SU1018078A1

SU1018078A1 - Device for fixing elastic vibration s in mountain rock acoustic probing

Info

Publication number: SU1018078A1
Application number: SU823385801A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Васильевич Белоконь; Александр Карлович Мельцер; Петр Давыдович Резник
Priority date: 1982-01-25
Filing date: 1982-01-25
Publication date: 1983-05-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ УПРУГИХКОЛЕБАНИЙ ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ ЗОНДИРОВАНИИ ГОРНЫХ ПОРОД, содержащее пороговые устройства: грубое с порогом срабатывани выше уровн помех, точное - с порогом .срабатывани на уровне помех, подключенный к выходу точного порогового устройства формирователь пр моугольных импульсов длительностью не менее четверти периода исследуемых колебаний и селектор,входы которого св заны соответственно с выходом формировател пр моугольных импульсов и выходом грубого порогового устройства , отличающеес тем, что, с целью повышени точности фиксации упругих колебаний при деформированном сигнале-, в него введены дополнительный формирователь пр моугольных импульсов, подключенный к выходу грубого порогового устройства , и схема ИЛИ, входы которой подключены: первый - к выходу дополнительного формировател пр мог (О угольных импульсов, а второй - к вы ходу селектора, причем длительность импульсов дополнительного формировател установлена равной длитель§ ности импульсов формировател пр моугольных импульсов на выходе точно го порогоадго устройства. 00 о 00THE DEVICE FOR FIXING ELASTIC KEYBOARDS DURING ACOUSTIC SENSING OF MOUNTAIN BREEDS contains threshold devices: coarse with a threshold of operation above the level of interference, accurate - with a threshold of operation at the level of interference connected to the output of the exact threshold device, a rectangular impulse generator, who did not die. A selector whose inputs are associated respectively with the output of a square pulse shaper and the output of a coarse threshold device, characterized by the fact that , in order to improve the accuracy of fixation of elastic oscillations with a deformed signal, an additional rectangular impulse generator connected to the output of a coarse threshold device is introduced into it, and an OR circuit whose inputs are connected: the first to the output of an additional direct impregnator (O carbon impulses, and the second to the output of the selector, with the duration of the pulses of the additional imager set to be equal to the duration of the pulses of the imager of rectangular pulses at the output of exactly the same time the trials. 00 about 00

Description

Изобретение относитс к исследовани м кинематических и динамических характеристик упругих волн в пересекающих скважину горных породах.The invention relates to studies of the kinematic and dynamic characteristics of elastic waves in rocks intersecting a well.

Известно устройство, работа которого основана на фиксации преобразованных в электрический сигнал поступающих от излучател упругих коле, баний с помощью порогового устройства, срабатывающего на первом положительном полупериоде сигнала при достнжении последним порога срабатывани , установленного выше уровн по (мех СП. It is known a device whose operation is based on fixing elastic cola received from an emitter converted into an electrical signal, using a threshold device triggered at the first positive half-period of the signal when the latter triggers a threshold established above the level of (fur SP.

