SU915041A1 - Аппаратура акустического каротажа 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин акустическим методом и направлено на повышение эффективности применения аппаратуры акустического каротажа по скорости и затуханию упругих волн.

Известна аппаратура акустического каротажа типа СПАК-2М, содержащая скважинный прибор и наземный прибор регистрации и вычисления времен и амплитуд, причем, наземный, прибор в своем составе имеет устройства (высокостабильные генераторы, имитаторы сигналов) для калибровки времен и амплитуд (1].

Недостатком такой аппаратуры является то, что его собственные- калибровочные устройства позволяют , калибровать лишь наземный прибор . аппаратуры, а скважинный прибор в процессе калибровки не участвует. Поэтому для калибровки аппаратуры в целом, включая скважинный прибор, требуются дополнительные калибровочные устройства.

Наиболее близкой к предлагаемой является аппаратура акустического * каротажа, состоящая из скважинного прибора, содержащего двух- или трех2

элементный зонд, фильтр схемы возбуждения излучателей, усилитель измерительного канала и устройство

с калибровки времени и амплитуды, и наземного устройства, содержащего блок синхронизации, фильтр и блок регистрации- времени и амплитуды. Устройство калибровки времени и

^0 амплитуды, размещенное в скважинном приборе, содержит высокостабильный ждущий генератор, управляемый от блока синхронизации, и звенящий контур, связанный с усилителем измерительного канала. В режиме калибровки

15 аппаратуры устройств»} калибровки вырабатывает стандарт-сигналы, имитирующие сигналы информации о породе, и передает их в измерительный канал.

__ Достоинством аппаратуры такого типа является то, что калибровочный стандарт-сигнал последовательно проходит через весь электрический измерительный тракт аппаратуры (скважинный и наземный) [2].

25 Однако данная аппаратура акустического каротажа имеет следующие недостатки. С помощью собственного устройства для калибровки времени и амплитуды невозможно калибровать аппаратуру с трехэлементным зондом по

3

915041

4

интервальному времени распространения 4 Т и коэффициенту затухания с1 упругих волн на базе зонда, так как для обоих измерительных каналов это устройство калибровки вырабатывает одинаковые сигналы. Другим недостатком данной аппаратуры является то, что в процессе ее калибровки не участвуют электроакустические . преобразователи (излучатели, приемники) аппаратуры, т. е. для калибровки используется электрический сигнал, а не упругие колебаний.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем обеспечения возможности калибровки аппаратуры акустического каротажа по интервальному времени распространения д Т и коэффициенту затухания ά упругих волн.

Указанная цель достигается тем, что аппаратура акустического каротажа, состоящая из скважинного прибора, содержащего трехэлементный зонд, состоящий из двух излучателей и одного приемника, два генератора (первый и второй) импульсов возбуждения излучателей, суммирующий усилитель и скважинное устройство калибровки времени и амплитуды, состоящее из ждущего генератора и блока синхронизации, и наземной части, содержащей блок регистрации и вычисления времен и амплитуд, при этом второй генератор возбуждения'излучателя соединен со вторым (дальним) излучателем, приемник соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй и третий входы которого соединены с блоком синхронизации, а скважинный прибор соединен каротажным кабелем с наземным устройством, до-полнительно содержит в скважинном устройстве калибровки времени и амплитуда блок исполнения команд управления, первый, второй и третий коммутаторы, управляемый блок калиброванных аттенюаторов и управляемый блок калиброванных задержек, а в наземной части наземный блок управления скважинным устройством калибровки. При этом в скважинном приборе выход первого коммутатора соединен с первым излучателем, первый вход первого коммутатора соединен непосредственно с выходом первого генератора импульсов возбуждения излучателя, а второй вход первого коммутатора соединен с первым генера, тором возбуждения импульсов излучателя через управляемый блок калиброванных аттенюаторов, вход первого генератора импульсов возбуждения излучателя соединен с выходом >,второго коммутатора, первый вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, а второй вход соединен через управляемый блок калиброванных задержек со вторым выходом блока синхронизации, одновременно соединенным с выходом третьего коммутатора первый вход которого соединен со входом второго генератора импульсов возбуждения излучателя, а второй вход соединен через ждущий генератор с управляющими входами первого и второго коммутаторов, управляющий вход третьего коммутатора, а также управляющие входы управляемых блоков калиброванных аттенюаторов и калиброванных задержек соединены с выхода- ми блока исполнения команд управления, вход которого через каротажный ^кабель связан с выходом наземного 'блока управления.

