Устройство для автоматической фиксации сигнала при акустическом каротаже скважин

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ps> 75О41 3 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.04.78(21) 2613636/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2 30780. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 250780

G 01 Y 1/40

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 550.8З (088. 8) (72) Авторы изобретения

A. К. Мельцер и П. Д. Резник

Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостроения треста "Укргеофизразведка" Министерства геологии

Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ФИКСАЦИИ

СИГНАЛА ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ KAPOTAXE СКВАЖИН

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в аппаратуре акустического каротажа, преимущественно при измерении кинематических и динамических характеристик упругих волн, распространяющихся по образованным горным порОдами стенкам скважины.

При акустическом каротаже по скорости и затуханию важнейшим условием получения достоверной геофизической информации является уверенная фиксация одного из первых (чаще всего второго) вступлений информационного сиг- 15 нала, соответствующего упругим колебаниям, возбужденных излучателем и пришедших через породу к приемнику, Моментом фиксации является момент достижения фиксируемым вступлением порога срабатывания порогового устройства, устанавливаемого на определенном уровне относительно амплитуды вступления. Для уверенной фиксации этот уровень должен превышать уровень 2с шумов и в то же время во избежание потери вступления должен быть заведомо ниже его вершины. При чередовании пластов с различными поглощающими свойствами сохранение оптимальнОго уровня обеспечивается путем непрерывной регулировки уровня — ручной или автоматической. Более эффективной является автоматическая регулировка.

Известны устройства, в которых такая регулировка осуществляется с помощью управляющего напряжения, зависящего от уровня шумов в интервале стробирования, предваряющем информационный сигнал Щ . При повьхяении уровня шумов увеличивается величина управляющего напряжения, воздействующего на пороговое устройство таким образом, что чувствительность порогового устройства снижается, обеспечивая превышение уровня фиксаций отно-. сительно уровня шумов. При снижений уровня шумов воздействие управляющего напряжения приводит к обратному результату — увеличению чувствительности порогового устройства. Недостаточная эффективность этих устройств обусловлена случайным характером шумов, влиянием ударов скважинных снарядов о стенки скважины, особенно при прохождении кавернозных участков.

Наиболее близким к изобретению является устройство, основными элемен750413 тами которого являются усилитель информационных сигналов, пороговое устройство и формирователь интервальных импульсов, а также генератор стробимпульсов и формирователь управляющего напряжения p) . Первые три элер ента соединены между собой последо ате>:ьно. Генератор строб-импульсов одключен входом запуска к формироваелю интервальных импульсов, а выходом — к входу селекции формирователя

IO управляющего напряжения. Выход формирователя управляющего напряжения подключен к цепи регулировки чувствительности порогового устройства. В этом устройстве усиленный информаци- онный сигнал поступает на сигнальный вход порогового устройства, которое срабатывает всякий раз, когда колебания информационного сигнала достигают его порога срабатывания. C помощью импульса от первого срабатывания 2G порогового устройства в интервале ожидания, фиксирующего второе вступление информационного сигнала, формируется прямоугольный йнтервальный импульс, длительность которого равна времени распространения колебаний от излучателя к приемнику. Задним фронтом интервального импульса запуска-. ется генератор строб-импульсов.

После установки оптимального уровня фиксации второго вступления информационного сигнала этот уровень поддерживается автоматически с помощью управляющего напряжения, поступающего на вход регулировки чувствительности порогового устройства и зави-. сящего от амплитуды информационного сигнала в интервале стробирования, определяемом генератором строб-импульсов и включающем несколько периодов колебаний, начиная от первого 40 зафиксированного вступления. С увеличением амплитуды информационного сигнала увеличивается управляющее напряжение, которое в-качестве смещения подается на пороговое устройство, и соответственно поднимается порог срабатывания порогового устройства, а относительный уровень фиксации сигнала, равный отношению порога срабатывания к амплитуде фиксируемого вступления, в процессе каротажа остается постоянным и примерно равным первоначально установленному оптимальному уровню, обеспечивающему получение качественной информации, Недостатки описанного устройства проявляются в осложненных геологогеофизических условиях, например, при прохождении кавернозных участков скважины, когда имеет место резкое изменение амплитуды или времени при- Щ) хода регистрируемой волны. В этом случае пороговое устройство начинает фиксировать не головную продольную волну по породе .являющуюся в данном случае информативной, а другие тип» волн, например, поперечную или волну по промывочной жидкости. При окончании неблагоприятной ситуации восстановления нормального функционирования устройства без вмешательства оператора не происходит, так как чувLTBHTeJIbHocTb порогового устройства

1 управляется напряжением, соответствую4им амплитуде той волны, на которую в неблагоприятной ситуации переместился строб-импульс, жестко привязанный к моменту фиксации. Уровень фиксации в этом случае будет оптимальным для неинформативной волны, а для продольной волны по породе он будет слишком высоким, и поэтому будет фиксироваться не продольная волна по породе, а следующая за ней волна, имеющая большую амплитуду, что является фактическим отказом, приводящим к искажению или полной потере получаемой информации и требующим для восстановления работоспособности устройства систематического вмешательства оператора.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и улучшение качества получаемой информации.