Недостатком устройства вл етс v невысока точность при оценке кинема- тических и динамических характеристик упругих волн в исследуемых породах из-за наличи временной ошибки, несущей случайный характер.The disadvantage of the device is v low accuracy in estimating the kinematic and dynamic characteristics of elastic waves in the studied rocks due to the presence of a temporary error that carries a random character.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство, в котором дл фиксации момента прихода упругих колебаний используютс два пороговых устройства: грубое - с порогом срабатывани выше уровн помех и точноес порогом срабатывани на уровне помех . К, выходу точного порогового устройства подключен формирователь пр моугольных импульсов длительностью не менее четверти периода колебаний информационного сигнала. Выход грубого порогового устройства и выход формировател подключены к входам селектора. Задний фронт выходного импульса селектора в дальнейшем используетс в качестве сигнала фиксации момента прихода упругих колебаний в устройствах дл измерени интервального времени и коэффициента затухани упругих волн в пересекаемых скважиной породах. В этом устройстве роль грубого порогового устройства сводитс к обнаружению ( опознаванию ) период а сигнала, подлежащего фиксации приполной безопасности ( из-за высокого порога )в .отношении помех. Точное же пороговое устройство фиксирует сигналы при более низком (на пор док ) пороге -. в самом начале фиксируемого полупериода сигнала, т.е. значительно точнее. Кроме сигнала фиксируютс и помехи, достигающие по амплитуде порога срабатывани точного порогового устройства. Выходной импульс на селекторе имеет место только при совпадении срабатывани точного порогового устройства и попадани The closest to the present invention is a device in which two threshold devices are used to record the moment of arrival of elastic waves: coarse — with a trigger threshold higher than the noise level and exactly a trigger threshold at the noise level. A shaper of rectangular pulses with a duration of at least a quarter of the oscillation period of the information signal is connected to the output of the exact threshold device. The output of the coarse threshold device and the output of the shaper are connected to the inputs of the selector. The rear edge of the output pulse of the selector is further used as a signal for fixing the moment of arrival of elastic vibrations in devices for measuring the interval time and the attenuation coefficient of elastic waves in the rocks crossed by the well. In this device, the role of a coarse threshold device is reduced to detecting (identifying) the period a of the signal to be fixed in full security (due to a high threshold) in the interference ratio. The exact threshold device captures signals at a lower (in order) threshold -. at the very beginning of the fixed half-cycle of the signal, i.e. much more precisely. In addition to the signal, noise is also recorded, reaching in amplitude the threshold for triggering an exact threshold device. The output pulse on the selector takes place only when the exact threshold device is triggered and hit

момента срабатывани грубого порогового устройства.в интервал,начинаю щийс в момент срабатывани точного порогового устройства,имеющий длителность в четверть периода сигнала.Такое совпадение веро тно дл информационного сигнала и маловеро тно дл помех , поскольку незащищенным от помехи оказываетс незначительный временной интервал, не превосход щий чеверти периода С 3.of the coarse threshold device actuation. in the interval starting at the moment of triggering the exact threshold device, which is one quarter of the signal period. Such a coincidence is possible for the information signal and unlikely for interference, because an insignificant time interval not exceeding Cheverti period C 3.

Недостатком известного устройства вл етс недопустимое снижение точности (сбои ) при деформированном сигнале, чтохарактерно дл кавернозных участков и участков с желобами , а также дл наклонных скважин при недостаточном центрировании. В этом случае,, распростран сь по стекам скважины, упругие колебани поступают на приемный преобразователь за счет разности путей не в одинаковой фазе, что зачастую приводит к существенному увеличению длительности фронта фиксируемого вступлени . При значительном же превышении длительностью фронта длительности импульса фор1-|ировател пр моугольных импульсов , равной четверти периода неискаженного сигнала, момент срабатывани грубого порогового устройства .не может попасть в интервал импульса формировател и селектор выдает импульс не ранее, чем через один или несколько периодов после подлежащего фиксации полупериода сигнала, т.е. имеет место недопустимо больша погрешность, равнозначна полной потере информации.A disadvantage of the known device is an unacceptable decrease in accuracy (malfunction) with a deformed signal, which is typical for cavernous and gutter sections, as well as for inclined wells with insufficient centering. In this case, spreading through the stacks of the well, the elastic oscillations arrive at the receiving transducer due to the difference of the paths not in the same phase, which often leads to a significant increase in the duration of the front of the recorded entry. With a significant increase in the duration of the front of the pulse width of the rectangular pulse generator 1, equal to a quarter of the period of the undistorted signal, the instant of operation of the coarse threshold device cannot fall into the interval of the pulse of the imager and the selector produces a pulse not earlier than one or several periods after fixing the half period of the signal, i.e. there is an unacceptably large error, equivalent to a complete loss of information.

Цель изобретени - повышение точности фиксации упругих колебаний при деформированном сигнале.The purpose of the invention is to improve the accuracy of fixation of elastic waves at a deformed signal.