На чертеже показана структурная схема предлагаемой аппаратуры акустического каротажа.

Аппаратура состоит из скважинного прибора 1 с трехэлементным зондом структуры И23И1еп (И2 - дальний· по отношению к приемнику излучатель,

Ξ - база зонда, И1 - ближний излучатель, 6 - расстояние между и?лу·^ чателем И11 и приемником П), содержащего первый генератор 2 импульсов возбуждения излучателя И1, второй генератор 3 импульсов возбуждения излучателя И2, суммирующий усилитель 4, блок 5 синхронизации и калибровочное устройство, которое включает ждущий генератор 6, блок 7 исполнения команд· управления, первый коммутатор 8, второй коммутатор 9, третий коммутатор 10, управляемый блок 11 калиброванных аттенюаторов, управляемый блок 12 калиброванных задержек, а также из наземной части, содержащей блок 13 регистрации и вычисления времен и амплитуд, и блок 14 управления скважинным устройством калибровки. Скважинная и наземная части аппаратуры соединяются посредством каротажного кабеля 15. Каждый из коммутаторов имеет первый и второй сигнальные входы, сигнальный выход, а также управляющий вход, причем, если на управляющий вход подается нулевой потенциал, то к выходу подключается первый вход, а если подается положительный потенциал, то к выходу подключается второй вход. Блок 5 синхронизации вырабатывает на первом выходе короткие положительные, а на втором выходе короткие отрицательные синхроимпульсы, сдвинутые относительно друг друга на время Т,причем период следования синхроимпульсов каждой полярн.ости равен 2Т. Выход первого коммутатора 8 соединен с первым излучателем И1, первый вход этого коммутатора соединен непосредственно с выходом первого генератора 2, а второй вход первого коммутатора 8 соединен с ним через блок 11 калиброванных аттенюаторов. Вход

5915041

6

первого генератора 2 соединен с выходом второго коммутатора 9, первый вход которого соединен с первым выходом блока 5 синхронизации, а второй вход второго коммутатора 9 соединен через блок 12 калиброванных задержек со вторым· выходом блока- 5 синхронизации, одновременно соединенным с выходом третьего коммутатора 10, первый вход которого соединен со входом второго генератора 3, возбуждающего второй излучатель И2, а второй вход второго коммутатора 9 соединен через ждущий генератор 6 с управляющими входами первого и второго коммутаторов 8 и 9. Управляющие входы третьего коммутатора 10, блока

11 калиброванных аттенюаторов и блока 12 калиброванных задержек соединены соответственно с первым, вто-. рым и третьим выходами блока 7 исполнения команд управления. Один из входов суммирующего усилителя 4 соединен с приемником П, а два других с выходами-блока 5 синхронизации. Выход суммирующего усилителя 4 и вход блока 7 исполнения команд управления соединены через каротажный кабель 15 соответственно с блоком

13 регистрации и вычисления времен и амплитуд и с блоком управления 14 устройством калибровки. Блок 11 калиброванных аттенюаторов и блок

12 калиброванных Задержек Выполнены управляемыми, т. е. в зависи-* мости от параметров сигнала на их управляющих входах (например, величины потенциала сигнала) они мо-/ гут изменять (дискретно и плавно) свои калиброванные параметры на заданных значениях. Блок 7 исполнения команд управления преобразует командные сигналы, поступающие

от блока 14 управления устройством калибровки, исполнительные сигналы (например заданного потенциала), управляющие третьим коммутатором 10 и блоками калиброванных аттенюаторов и калиброванных задержек 11 и 12. Длительность Т_г импульсов ждущего генератора 6 выбирается такой, чтобы она была меньше времени Т (интервала времени между разнополярными синхроимпульсами блока 5 синхронизации, но больше максимального значения времени задержки ^тк.макс' создаваемого блоком 12 калиброванных задержек. В исходном \ состоянии на выходе ждущего генератора 6 - нулевой потенциал,а импульсы генератор вырабатывает положительной полярности.

