Устройство для измерения времени распространения упругих колебаний при акустическом каротаже

 

>8!2022

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сони Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.03,78 (21) 2587895/18-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.02.82. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 07.02.82 (51) М.Кл з G Oil V 1/40 тссударстоениый комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 550.83 (088.8) 1

Д. В. Белоконь, E. A. Виноградов, А. Ф. Девятов, В. В. Кузнецов, А. К. Мельцер и П. Д. Резник (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ КАРОТА)КЕ

Изобретение относится к области разведочной и промысловой геофизики, а точнее к технике измерений при исследовании скважин приборами акустического каротажа (АК).

Известны устройства для измерения времени распространения упругих колебаний, работа которых основана на фиксации, с помощью порогового элемента (амплитудного дискриминатора) момента прихода одного из первых полупериодов информ ационного сигнала с последующим формированием временного интервала, соответствующего времени распространения упругих колебаний на пути от излучателя к приемнику (1). Пороговое устройство выполнено однополупериодным, срабатывающим на положительные полупериоды информационного сигнала, достигающие порога срабатывания порогового элемента фиксатора. Для обеспечения помехоустойчивости в отношении электрических помех в,момент воз бурения излучателя из|мерительный канал блокируется с помощью импульса ждущего мультивибратора, длительность которого меньше минимального обремени прихода,информационното сигнала во всем интервале скоростей исследуемых пород.

Недостатком описанной системы является отсутствие защиты от помех, связанных с акустическими шумами при движении скважинного прибора, особенно при про5 хождении низкоскоростных пород. В этом случае информационный сигнал приходит с большим запаздыванием и в течение большого интервала времени (от момента окончания импулыса мультивибратора и до момента прихода информационного сигнала) измерительный канал оказывается незащищенным от воздействия шумовых помех.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения времени распространения упругих колебаний при АК, содержащее фиксатор времени распространения упругих колебаний с однополупериодным поро20 говым элементом и формирователь импульсов интервального, времени. Задний фронт блокировочного импульса автоматически следует за информационным сигналом, сокращая незащищенный от помех

25 временной интервал, независимо от времени прихода информационного сигкала (2).

Автоматическое слежение эа сигналом существенно уменышает количвство сбоев на шумы фиксатора .момента прихода инЗО формационного сигнала.

812022

Недостатки устройства обусловлены наличием принципиально необходимого разрыва в 60 — 80 мкс между окончанием блокировочного импульса и информационных сигналов, который, необходим для исключения попадания в заблокированный интервал первых полупериодов информационного сигнала при резком увеличении с

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения импульсов срабатывания на полупериод-предвестник информационного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения времени распространения упругих колебаний при акустическом каротаже, содержащем фикса-,ор момента прихода информационного сигнала с однополупер иодяым пороговым элементом и формирователь импульсов интервального времени, между входом устройства и формирователем импульсов интервального времени .дополнительно включеkIL; пороговый элемент, чувствительный и полупериодам информационного сигнала противоположной по отношению к чувствителькости порогового элемента фиксатора полярности, формирователь интервала ожидания и селектор, причем вход дополнительного порогового элемента подключен к входу устройства, а выход подключен к входу формирователя интервала ожидания, выход же формирователя интервала ожидания подключен к входу управления селектора, выход которого подключен к входу формирователя импульсов интервального времени, а сигнальный вход — к выходу порогового элемента фиксатора.

К второму входу управления селектора может быть подключен выход компаратора, входы которого связаны соответственно с источником опорного напряжения и измерителем амплитуды, подключенным к входу устройства. Формирователь интервала ожидания может быть выполнеы в виде расширителя импульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схеиа устройства для измерения времени распрост5

23

6О

66 ранения упругих колебаний; ка фиг. 2— эпюры напряжений при измерении в плотных породах.

Основными функциональными элементами устройства являются фиксатор 1 времени прихода информационного сигнала на основе порогового элемента, чувствительного к полупериодам сигнала только одной положительной полярности, пороговый элемент 2, чувствительный к полупериодам сигнала только одной отрицательной IIoлярности, формирователь интервала ожида ния 3 в виде, расширителя импульсов, селектор 4, измеритель амплитуды входных сц--::HàëîB 5, компаратор 6, источник опорного напряжения 7 и формирователь импульсов интервального времени 8.