Достигается это тем, что в известном устройстве для автоматической фиксации сигнала при акустическом каротаже скважин„ включающем последовательно соединенные усилитель, пороговое устройство и формирователь интервальных импульсов, а также генератор строб-импульсов и формирователь управляющего напряжения, между формирователем интервальных импульсов и генератором строб-импульсов включено инерционное звено, ограничивающее скорость перемещения строб-импульсов, при этом инерционное звено содержит генератор пилообразного напряжения, ограничитель длительности, компаратор и пиковый детектор, причем генератор пилообразного напряжения через ограничитель длительности соединен с одним из входов компаратора, второй вход которого соединен с выходом пикового детектора, а выход компаратора соединен с входом пикового детектора и цепью запуска генератора стробимпульсов.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 схема инерционного звена; на фиг.3 эпюры напряжений.

Основными функциональными элементами устройства являются усилитель информационных сигналов 1, пороговое устройство 2, формирователь интервальных импульсов 3, инерционное звено 4, генератор строб-импульсов

5 и формирователь управляющего напряжения 6. Инерционное звено устройства образуют генератор пилообразного напряжения 7, ограничитель длительности пилы 8 на базе амплитудного ограничителя 9, управляемого триг750413

Гером 10 через одновибратор 1 компаратор 12 и пиковый детектор 13, Поступивший от приемника информа-. ционный сигнал,. соответствующий про шедшим через породу упругим колебаниям; предварительно усиливается 5 усилителем 1, а затем поступает на сигнальный вход порогового устройства 2, которое срабатывает и генерирует импульс всякий раз, когда положительные полупериоды колебаний 1О информационного сигнала (эпюра 14 достигают порога срабатывания порогового устройства. Импульс от первого срабатывания порогового устройства B интервале о>кигания информационного сигнала, соответствующий при правильном функционировании устройства второ= му вступлению продольной волнь-, по по-роде, поступает на формирователь интервальных импульсов, определяя задний фронт интервального импу;, са (эпюра 15), используемый >вычислителями аппаратуры акустического каротажа в качестве репера момента фиксацич информационного сигнала, Выход форми-,, рователя интервальных импульсов через инерционное звено соединен с цепью запуска генератора строб-импульсов.

Строб-импульсы (эпюра 16} с выхода генератора поступают на селекторный вход формирователя управляющего напряжения 6. На сигнальны л вход формирователя поступает информационный сигнал с выхода усилителя 1. В формирователе управляющего напряжения 6 осуществляется интегрирование информа-> ционного сигнала в интервале стробирования с последующим запоминанием проинтегрированного сигнала. Напряжение с выхода формирователя поступает на вход регулирования коэффициента 4Q усиления усилителя, связанный с цепью обратной связи усилителя, и, воздействуя на коэффициент обратной связи, устанавливает коэффициент усиления„ и, следовательно, сигнал на выходе усилителя в соответствии с величиной напряжения на выходе формирователя управляющего напряжения. При установленном пороге срабатывания порогового устройства величина сигнала, поступающего с выхода ус|ллител» на сигнальный вход порогового устройства, определяет относительный уровень .фиксации информационного сигнала, равный отношению порога срабатывания к амплитуде фиксируемого вступления. В установленном режиме обеспечивается величина уровня фиксации, близкая к оптимальной для данного разреза. B спокойных разрезах, где нет неожиданных и резких изменений амплитуды и вре мени прихода информационного сигнала, инерционное звено не оказывает влияния на работу устройства и интервал стробирования в каждом тексте следует непосредственно эа интервальным импульсом, привязанным своим окончанием к первому в интервале ожидания сигнала срабатывания порогового уст-, ройства.

B осложненных геолого-геофизичес ких условиях, например, при прохожде нии каверны, продольная волна по породе может упасть до уровня шумов (эпюра 17), в этом случае будет временно фиксироваться следую,чая эа ней волна с существенно большей амплитудой, например, поперечная волна или волна по промывочной жидкости, а длительнос ь интервального импульса при этом резко возрастает (эпюра 18 по сравнению с длительностью интервального импульса в предыдущем такте (эпюра 15) .