Аппаратура акустического каротажа в рабочем режиме работает следующим образом.

В этом режиме блок 14 управления устройством калибровки выдает такой, сигнал, что от блока 7 исполнения команд управления на управляющий вход третьего коммутатора 10 поступает сигнал нулевого потенциала, поэтому к выходу этого коммутатора постоянно подключен его первый вход. При этом со второго выхода блока 5 синхронизации отрицательные синхроимпульсы поступают на вход второго генератора 3, который от них запускается и возбуждает излучатель И2. Так как на вход ждущего генератора 6 синхроимпульсы не поступают, то он не запускается, поэтому на управляющих входах первого и второго коммутаторов 8 и 9 имеется нулевой потенциал, а выходы этих коммутаторов постоянно подключены к их первым входам. Вследствие этого первый генератор 2 запускается непосредственно от положительных синхроимпульсов, поступающих с первого выхода блока 5 синхронизации, а излучатель И1 возбуждается импульсами, поступающими непосредственно с выхода первого генератора 2. Таким образом, в рабочем режиме аппаратуры первый и второй генераторы 2 и 3 поочередно возбуждают соответственно излучатели И1 и И2 со сдвигом времени, равным Т, Импульсы упругих колебаний, распространяющиеся в скважине от излучателей аппаратуры, воспринимаются приемником П и преобразуются в электрические сигналы, которые усиливаются с помощью суммирующего усилителя, и совместно с синхроимпульсами поступают через каротажный кабель 15 в наземный блок 13 регистрации и вычисления времен амплитуд. Причем, циклу работы ближнего излучателя соответствует положительный синхроимпульс, а циклу работы дальнего излучателя - отрицательный синхроимпульс. Блок 13 регистрации и вычисления измеряет время распространения и амплитуду • упругих колебаний от ближнего излучателя И1 - Τ_ή , А^, время распространения и амплитуду упругих колебаний от дальнего излучателя И2 - Τιχ, Ац, интервальное время распространения и* коэффициент затухания упругих коле, баний на- базе зонда - дТ = Т^- Т<|, ,(4^2О2д . ·

В режиме калибровки аппаратура работает следующим образом. Блок 14 управления устройством калибровки вырабатывает такой сигнал,что от блока 7 исполнения команд управления на управляющий вход третьего коммутатора 10 постоянно поступает сигнал положительного потенциала, поэтому к выходу этого коммутатора подключается его второй вход. При этом положительные синхроимпульсы со второго выхода блока 5 синхронизации. на вход второго генератора 3 не подаютсял а поступают на вход

7

915041

8

ждущего генератора 6, который запускается ими и вырабатывает положи-, тельные импульсы длительностью Т_г, управляющие коммутаторами 8 и 9. В течение времени Т_г к выходам этих" коммутаторов подключены их вторые входы, а в остальное время - первые входы. Так как Т_Кц_0КС<Тг < Т , то в один цикл работы аппаратуры (интервал времени между положительным и отрицательным синхроимпульсами) первый генератор 2 запускается непосредственно от положительных синхроимпульсов, а излучатель И1 возбуждается импульсами, поступающими непосредственно с выхода первого генератора .2, в другой цикл работы аппаратуры (интервал времени между отрицательным и положительным синхроимпульсами) пе'рвый генератор 2 запускается от выходных импульсов блока 12 калиброванных задержек, который вырабатывает импульсы, задержанные на калиброванное время относительно поступающих на его вход отрицательных синхроимпульсов, а излучатель И1 возбуждается импульсами, поступающими от первого генерато"ра 2 через блок 11 калиброванных аттенюаторов, который уменьшает амплитуду импульсов первого генератора 2 на калиброванное значение άк . Импульсы упругих колебаний, возбуждаемые излучателем И1 в каждом цикле работы аппаратуры, распространяются в скважине и воспринимаются приемником П, а измерение параметров этих импульсов производится наземным блоком 15 регистрации времен и амплитуд так же, как в рабочем режиме аппаратуры.

