Устройство для акустического каротажа скважины

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

/ (61) Дополнительное к авт. саид-ау(22) ЗаявЛено 131075 (21) 2180049/25 с присоединением заявки NP (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 V 1/40

Государственный комнтет

СССР но делам нзооретеннй н открмтнй (53) УДК 550,834:

: 622. 241 (088.8) Опубликовано 1511.79- Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 1511.79 (72) Авторы

С. М. Вдовин, К. Н. Казаков, В. M. Коровин изобретения и М. A. Сулейманов

Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА

СКВАЖИН ч

7 =+= — -=1,7Э, Изобретение относится к области промыслово-геофизических исследований скважин, в частности, методами акустического каротажа. Теория и 5 практика акустического каротажа скважин указывают на высокую геологическую эффективность амплитудных значений поперечных волн и необходимость их регистрации в процессе исследования.

Известны устройства, регистрирующие в процессе каротажа скважин одновременно амплитуды поперечных волн и амплитуды и временные характеристики продольной волны (1). Это уст.— ройство содержит скважинный прибор и наземную часть с акустическими преобразователями, блоком возбуждения излучателей, синхронизатором, блоками измерения амплитуд продольной

20 и поперечной волн, регистратором.

Работа этих устройств основана на том, что отношение скорости поперечной волныЧв, возбуждаемой в скважине, к скорости продольной волны V> постоянно и равно где 1 -время распространения проP дольной волны;

-время распространения попе5 речной волны на породе.

Данные устройства автоматически регистрируют время 4Р по первому вступлению продольной волны на при.емнике и одновременно вырабатывают импульс длительностью, сохраняя при этом отношение -1- постоянным и равным 0,55. от имйульса длительностью +р срабатывают каскады, замеряющие амплитуду продольной волны, а от импульса длительностью

1 -каскады, замеряющие амплитуду поперечной волны. однако для реальных геологических условий отношение скорости поперечной волны к скорости продольной изменяется в пределах 3 = 1,5 — 2,4. Магматические и метаморфические породы обычно характеризуются близкими и небольшими значениями у=1,7-1,9 °

В случае полного водонасыщения данных типов пород =2,0. Для осадочных пород изменяется в очень широком интервале: от 1,5 до 2,2 .и более.

697943

Трещиноватые породы характеризуются значениями =2,2-2,4 и более. Таким образом, фиксированная длительность импульса 4<, которая определяет момент наЧала измерения амплитуды поперечной волны в аналогичных устройствах, не позволяет в реальных условиях следить за перемещением поперечной волны по временной оси. При отклонении от величины 1,73 в фиксиlp рованное временное окно для измерения не попадает колебание поперечной волны с максимальной амплитудой и погрешность регистрации этого параметра может достигать 50% и более.

Наиболее близким техническим решением является устройство для акустического каротажа (2), содержащее скважинный прибор, опускаемый в скважину на кабеле, излучатели акустических импульсов, приемник акустических волн, синхронизатор, фильтр, усилитель-ограничитель первых вступлений, измерительный триРrep, функциональный временной преобразователь, самописец, генератор стробирующих импульсов для выделения продольных волн, временной селектор продольных волн, амплитудный преобразователь продольных волн, 30 время-импульсный преобразователь, генератор стробирующих импульсов цля выделения поперечных волн, временной селектор поперечных волн, амплитудный преобразователь попереч- 35 ных волн °

Работа схемы выделения поперечной волны заключается в следующем °

Выработанный измерительным триг- 4р гером импульс, который формируется запускающим и принимаемым импУльсом и длительность которого равна времени пробега продольных волн по породе, преобразуется с помощью функционального преобразователя в напряжение, 45 которое управляет работой время-импульсного преобразователя, запускающего генератор стробирующих импульсов для выделения поперечных волн. Время-импульсный преобраэова5Р тель преобразует амплитуды, соответствующие интервальным временам пробега продольных волн в импульсы, временное положение которых относительно моментов возбуждения сост ветствует зависимости

=(,е

С этого момента. формируется стробирующий импульс с длительностью равной 3-4 периодам колебаний попе- бр речной волны, определяющий на временной оси положение временного окна в течение которого измеряет/ с я амплитуда поперечной волны. Учитывая тот факт, что максимальной амплитудой волн обладает второй (третий) период, при уменьшении или увеличении масштабного коэффициента у в процессе каротажа в зависимости от геологических условий колебание с максимальной амплитудой поперечной волны может не попасть во временное окно и погрешность регистрации амплитуды данным устройством будет значительной.

Целью изобретения является повышение надежности выделения поперечных волн и точности измерения их амплитуд.

Цель достигнута благодаря тому, что в наземную часть предлагаемого устройства введен время-периодный селектор поперечных волн, состоящий из каскада выделения нулей колебаний принимаемого сигнала, счетной схемы и компаратора, связанный с блоком измерения амплитуд поперечных волн.

На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 эпюры напряжений, действующих в точках схемы.