Информационный сигнал в виде нарастающего в первых полупериодах пакета колебаний 9 поступает одновременно на пороговый элемент фиксатора 1, который реагирует на положительные полуперподы входного сигнала — предвестник 10, IIapвьгй положительный полупериод 11, второй положительный полупериод 12 и т. д., вырабатывая остроконечные импульсы 13, 14, 15, 16, а также на дополнительный пороговый элемент 2, срабатывающий на отрицательные полупериоды сигнала — первый отрицательный полупериод 17, второй отрицательный полупериод 18, третий отрицательный полупериод 19,,вырабатывая прямоугольные импульсы 20. Задними фронтами импульсов 20 порогового элемента 2 запускается выполненный по схеме расширителя формирователь интервала ожидания 3, который, в свою очередь, вырабатывает импульсы 21, имеющие длительность, соответствующую половине полупериода информационного сигнала. Эти импульсы поступают на нормально закрытый селектор 4 и открывают его, разрешая прохождение последовательности импульсов 22 (соответствующих всем импульсам фиксатора, за исключением импульса 13 — от предвестника, не попадающего в интервал ожидания) на вход формирователя импульсов интервалького времени 8, который содержит схему антисовпадения, триггер и усилитель-ограничитель. Первое опрокидывание триггера осуществляется в момент прихода синхроимпульса 23 от схемы излучателя упругих колебаний в момент его возбуждения. Второе опрокидывание триггера. осуществляется через схему антисовпадения от переднего фронта импульса

14 — первого импульса из последовательности 22, следующего после окончания импульса блокировки 24, управляющего схемой антисовпадения.

В результате двух опрокидываний на выходе триггера формируется интервальный импульс 25, соответствующий времени поступления первого положительного яолупериода 14 информационного сигыала, 812022 который используется (и должен использоваться) для фиксации момента прихода информационного сигнала, независимо от отсутствия или присутствия предвестника.

После нормализации амплитуды импульса

25 усилителем-ограничителем этот импульс используется или непосредственно для передачи на регистрирующее устройство (при цифровой регистрации), или с предварительным преобразованием в постоянный ток (при аналоговой ретистрации).

При исследовании относительно неплотных пород, в которых имеет место повышенное затухание упругих волн, амплитуды первого отрицательного полупериода может оказаться недостаточно для срабатывания дополнительного порогового элемента и соответственно не будет сформирован интервал ожидания в пределах срабатывания порогового элемента фиксатора на первом положительном полупериоде 11.

И чтобы этого не произошло, селектор имеет дополнительное управление со стороны компаратора 6, который в неплотных породах поддерживает селектор 4 в открытом состоянии, поскольку напряжение на выходе измерителя амплитуды 5, поданное на вход компаратора, имеет меньшую величину, чем источник опорного напряжения

7, подключенный к его другому входу.

Предвестник же 10 в этом случае не может помешать нормальным измерениям, так как в указанных породах имеет практически нулевую амплитуду и не может вызвать срабатывания порогового элемента фиксатора с последующим прохождением через открытый селектор на формирователь импульсов интервального времени.

Срабатывание произойдет, как и в плотных породах, на нарастающем фронте первого положительното полупериода 11 (импульс срабатывания 14), используемого для фиксации прихода информационного сигнала.

Сопоставительный анализ реальных предложенного и известного устройств показал, что погрешность измерения, связанная с перескоком срабатывания порогового элемента фиксатора с рабочего первого положительного вступления на предвестник, имеющая место в известном устройстве, в предложенном устройстве практически исключается. Это позволяет использовать предложенное устройство в аппаратуре акустического каротажа с повышенной точностью измерений. Кроме того, в сложных геологических разрезах применение устрой10

45 бО бб ства позволит получить качественную информацию за один проход скважины, без необходимости перезаписи с целью исправления брака записи, что уменьшает общее время и стоимость каротажных работ.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения времени распространения упругих колебаний при акустическом каротаже, содержащее фиксатор момента прихода информационного сигнала с однополупериодным пороговым элементом и формирователь импульсов интервального времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения импульсов срабатыва ния .на .полуле риод — нтредвестник информационного сигнала, между входом устройства и формирователем импульсов интервального времени дополнительно включены пороговый элемент, чувствительный к полупериодам информационного сигнала противоположной по отношению к чувствительности порогового элемента фиксатора полярности, формирователь интервала ожиданий и селектор, причем вход дополнительного порогового элемента подключен к входу устройства, а выход подключен к входу формирователя интервала ожидания, выход же формирователя интервала ожидания подключен к входу управления селектора, выход которого подключен к входу формирователя импульсов интервального времени, а сигнальный вход †к выходу порогового элемента фиксатора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что к второму входу управления селектора подключен выход компаратора, входы которого связаны соответственно с источником опорного напряжения и измерителем амплитуды, подключенным к входу устройства.

3. Устройство по п. 1, отл ич а ю щеес я тем, что формирователь интервала ожидания выполнен в виде расширителя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Сб. «Геофизическая аппаратура», вып. 48, Л., «Недра», 1972, с. 83 — 85.

2. Авторское свидетельство СССР

М 555361, кл. G 01 V 1/40, 1975 (протоТИП) .

812022

sl

2 1 ! у)с 7 ) Ccwxpou nyna с

L, 20

1 Г

/5 /Б

25

Составитель Е. Городничев

Техред Л. Куклина Корректор И. Осиповская

Редактор Н. Аристова

Ти . Харыс. фил. пред. «Патент»

Заказ 21/31 Изд. № 105 Тираж 718 Подписное

)IIIO сПоиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений в открытий

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