Устройство для акустического каротажа скважин

 

296884

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оюз Саветских. оциалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

МП1(Е 21Ь 47/00

Заявлено 19.V111.1969 (№ 1357254/26-25} с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 02.III.1971. Бюллетень Ке 9

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Мииистров

СССР

УДК 550.834:622,241 (088.81

Дата опубликования описания 17 VI 1971

Авторы изобретения

Д. В. Белоконь, И. Х, Садыков, И. П. Дзебань, В. Ф. Козяр, П. Д. Резник, А. Ф. Девятов и А. Ф. Косолапов

Волго-Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин акустическими методами.

Известно устройство для акустического карота жа скважин, содержащее скважинный прибор и наземную часть с блоками синхронизации и формирования разнополярных пусковых импульсов и блоки для записи параметров упругих волн.

При разработке аппаратуры для акустического каротажа, особенно с повышенной термостойкостью, возникает задача создания уверенной синхронизации работы скважинного прибора и наземной аппаратуры. В настоящее время наиболее широко используются два варианта синхронизации аппаратуры; синхронизация «снизу» и синхронизация «сверху». В первом варианте задающий генератор, определяющий частоту упругих импульсов, располагается в скважинном приборе. Импульсами этого генератора запускаются схемы возбуждения излучателей — при использовании зонда И,И2П или схемы коммутации приемников и возбуждения излучателей при использовании зонда и П П2, Наземная аппаратура синхронизируется зондирующими импульсами, формирующимися в цепи возбуждения ультразвуковых излучателей. Эти импульсы соответствуют во времени моментам посылки упругих волн в окружающие скважину породы.

Импульсы передаются из скважинного прибора на поверхность по каналу, как правило, не зависимому от канала передачи сигналов, регистрируемых приемником, и выделяются

5 специальными схемами. При таком варианте в схемах, работающих в диапазоне температур 0 — 250 С, невозможно обеспечить требуемую стабильность частоты задающего генератора. При втором способе синхронизации за10 дающий генератор устанавливают в наземном блоке и используют для синхронизации как наземной, так и скважинной аппаратуры.

Невысокие температуры, при которых работают наземные блоки, позволяют в случае не15 обходимости простыми средствами синхронизировать задающий генератор частотой питающей сети. При этом варианте началом отсчета временных интервалов служит момент посылки синхроимпульсов в скважинный прибор, а

20 не момент возбуждения упругих импульсов

Это приводит к появлению различных неучитываемых задержек в каналах измерения времен t и t2 из-за плавания порогового срабатывания спусковых устройств обоих каналов

25 и к ошибке измерения временного интервала

М (время пробега на базе между одноименными элементами акустического зонда).

Цель изобретения — повысить точность измерения параметров, надежность и устойчи30 вость работы скважинного прибора при изме296884

65 ненни температуры окружающей среды в широких пределах. Достигается она тем, что скважинный прибор снабжен блоком управления коммутирующими элементами, обеспечивающим поканальное разделение пусковых импульсов и задержку момента возбуждения излучателей относительно пусковых импульсов, и схемой формирования и передачи в наземную часть импульсов, соответствующих моментам возбуждения излучателей. Блок управления содержит схему разделения пускоI ûx импульссв и ключевые элементы, управляющие работой коммутирующих элементов.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — эпюры сигналов на выходе отдельных блоков схемы, Устройство состоит из скважинного прибора I и наземной аппаратуры 11, соединенных каротажным кабелем III.

Скважннный прибор содержит излучатели 1 и 2, приемник 8 акустических импульсов, усилитель 4 этих импульсов, выходной трансформатор 5, схему 6 разделения пусковых импульсов, передаваемых в скважинный прибор, ключевые элементы 7 и 8, управляющие работой коммутирующих приборов 9 и 10, накопительный элемент 11.

Наземная регистрирующая аппаратура сод ржит входной фильтр 12, генератор 18 синхропизирующих и тактовых импульсов, генератор 14 пусковых импульсов, схему 15 выделения зондирующих импульсов, блоки 16 — 18 записи соответственно временных, амплитудных и других параметров, регистратор 19, являющийся составной частью каротажной станции, и блок питания 20. Генератор 18 вырабатывает две серии импульсов (фиг. 2, а и б), используемых для синхронизации вспомогательных блоков наземной аппаратуры и генератора 14 пусковых импульсов, который формирует поочередно разнополярные импульсы достаточной мощности для передачи их через каротажный кабель в скважинный прибор. В скважинном приборе эти импульсы отфильтровываются от напряжения питающей сети

LC-фильтром, состоящим из конденсатора С и первичной обмотки (обмотка А) трансформатора Тр. Форма импульсов на первичной обмотке аналогична приведенной на фиг. 2,г.

Выбросы противоположной полярности достигают 50 — 80О/О от амплитуды основных импульсов (заштрихованы на фиг. 2,г). С двух независимых вторичных обмоток трансформатора (обмотки Б и В) пусковые импульсы в противофазе (фиг. 2, д и е) поступают на детекторные проходные лампы Л и Л . Пусковой импульс первого канала (заштрихован на фиг. 2, б) открывает лампу Л и заряжает емкость С> таким образом, что обкладка конденсатора, подключенная к управляющим сеткам ламп Л и -7>, заряжается отрицательным потенциалом (фиг. 2, ж), величина которого должна быть достаточной для за пир ания обеих ламп. Через вторую детекторную лампу пусковой импульс первого канала пройти не может, так как к лампе Л он прикладывается с противоположной полярности (фиг. 2, е).