Благодаря инерционному звену страбирующчй импульс не сразу перемещается в положение, соответствующее новому значению интервального импульса,а осуществляет перемещение "шагами", сдвигаясь в каждом такте на один шаг, длительность которого устанавливается в зависимости от геолого-технических условий — средней длины каверны„ диаметра скважины и т.д. В этом случае до выхода из каверны в интервал стробирования попадают небольшие амплитуды пос.педующих волн, устанавливающие с помощью управляющего напряжения высокий порог срабатывания порогового устройства, а существенно меньшие амплитуды продольной волны, обеспечивающие низкий порог.

По этой причине при выходе скважинного снаряда иэ .каверны сразу же без вмешательства оператора, восстанавливается нормальная фиксация продольной волны с последующим установлением оп-. тимального уровня фиксации.

Работа инерционного звена, ограничивающего скорость перемещения стробимпульсов, основана на введении ограничения на максимальное перемещение строб-импульса в течение одного такта. Импульсы формирователя интервальных импульсов 3, поступают на генератор пилообразного напряжения 7 и обеспечивают формирование пилообразных импульсов (эпюра 191, соответствующих по длительности интервальным импульс Я„ Плллообразные импульсы поступают на амплитудный ограничитель 9 и с выход в ограничителя — на неинвертирующий вход компаратора 12, на инвертирующий вход которого поступает напряжение (эпюра 20) с выхода пикового детектора 13„. который детекти" рует импульсы, поступающие с выхода компаратора. Передний фронт импульса компаратора (эпюра 2Ц формируется в момент равенства пилообразного напряжения на его неинвертирующем входе и напряжения на инвертирующем входе„ которое при сравнении несколько меньше максимальногб значения пилообразного напряжения в предыдущем такте. Задн|лй

750413 фронт импульса компаратора формируется в момент окончания пилообразного импульса, если его длительность изменилась незначительно по сравнению е цлительностью пилообразного импульса

:в предыдущем такте (перемещение сква- 5 жинного снаряда в относительно гладкой части ствола скважины), или в момент искусственного ограничения длительности пилы с помощью амплитудного ограничителя 9, управляемого триггером 10.через одновибратор 11, запускаемый передним фронтом импульса компаратора — в случае резкого увеличения длительности пилообразного импульса во время вхождения скважинного снаряда в большую. по диаметру каверну. Напряжение на выходе триггера (эпюра 22), поступающее на базу транзистора, являющегося управляемым ключом в схеме амплитудного ограничителя, вводит его в насыщение и, тем самым, ограничивает длительность пило-. образного импульса, не позволяя увеличиться больше., чем на длительность шага по сравнению с предыдущим тактом.

Необходимая длительность шага устанавливается регулировкой длительности импульса (эпюра 23) одновибратора 11.

Выходом инерционного звена 4 является выход компаратора 12, задним фронтом импульса которого (эпюра 21) осу- ЗО .цествляется запуск генератора стробимпульса.

Использование инерционного звена, ограничивающего скорость перемещения строб-импульсов, позволит повысить 35 степень автоматизации при фиксации .информационного сигнала. Работа устройства при этом станет более надежной, а получаемая геофизическая информация — более достоверной. 40 формула изобретения

1. Устройство для автоматической фиксации сигнала при акустическом каротаже скважин, включающее последовательно соединенные усилитель, пороговое устройство и формирователь интервальных импульсов, а также генератор строб-импульсов и подключенный к выходу усилителя формирователь управляющего напряжения, регулирующий относительный уровень фиксации сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства и улучшения качества получаемой информации, между формирователем интервальных импульсов и генератором строб-импульсов включено инерционное звено, ограничивающее скорость перемещения строб-импульсов.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что инерционное звено содержит генератор пилообразного напряжения, ограничитель длительности, компаратор и пиковый детектор, причем генератор пилообразного напряжения через ограничитель длительности соединен с одним из входов компаратора, второй вход которогг соединен с выходом пикового детектора, а выход компаратора соединен. с входом пикового детектора и цепью запуска генератора строб-импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патен США М 3.177.467, кл. 340-18, 06,04.1965„

2. Сб. "Геофизическая аппаратура -

Л. "Недра", вып. 48, 1972, с. 8386 (прототий).

750413

22

Составитель A. Замахаев

Редакто Е. Гонча Тех .М.Келемеш Ко екто, Г . Наза ова

Заказ 4645/36 Тираж 649 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. .4 5

Филиал. ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4