Таким образом, измеренные аппарату-, рой в режиме калибровки интервальное время и коэффициент затухания упругих волн на базе зонда сооответственно равны

ДТ₀ = Тк (1)

(ко = К-й-к, (2)

где К - коэффициент пропорциональности.

Значения , 8.к и К определяются при метрологической аттестации блока 11 калиброванных аттенюаторов и блока 12 калиброванных задержек, например, с помощью образцового измерителя временных интервалов и образцового гидрофона, установленного на оси скважины на фиксированном расстоянии от излучателя И1, также центрированного по оси скважины.

Аппаратура акустического каротажа по сравнению с известной аппаратурой, обладает несомненным преимуществом, так как имеет возможность калибровать с помощью собственного устройства 'калибровки весь измерительный тракт аппаратуры, включая скважинный и наземнный приборы,по основным параметрам - интервальному времени распространения и коэф·

(0

15

20

35

40

45

50

40

65

фициенту затухания упругих волн на базе зонда. Калибровка аппаратуры может производиться непосредственно в исследуемой скважине до и после измерений. Это позволит улучшить метрологические характеристики аппаратуры, повысить точность измерений, сократить длительность и стоимость калибровки и тем самым повысить эффективность применения аппаратуры для геофизических исследований скважин.

25

30

55

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Аппаратура акустического каротажа, состоящая из скважинного прибора, содержащего трехэлементный зонд, состоящий из двух излучателей и одного приемника, два генератора (первый и второй) импульсов возбуждения излучателей, суммирующий усилитель и скважинное устройство калибровки времени и амплитуды·, состоящее из ждущего генератора и блока синхронизации, и наземной части, . содержащей блок регистрации и вычисления времен и амплитуд, при этом второй генератор возбуждения излучателя соединен с вторым излучателем, приемник соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй и третий входы которого соединены с блоком синхронизации, а скважинный прибор соединен каротажным кабелем с наземным устройством, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем обеспечения калибровки аппаратуры по интервальному времени распространения и коэффициенту затухания упругих волн, аппаратура дополнительно содержит в скважинном, устройстве калибровки времени и амплитуды блок исполнения команд управления, первый, второй и третий коммутаторы, управляемый блок калиброванных аттенюаторов и управляемый .блок калиброванных задержек, а в наземной части наземный блок управления скважинным устройством калибровки, при этом в скважинном приборе выход первого коммутатора соединен с первым излучателем, первый вход первого коммутатора соединен непосредственно с выходом первого генератора импульсов возбуждения излучателя, а второй вход первого коммутатора с первым генератором возбуждения импульсов излучателя через управляемый блок калиброванных аттенюаторов, вход первого генератора импульсов возбуждения излучателя соединен с выходом второго коммутатора, первый вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, а второй вход соединен через управляемый 'блок калиброванных задержек с вторым выходом блока синхронизации,

   915041

   10

   одновременно соединенным с выходом Третьего коммутатора, первый вход которого соединен с входом второго генератора импульсов возбуждения излучателя, а второй вход соединен через ждущий генератор с управляющими входами первого и второго коммутаторов, управляющий вход третьего коммутатора, а также управляющие входы управляемых блоков калиброванных аттенюаторов и калиброванных задержек соединены с выходами блока

   исполнения команд управления, вход которого через каротажный кабель связан с выходом наземного блока управления.