Цель достигаетс тем, что в устройство дл фиксации упругих колебаний при акустическом зондировании горных пород, содержащее пороговые устройства: грубое - с порогом срабатывани выше уровн помех , точное г с порогом срабатывани на уровне помех,подключенный к выходу точного порогового устройства формирователь пр моугольных импульсо длительностью не-менее четверти периода исследуемых колебаний и селектор , входы которого св заны соответственно с выходом формировател пр моугольных импульсов и выходом грубого порогового устройства, введены дополнительный формирователь пр моугольных импульсов, подклю ченный к выходу грубого порогового устройства, и схема ИЛИ, входы кото рой подключены: первый - к выходу дополнительного формировател пр моугольных импульсов, а второй - к выходу селектора, причем длительность импульсов . дополнительного формировател установлена равной дли тельности импульсов формировател пр моугольных импульсов на выходе точного, порогового устройства. Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает возможност срабатывани аппаратуры по обоим каналам на одноименные полупериоды информационного сигнала даже в охлаж денных геологических услови х, когд из-за искажени формы сигнала двух порогова система/практически перестает работать, поскольку грубое по роговое устройство.начинает захваты вать на одном из каналов не первый полупериод, а второй, третий и т.д. На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напр же . НИИ при нормальном сигнале; на фиг эпюры напр жений при деформированны начальнь1х полупериодах сигнала. ; Схема устройства включает грубое пороговое устройство 1, точное поро говое устройство. 2, .формирователи- 3 Ц пр моугольных импульсов, селектор 5, схему логического слол(ени ИЛИ 6 Входкаждого из формирователей 3 и подключен соответственно к выходу точного и грубого пороговых устройств . Входы селектора 5 подключены ; первый - к выходу грубого порогового устройства 1, второй - к выходу формировател 3 пр моугольных импульсов. Входы схемы ИЛИ 6 . Подключены соответственно к вь1ходу селектора 5 и к выходу формировател пр моугольных импульсов. Устройство работает следующим сбразом. Информационный сигнал 7 в виде пакета электрических колебаний, преобразованных из упругих колебаний , пришедших по стенкам скважины от источника колебаний к приемному преобразователю: вместе с наложенны1ми помехами, поступает одно- временно на входы грубого 1 с порогом 8 и точного 2 с порогом 9 пороговых устройств, вьтолненных на основе операционных усилителей. Режим и схема включени операционных 1 84 силителей обеспечивают фиксацию положительныхполупериодов информационного сигнала, причем порог 8 установлен.заведомо выше помех, а высота порога 9 установлена на пор док ниже порога 8 и соизмер 1йа с уровнем наиболее интенсивных помех . Операционный усилитель грубого порогового устройства 1 вл етс паратором , который срабатывает при достижении положительными Нолупериодами сигнала 10 и 11 порога его срабатывани (соответствующего величине опорного напр жени UQJ,) и с помощью логической схемы на выходе операционного уси.лител формирует в каждом такте период напр жени 12, фронт 13 которого соответствует первому в интервале ожидани срабатыванию грубого порогового устройства. Помеха же не достиг.ает по амплитуде порога срабатывани грубого порогового устройства и поэтому на пороговое устройство никакого воздействи не оказывает. Операционный усилитель точного порогового устройства также поставлен- в режим компаратора, но при бо лее низком опорном напр жении, составл ющем 0,1 и .Поэтому он срабатывает на соответственно более низком уровне, формиру на выходе перепады напр жени 1 от положительных полупериодов сигнала, а также от достаточной амплитуды помех в случае их по влени . Перепады напр жени с выхода точного порогового устройства поступают на формирователь 3 пр моугольных импульсов и запускают его передними фронтами, соответствующики моменту срабатывани точного порогового устройства. В результате запусков формирователь вырабатывает пр моугольные импульсы 15, имеющие каждый длительность t, равную четверти периода Т неискаженного сигнала. Перепады напр жени 12 грубого порогового устройства 1 и выходные импульсы IS формировател 3 поступают на раздельные входы выполненного по схеме логического триггера селектора . При попадании фронта 13 в интервал одного из импуль ;ов 15 на выходе селектора (возможном дл сигнала и невозможном дл помехи ) вырабатываетс пр моугольный импульс 1б, передний фронт которого соотвётствует моменту срабатывани грубого порогового устройства, а задний фронт - смеи|,енному на врем мо менту срабатывани точного порогового устройства. Выходной импульс 1б селектора через дифференциальную цепочку попадает на один из входов схемы логического сложени ИЛИ. На другой вход ИЛИ также ч рез дифференцирующую цепочку поступает пр моугольный импульс 17 формировател . Наиало импульса 17 соответствует фронту 13 на выходе грубого порогового устрой-ства, а его длительность установлена равной длительности импульса формировател 3. В результате на выходе схе мы ИЛИ 6 возникает остроконечный импульс 18, соответствующий по време ни задержанному