Скважинный прибор для акустического каротажа

 

(н}77 1 590

Союз Соеетскик

Социалистическиз

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 28. 11. 78 (21) 2689758/18-25 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 151080. Бюллетень Ио 38 5 М. Кд,З

G 01 V 1/40

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДХ 550.8З (088. 8) Дата опубликования описания 171080 (72) Авторы изобретения

A. К. Мельцер, П. Д. Резник и В. С. Петренко.Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостроения треста "укргеофизразведка" (71) Заявитель (54) СКВАКИННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО

КАРОТАЖА

Изобретение относится к области промысловой геофизики и может быть использовано для исследования скважин акустическим методом.

Работа скважинных приборов для 5 акустического каротажа основана на периодическом возбуждении упругих колебаний, их приеме и анализе после прохождения через образованные гор. ными породами стенки скважины. 10

Известный прибор для акустического каротажа содержит акустические преобразователи — излучатели и два приемника, устройство тактовой синхронизации, схему возбуждения, блоки предварительного усиления информационного сигнала, триггер-формирователь и интегратор (1) . Устройство тактовой синхронизации запускает в начале каждого такта схему возбужде- 2п ния, которая формирует импульс напряжения, возбуждающий излучатель. Возбужденный излучатель генерирует в: окружающую среду пакет упругих колебаний. Прошедшие по породе упругие 25 колебания, достигая приемников, сдвинутых один относительно другого на длину базы, преобразовываются в электрические колебания — информационные ,сигналы, имеющие вид волновых карти2 нок. После предварительного усиления информационные сигналы ближнего (по отношению к излучателю) и дальнего приемников поступают на разные входы измерительного триггера, обеспечивая формирование прямоугольного импульса, равного по длительности времени пробега колебаний в породе от ближнего приемника к дальнему. Сформированные триггером прямоугольные импульсы Поступают на интегратор, напряжение на выходе которого устанавливается пропорциональным длительности импульсов и, следовательно, времени пробега упругих колебаний на базе между приемниками. Постоянный, а точнее медленно изменяющийся в зависимости от изменения свойств породы ток подается через каротажный кабель в наземный пульт для регистрации в качестве параметра интервального времени дТ.

Существенным недостатком прибора является отсутствие на поверхности волновых картинок, что не позволяет контролировать и корректировать чувствительность измерительного триггера для устранения его срабатывания на помехи или на неодноименные вступления информационного сигнала..

771590 к его перегреву и к перегреву других элементов, находящихся территориально в том же объеме скнажияного прибора. Соответственно мощным должен быть блок питания скважянного прибора, обеспечивающий работу усилителя. Указанные обстоятельства обуславливают снижение надежности скважинного прибора и унеличеяие его габаритов, поскольку в этом случае используются больших габаритов блок питания и громоздкая (особенно при полупроводниковой элементной базе) система охлаждения (теплоотвода).

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение raGaритон скнажинного прибора.

Цель достигается тем, что в скважиняый прибор для акустического ка50Наиболее близким к изобретению техническим решением является скважинный прибор (?), который содержит акустические преобразователи — излучатель и два приемника, устройство тактовой синхронизации, схему возбуждения и ии зйные усилители информационных сиФналов; два предварительных усилителя и усилитель мощности класса А, а также канальные коммутаторы и сумматор.

Схема возбуждения по команде устрой-ства тактовой синхронизации один раэ t0 в каждом такте возбуждает излучатель.

Упругие колебания от излучателя после прохождения по среде, окружающей скважинный прибор, попадают на приемники, где преобразовываются в имеющие вид волновой картинки информационные сигналы, которые затем усиливаются линейными усилителями и по каротажному кабелю передаются в наземный пульт, где производится обработка сигнала и измерение его параметров. Канальные коммутаторы и сумматор, включенные между предварительными усилителями и усилителем мощности, обеспечивают разделение сигналов от каждого иэ приемников

25 и их поочередную передачу на усилитель мощности.

Для обеспечения минимальных нелинейных искажений режим работы усилителя мощности установлен соответст- 30 вующим классу А, т.е. режиму без отсечки тока активного элемента усилителя (лампы, транзистора). Реализация указанного режима с учетом необходимости неискаженяой передачи 35 колебаний от головных волн, имеющих наибольшую амплитуду, обусловлена относительно большим током покоя активного элемента усилителя.

Большой ток покоя имеется не только в относительно небольшом (по сравнении с длительностью такта) интервале головных волн, а в течение всего такта, даже после полного затухания головных волн. По этой причине на усилителе мощности рассеивается 45 большая средняя мощность, приводящая ротажа, включающий акустические преобразователи, устройство тактовой синхронизации, схему возбуждения и линейные усилители информационных

1сигналов: предварительный усилитель

)и линейный усилитель мощности, например, класса А, введены формирователь интервала ожидания головных воля и электронный ключ, причем вход запуска формирователя подключен к устройству тактовой синхронизации, выход формирователя подключен ко входу управления электронного ключа, а выход электронного ключа подключен ко входу усилителя мощности.

На фиг. 1 изображена структурная схема скважинного прибора; на фиг.2 принципиальная схема формирователя интервала ожидания головных волн; на фиг. 3 — эпюры напряжений и токов.

Оснонными функциональными элемеятами скнажиняого прибора являются акустические преобразователи упругих колебаний — излучатели 1 и 2 и приемник 3, схема возбуждения 4, линейные усилители — предварительный усилитель 5 и усилитель мощности 6, формирователь 7 интервала ожидания головных волн, электронный ключ 8 и устройство 9 тактовой синхронизации.