К моменту же появления паразитного выброса положительной полярности лампа Л закрывается отрицательным потенциалом конденсатора С . Через некоторое время, определяемое постоянной разряда R< и С, меньшее периода следования пусковых импульсов, конденсатор С разряжается до нулевого потенциала (фиг. 2,ж), возвращая схему селекции импульсов в первоначальное состояние. Пусковой импульс второго канала (заштрихован на фиг. 2, e) проходит через детекторную лампу J7> и заряжает емкость Сз (фиг. 3, и), подключенную к лампам Л и Л . Через лампу JIi этот импульс по причинам, аналогичным вышеописанным, пройти не может. Следовательно, при поступлении разнополярных пусковых импульсов обеспечивается через разделение по каналам: положительный пусковой импульс заряжает емкость С>, а отрицательный емкость Сз.

Управляющие электроды коммутирующих приборов через резисторы Ra, Re u Ra R4 подключаются к источникам положительного+Е и отрицательного — Е< напряжения. В исходном состоянии (при отсутствии пусковых импульсов) ключевые лампы Лз и Л открыты, а коммутирующие приборы 9 и 10 заперты по управляющим электродам, так как Rs))Ra+

+@л, и Ре))К4+Кл, rNe R ë, и 1 "л внут ренине сопротивления ключевых ламп по постоянному току. Пусковым импульсом первого канала, как описано выше, заряжается емкость С> и закрывается ключевая лампа Л .

Это приводит к повышению потенциала на ее аноде и управляющем электроде коммутиру:ощего прибора Л (аркатрон).

Через некоторое время, небходимое для переброса дуги с вспомогательного анода на основной, аркатрон поджигается и разряжает накопительную емкость С6 на обмотку первого излучателя 1. Пусковой импульс второго канала заряжает емкость С> и закрывает ключевую лампу J7<, что приводит к срабатыванию второго коммутирующего элемента J76.

При этом накопительная емкость С6 разряжается на обмотку второго излучателя 2.

В момент прохождения тока разряда накопительной емкости С6 на резисторе R>, включенном последовательно с ней, формируется зондирующий импульс, который через усилитель

4 и кабель передается на поверхность и после дополнительного усиления используется для запуска измерительного мультивибратора (фиг. 2, м) блока 1б записи временных интервалов. В исходное состояние мультивибратор возвращается первыми вступлениями сигналов, регистрируемых приемником 8 (фиг. 2, л), от ближнего 1 и дальнего 2 излучателей. Для этого сигналы усиливаются в скважинном приборе до амплитуд 30 — 50 в. В результате измерительный мультивибратор вырабатывает последовательность импульсов t< и tz, ко296884

I

1

I

I

I

1

1

1 !

1

1

1

1

Фиг t торые затем поступают на схемы преобразования для получения напряжения, пропорционального разности этих времен. Напряжения, пропорциональные амплитудным или другим параметрам упругих волн, регистрируемых при акустическом карота>ке, вырабатываются в блоках 17 и 18, которые могут быть построены по принципу аппаратуры СПЛК-2 или любой другой.

Чтооы при передаче на поверхность зондирующие импульсы (фиг. 2, к) не интерферировали с гораздо большими по амплитуде пусковыми импульсами (фиг. 2, г), необходимо задержать их относительно момента поступления пусковых импульсов. Для задержки можно использовать специальные гечераторы задержки, выполненные на базе широко известных схем. Однако это усложняет схему прибора. Поэтому в данном устройстве для получения задержки используется следующее явление. Если на управляющий электрод аркатрона подать положительный импульс такой амплитуды, чтобы суммарное напряжение на нем стало равным 10 — 50 в, то аркатрон подожяется не сразу. Величина задеряки определяется временем, необходимь м для переброски дуги между вспомогательным анодом ВА и катодом К аркатрона на основной анод ОА. Для увеличения этого времени и подбора равных задержек по обоим каналам в аноды ключевых ламп включены интегрирующие е и кости С; и С .

Предмет изо бретения

1. Устройство для акустического каротажа сква>кин, содержащее скваяинный прибор с тре.-..- или четырехэлементным акустическим зондом, наземную часть, содержащую блок

10 синхронизации и формирования разнополярных пусковых импульсов, блоки для записи параметров упругих волн, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения параметров, надежности и устойчивости рабо15 ты сква>кинного прибора при изменении температуры окружающей среды, скваяинный прибор паб>кен блоком управления коммутирующими элементами, обеспечивающим поканальное разделение пусковых импульсов и за20 деряку Mc>ieHTa возбуждения На. I Te eé оТпосительно пусковых импульсов, и схемой формирования и передачи в наземные блоки импульсов, соответствующих моментам возбу>кдения излучателей.

25 2. Устройстьо по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения уверенного разделения каналов, блок управления содержит схему разделения пусковых импульсов и ключевые элементы, управляющие работой ком30 мутирующих элементов.

296884

I 1 (1 !

tD tt

Составитель Э. А. Терехова

Редактор Б. Федотов Техред Л. В. Куклина Корректор Г. С. Мухина

Заказ l639q6 Изд, № 673 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2