на врем моменту первого срабатывани на сигнале точного порогового устройства, и та кой же по форме импульс 19 соответствующий задержанному на врем пёрвому срабатыванию грубого порогового устройства, С выхода схемы ИЛИ оба импульса поступают в измерительные блоки аппаратуры акустического каротажа, где первый по времени импульс 18 используетс в качестве сигнала фиксации момента прихода упругих колебаний. I На участках скважины, где имеет м то деформаци сигнала - в кавернозных разрезах, при наличии желобов и некачественном центрировании, когда за счет интерференции сигналов, пришедших к приемному преобразователю по пут м различной -длины, возможно существенное зат гивание фронта фиксируемого полупериода, момент ера батывани грубого порогового устройства выходит за интервал, огсчитываемый от момента срабатывани точного порогового устройства. Поэтому импульс на выходе селектора отсутствует , а на выход схемы ИЛИ проходит импульс 19, соответствующий задержанному на врем t моменту срабатывани уже не точного, а грубого порогового устройства. Этот импульс при отсутствии импульса 18 поступа-, ет в измерительные блоки аппаратуры акустического каротажа в качестве сигнала фиксации момента прихода упругих колебаний. Фактически импульс 19 осуществл ет подстраховку при отсутствии из-за деформации сигнала импульса 18. При этом исключаетс переход на фиксацию вместо первого положительного последующих вступлений и, соответственно недопустимо больша погрешность или полна потер информации . По вл юща с же случайна погрешность в интервалах с деформированным сигналом соответствует временному сдвигу между импульсами 18 и 19 и не превышает длительности фронта фиксируемого поЛупериода, что вл етс вполне приемлемым в осложненных дл получени информации услови х. Использование предлагаемого изобретени в несколько раз уменьшает погрешность фиксации упругих колебаний и существенно снижает веро тность потери информации а осложнейных услови х, что повышает достоверность информацией о пересекаемых скважиной породах, и соответственно, эффективность геофизических исследований.The goal is achieved by the fact that the device for fixing elastic vibrations during acoustic sounding of rocks contains threshold devices: coarse — with a trigger threshold above the noise level, accurate r with a trigger threshold at the noise level, connected to the output of the exact threshold device shaper rectangular pulse duration not less than a quarter of the period of the studied oscillations and a selector whose inputs are associated respectively with the output of the rectangular pulse former and the output of the coarse threshold device Twa, introduced an additional generator of rectangular pulses, Conn chenny to the output coarse threshold device, and OR circuit whose inputs are connected swarm koto: the first - to the output of the additional rectangular pulse shaper and the second - to the output of the selector, wherein the pulse duration. the additional shaper is set equal to the pulse duration of the shaper of the rectangular impulse generator at the output of the exact, threshold device. Such a constructive implementation of the device provides the ability of equipment to operate on both channels for the same half-periods of the information signal even under cooled geological conditions, when due to the distortion of the waveform of the two threshold system / practically ceases to work, since the coarse horn device. of the channels is not the first half period, but the second, third, etc. FIG. 1 shows a diagram of the device; in fig. 2 - diagrams for the same. SRI with a normal signal; Figures are voltage plots with the initial half-periods of the signal deformed. ; The device circuit includes a coarse threshold device 1, an exact threshold device. 2, .formers- 3 D rectangular pulses, selector 5, logical logic circuit (OR OR 6 Input each of the formers 3 and connected respectively to the output of the exact and coarse threshold devices. The inputs of the selector 5 are connected; the first to the output of the coarse threshold device 1, the second one is connected to the output of the generator of 3 rectangular pulses. The inputs of the circuit are OR 6. They are connected respectively to the selector switch 5 and to the output of the generator of rectangular pulses. The device operates as follows. Information signal 7 is in the form of a packet electrically x oscillations converted from elastic oscillations coming along the borehole walls from the oscillation source to the receiving transducer: together with superimposed interference, goes simultaneously to the inputs of coarse 1 with threshold 8 and exact 2 with threshold of operational amplifiers. The mode and circuit for switching on operating 1 84 silicates ensure the fixation of the positive half-periods of the information signal, with the threshold 8 set. Above all the noise, and the height of the threshold 9 set to below the threshold 8 and Measured with the most intense noise level. The operational amplifier of the coarse threshold device 1 is a parator that triggers when the positive Noluperia signal 10 and 11 reaches its threshold (corresponding to the value of the reference voltage UQJ) and with the help of the logic circuit at the output of the operational amplifier. 