течение такта продетектированным сигналом дальнего излучателя, и формируют последовательпость прямоугольных импульсов, фронты каждого иэ которых соответствуют момен.ам равенства сравниваемых напряже1пш, затем импульсы второй псглеловательностн селектируют по длительно т11 с ил1пульсалп1 квантования и вьщеляют .-" ял1оугольные илп1ульсы, длительность которых р. 1 иа разности дли ельностеи селсктируемого н квантующего импульсов, а среднее значение в течение длительности такта пропорционально коэффициенту затухания.

Источники инфорл1ации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США К 3270316, кл. 340 — 18, 1966.

2. Патент США Р 3251029, кл. 340 — 18. 1966.

3. Аппаратура каротажа нефтяных и газовых скважин. ВНИИОЭИГ, М., 1973, с. 50 — 53.

598007

Составитель, Терехова

Техред З.фанта Корректор М Демчик

Редактор Н. Зайцева

Заказ 1212/36

Филиал flIN "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 702 Поллисное

ЦНИЙПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открьггий

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