Излучатели 1 и 2 подключены к схеме возбуждения 4, вход запуска котороя соединен с устройством 9 тактовой синхронизации. Приемник 3 соединен со входом предварительного усилителя

5, выход которого подключен ко входу усилителя мощности б, куда одновременно подключен своим выходом электронный ключ 8. Вход управлеяяя ключа

8 соединен с выходом формирователя 7 интервала ожидания головных волн, вход запуска которого подключен к устройству 9 тактовой синхронизации.

От устройства тактовой синхронизации, выполняющего функции селектора разяополярных импульсов 10, поступающих от наземного пульта, осуществляется запуск схемы возбуждения 4, которая с задержкой 1 мс относительно синхроямпульсов 18, отрицательных для ближнего {по отношению к приемнику) излучателя 1 и положительяых для дальнего излучателя 2, осуществляет поочередное возбуждение излучателей.

Излучатели работают в импульсном режиме с периодичностью, определяемой длительностью такта, начало которого соответствует моменту поступления синхроимпульсов 10, а длительность достаточна для накопления энергии в накопительном элементе схемы возбуждения и для полного затухания коле.баний, возбужденных в предыдущем такте. Отметки момента срабатывания излучателей в виде импульсов 11 выводятся через каротажяый кабель в на-! земный пульт для запуска измерительной схемы. Упругие колебания, возбужденные в окружающей среде иэлучателя771590

Ми, достигают приемника, где преобразовываются в колебания электрического тока — информационный сигнал 12.

Временной сдвиг между моментом возбуждения излучателей и информационным сигналом зависит от длины пути и скорости распространения упругих колебаНий в породе. Диапазон скоростей уп ругих колебаний в пересекаемых скважиной горных породах при установленных расстояниях между излучателями и приемником определяет интервал ожидания (О головных волн То, т.е. максимальное время (взятое с необходимым допуском), в течение которого можно ожидать прихода первых групп колебаний информационного сигнала, несущих 15 основную информацию об образующих стенки скважинных породах. Поступивший от приемника 3 информационный сигнал 12, усиленный предварительным усилителем 5, поступает на усилитель мощности 6 и с выхода усилителя мощности через каротажный кабель — в наземный пульт.

Усилитель мощности 6 представляет собой трансформаторный каскад с транзистором в качестве активного элемента. Режим работы транзистора определяется реэистивной цепочкой в цепи базы, подключенной к источнику коллекторного питания +Е, и состоянием электронного ключа 8, подключен- 30 ного ко входу усилителя — базе транзистора. Управление ключом осуществляется с помощью импульса 13 формирователя 7 интервала ожидания головных волн, выполненного в виде одно- 35 вибратора на логических элементах и запускаемого в начале каждого такта устройством 9 тактовой синхронизации. Длительность импульса формирователя, определяемая его времязадающими элементами, устанавливается соответствующей интервалу ожидания головных волн Т . Отрицательный импульс 13 формирователя 7 поступает на базу транзистора электронного ключа 8 и в течение времени Т держит его в за- "5 пертом состоянии, т.е. не оказывающим воздействия на режим работы усилителя мощности 6. Ток покоя 14 базы транзистора усилителя мощности в этом случае определяется сопротивлением З0 базового резистора и имеет достаточную величину, исключающую отсечку коллекторного тока даже при максимальных амплитудах сигнала от головных волн, поступающего одновременно на 55 вход (базу) усилителя мощности, т.е. реализуется режим работы усилителя в классе А, обеспечивающий минимальные искажения информационного сигнала. После окончания импульса 13 и, соответственно, интервала ожидания головных волн потенциал базы транзистора электронного ключа 8 повышается и ключ отпирается, снижая потенциал базы транзистора усилителя мощности. Следствием этого является уменьшени, по крайней мере, в несколько раэ токов покоя базы и коллектора. Сигналы от "хвостов" головных волн и волн реверберации, находящиеся вне интервала ожидания и используемые в некоторых случаях для контроля за работой аппаратуры, будут усилены без отсечки коллекторного тока даже при уменьшенном токе базы, поскольку их амплитуды незначительны.

Поскольку интервал ожидания головных волн и, следовательно, время работы усилителя мощности с большим током покоя коллектора составляют в каждом такте не более 5-10% от длительности такта, то большую часть такта усилитель мощности будет находиться в условиях малого потребления тока. По этой причине уменьшается средняя потребляемая мощность, нагрев уси. лителя и смежных узлов, расположенных в том же объеме скважинного прибора, повышается надежность скважинного прибора. Кроме того, за счет возможности использования менее мощного блока питания и менее громоздких радиаторов для охлаждения транзисторов уменьшаются габариты скважинного прибора, что положительно сказывается на эксплуатационных и метрологических характеристиках аппаратуры акустического каротажа.

Формула изобретения

Скважинный прибор для акустического каротажа, включающий акустические преобразователи, устройство тактовой синхронизации, схему возбуждения, предварительный усилитель. и линейный усилитель мощности, например класса А, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и умень-. шения габаритов скважинного прибора, в него введены формирователь интервала ожидания головных волн и электронный ключ, причем вход запуска формиро вателя подключен к устройству тактов синхронизации, выход формирователя подключен ко входу управления элект ронного ключа, а выход электронного ключа подключен ко входу усилителя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 192425s Kn. G 0l М 1/40, 1963.

2. Сб. "Геофизическая аппаратура", вып. 57. Л., изд-во "Недра", 1975, с. 130-134 (прототип).

771590

Составитель Л. Стремоухова

Редакто T. О ловсиая Техред Н.Ковалева Мор екто С. Шекмар

Заказ 66S9/ 7 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытщВ

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

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