12, the front 13 of which corresponds to the first in the interval of waiting for the triggering of the coarse threshold device. The interference did not reach the amplitude of the threshold of the coarse threshold device and therefore had no effect on the threshold device. The operational amplifier of the exact threshold device is also set to comparator mode, but at a lower reference voltage of 0.1 and. Therefore, it operates at a correspondingly lower level, forming voltage drops 1 at the output from the positive half-periods of the signal, and also from sufficient amplitude of interferences in case of their occurrence. The voltage drops from the output of the exact threshold device arrive at the shaper of 3 rectangular pulses and trigger it with leading fronts corresponding to the instant of response of the exact threshold device. As a result of the launches, the shaper generates rectangular pulses 15, each having a duration t equal to a quarter of the period T of the undistorted signal. The voltage drops 12 of the coarse threshold device 1 and the output pulses of the IS of the imaging unit 3 are fed to separate inputs of the selector made in accordance with the logic trigger circuit. When the front 13 enters the interval of one of the pulses; 15, a selector 1b is generated at the output of the selector (possible for a signal and impossible for interference), the leading edge of which corresponds to the moment the coarse threshold device operates, and the falling edge is blended | the time of triggering the exact threshold device. The output pulse 1b of the selector through the differential chain falls on one of the inputs of the logical OR circuit. A rectangular impulse 17 of the former is fed to the other input OR, also from the differentiating chain. The pulse 17 corresponds to the front 13 at the output of the coarse threshold device, and its duration is set equal to the pulse duration of the driver 3. As a result, the output of the OR 6 circuit produces a sharp-pointed pulse 18, corresponding to the time of the first response on the exact signal delayed by time of the threshold device, and the same pulse 19 in shape corresponding to the coarse threshold device delayed for the first time triggered, From the output of the OR circuit, both pulses enter the measuring units pparatury acoustic logging, wherein said first time pulse 18 is used as a latch signal the moment of arrival of elastic vibrations. I In areas of the well, where the signal is deformed - in cavernous sections, with troughs and poor centering, when due to interference of signals coming to the receiving transducer over different lengths, it is possible that the front of the fixed half-period can be significantly tightened. A coarse threshold device is beyond the interval readable from the moment the exact threshold device is triggered. Therefore, the pulse at the output of the selector is absent, and the output of the OR circuit passes a pulse 19, corresponding to the response time delayed by time t, which is no longer a precise, but a coarse threshold device. This pulse, in the absence of a pulse 18, enters the measuring units of the acoustic logging equipment as a signal for fixing the moment of arrival of elastic oscillations. In fact, impulse 19 performs safety net in the absence of impulse 18 due to deformation. At the same time, switching to fixation instead of the first positive subsequent arrivals is prevented and, accordingly, an unacceptably large error or complete loss of information. The occurring random error in the intervals with the deformed signal corresponds to the time shift between pulses 18 and 19 and does not exceed the length of the front of the fixed Loop, which is quite acceptable under conditions complicated for obtaining information. The use of the invention several times reduces the error in the fixation of elastic vibrations and significantly reduces the likelihood of information loss under more complicated conditions, which increases the reliability of information about rocks intersected by a well, and, accordingly, the effectiveness of geophysical studies.

Claims

DEVICE FOR FIXING ELASTIC VIBRATIONS IN ACOUSTIC PROBING OF ROCKS, containing threshold devices: coarse with a threshold of operation above the noise level, accurate - with a threshold of operation at a noise level, connected to the output of the exact threshold device is a square-pulse generator lasting at least a quarter of the period of study oscillations and a selector, the inputs of which are connected respectively with the output of the shaper of rectangular pulses and the output of a rough threshold device, characterized in that, with integer In order to increase the accuracy of fixing elastic vibrations with a deformed signal the selector, and the pulse width of the additional shaper is set equal to the pulse width of the shaper of the rectangular pulses at the output exactly ;, th device.

™ SU „., 1018078 .1