Устройство содержит скважинный прибор 1, опускаемый в скважину на кабеле 2, излучатели 3 акустических импульсов, приемник 4 акустических волн, синхронизатор 5, фильтр 6, усилитель-ограничитель 7 первых вступлений, измерительный триггер 8, временной преобразователь 9, самописец 10, генератор 11 стробирующих импульсов для выделения продольной волны, временной селектор 12 продоль- ных волн, амплитудный преобразователь

13 продольных волн, каскад 14 выделения нулей, каскад 15 управления счетОм опорных импульсов, счетчики

16 и 17, генератор 18 опорных импульсов, компаратор 19, генератор

20 стробирующих импульсов для выделения поперечной волны, временной селектор 21 поперечных волн, амплитудный преобразователь 22 поперечных волн.

Устройство работает следующим образом.

От синхронизатора 5 по кабелю

2 подаются электрические импульсы, запускающие генераторы возбуждения акустических излучателей. Приемник

4 преобразует акустические импульсы в электрические, которые поступают в наземную аппаратуру в фильтр 6.

Далее из этих сигналов в усилителе-ограничителе 7 формируются импульсы, которые опрокидывают измерительный триггер 8, запускаемый с помощью излучателей 3. Прямоугольный импульс с триггера 8, длительность которого равна времени пробега продольных волн от излучателя до приемника, преобразуется с помощью функционального, 697943

Формула изобретения

55 преобразователя 9 в напряжения, Которые регистрируются самописцами 10.

Измерительный триггер 8 запускает генератор 11 стробирующих импульсов, управляющий временным селектором )2 продольных волн, пиковые значения 5 которых преобразуются амплитудным преобразователем 13 н напряжения (токи) для записи самописцем 10, Принимаемый акустический сигнал после прохождения через фильтр б поступа- р ет также в каскад выделения нулей 14.

Импульсы с него подаются на каскад

15 управления счетом, который, в свою очерець, управляет работой счетчиков 16 и 17 опорных импульсов с частотой 1 мГц, вырабатываемых генератором 18. Компаратор 19 сравнивает сигналы со счетчиков и ныдает командный импульс о триходе поперечной волны или появлении зоны интерференции продольной волны с поперечной, который запускает генератор стробирующих импульсов 20, управляющий работой временного селектора

21 поперечных волн, пиковые значения которых преобразуются амплитудным преобразователем 22 в напряжения (токи) для записи самописцем. Выделение поперечной волны в предлагаемом устройстве основано на том,что в случае принимаемого импульса с хорошим разрешением волн период поперечной волны Тн больше периода продольной волны Тр в 1,1-1,4 раза.

В случае сложного сигнала с суперпозицией продольной и поперечной 35 нолн н области интерференции период колебаний будет отличаться от периода продольной волны и имеет значение

В процессе каротажа непрерывно проводится время-периодная селекция принимаемого сигнала. Анализ проводится, начиная с первого полупериода коле- 45 баний, длительность которого сравнивается с длительностью второго полупериода, второго с третьим и т. д. до тех пор, пока последующий полупериод не будет отличаться от предыдущего на заранее выбранную величи ну, т. е. осуществляется операция где d — заданная зона нечувствительности селектора, учитывающая возможное искажение полупериода колебаний эа счет влияния скважины. 60

Выполнение этого условия на временной оси принимаемого сигнала характеризует начало поперечной волны.

Таким образом, н предлагаемом устройстве время прихода поперечной волны не связано со временем прихода продольной нолны и положение нременного окна! на временной оси сигнала не связано с отношением скоростных характеристик этих волн, что значительно повышает надежность выделения поперечной волны и, следовательно, точность регистрации ее амплитуды.

Работа предлагаемого устройства поясняется эпюрами напряжений.

Совместная работа время-периодного селектора поперечных волн, включающего каскад выделения нулей колебаний, счетную систему и компаратор, поясняется эпюрами напряжений ж и, з . При длительности стробирующего импульса поперечной нолны 120 мкс (3-4 периода колебаний) максимальная ошибка, влияющая на надежность выделения этой волны и точность регистрации ее амплитуд, может находиться в пределах +1 период колебаний. Учитывая тот факт, что даже в случае суперпозиции продольнои и поперечной волны время,периодный селектор определяет момент прихода поперечной волны с точностью О,СВТ при зоне нечувствительности д = бмкс, ошибка и регистрации максимальной амплитуды поперечной волны ранна нулю практически для всех реальных геологических условий.

Устройство для акустического каротажа скважин, состоящее из скважинного прибора и наземной части, содержащее излучатели и приемники акустических копебаний, блок возбуждения излучателей, синхронизатор, фильтр, усилитель-ограничитель первых вступлений, измерительный триггер, временной преобразователь, самописец, блок измерения амплитуды продольных волн и блок измерения .амплитуды поперечных волн, о т. л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности выделения поперечных волн и точности измерения их амплитуд, в наземную часть введен времяпериодный селектор поперечных волн, состоящий иэ каскада выделения нулей колебаний принимаемого сигнала, счетной схемы и компаратора, связанный с блоком измерения амплитуд поперечных волн.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3333238, кл. 340-18, опублик. 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 227952, кл. G 01 V 1/4 О, оп: блик.

08.10.1968ь

697943

Риз. Z

Составитель Э. Терехова

Ре акто И. Ш бина Тех е M. Петко

Ко екто Г Решегник . аказ 6924/ЗЗ Тираж 688 Подписное

ЦнИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Мааква Д-35 Раямакаа ааа. Д. 3/5

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4