SU1460710A1 - Устройство акустического каротажа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к геофизическому приборостроению и может быть использовано в промысловой геофизике дл  исследовани  околоскважинного пространства акустическими методами при поисках, разведке и оценке запасов полезных ископаемых. Целью изобретени   вл етс  повышение помехоустойчивости аппаратуры акус-.- тического каротажа и повьшение эффективности геофизических исследований . Цель достигаетс  за счет исключени  ложного срабатывани  аппаратуры от случайньк шумов, возникающих в процессе каротажа во временном окне перед первым вступлением упругих колебаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л

Description

Изобретение относитс  к геофизическому приборостроению и может быть использовано в промысловой геофизике при исследовании околоскважинного пространства акустическими методами.

Целью изобретени   вл етс  повышение помехоустойчивости устройства акустического каротажа и повышение эффективности геофизических исследований скважин акустическими методами.

На фиг. 1 показана функциональна  схема устройства; нг фиг. 2 - функциональна  схема устройства селекции первого вступлени  упругих колебаний; на фиг. 3 - временные диаграммы, по-  сн клцие работу устройства.

Устрой ство содержит сква инный прибор 1, каротажный кабель 2, вход 3 наземной панели, устройство 4 поис- .ка и вьщелени  синхроимпульсов, усилитель 5, амплитудный блок 6, коммутирующий триггер 7, амплитудный дискриминатор 8, логические элементы И 9 и 10, триггеры П и 12, устройства 13 и 14 селекции первого вступлени  упругих колебаний, триггеры 15 и 16, аналоговый преобразователь 17, измеритель 18 разности временных интервалов , аналоговый преобразователь 19, фоторегистратор 20.

Устройство 13 (14) селекции первого вступлени  упругих колебаний содержит токозадающий переменный резистор 21, шину 22 земли, шину 23 питани , управл емый электронный ключ 24, токозадающий резистор 25, запоминающий конденсатор 26, усилитель 27:посто нного тока, генератор 28 линейно нарастающего напр жени , компаратор 29,одновибратор 30, логический зле Ф

Ч

14607

мент ИЛИ 31, логические элементы И 32 и 33, логический элемент И-НЕ 34 и одновибратор 35.

Скважкнный прибор 1 соединен ка- g рота сным кабелем 2 с входом 3 земной панели, к которому подключены вход устройства 4 поиска и вьзделени 

синхроимпульсов, вход усилител  5 и вход амплитудного блока 6. Выход уст-ю ройства 4 поиска и выделени  синхроимпульсов соединен с входом коммутирующего триггера 7. Выход усилител  5 подключен к входу амплитудного дискриминатора 8, а выход амплитудно-15 го блока 6 - к фоторегистратору 20. Один выход коммутирующего триггера 7 соединен с вторым входом устройства 13 седекдии первого вступлени  упругих колебаний и со счетным входом 20 триггера 15, а другой выход - с вторым входом устройства 14 селекции первого вступлени  з пругих колебаний и со счетйым входом триггера 16.

Выход амплитудного дискриминато- 25 ра 8 соединен с первым входом элемен7 та И 9 и с первым входом элемента И 10. Выход элемента И 9 соединен со счетным входом .триггера П, а выход элемента И О - со счетньв/входом 30 .триггера 12. Выход триггера П соединен , с первым входом устройства 13 се- декции первого вступлени  упругих йолебаний и с вторым входом элемента И 9, а выход триггера 12 - с первым 35 входом устройства 14 селекции первого вступлени  упругих колебаний и с BTOi5biM входом элемента И 10. Второй выход устройства 13 селекции первого вступлени  упругих колебаний соеди- 40 нен с Е-входом триггера П, а первый выход - с R-входом триггера 15. Второй выход- устройства 14 селекции « первого вступлени  упругих колебаний соединен с R-входом триггера 12s 45 а первый выход - с R- входом триггера 16.

Вькод триггера 15 соединен с входом аналогового преобразовател  17 и с одним из входов измерител  18 go разности временных интервалов. Выход триггера 16 соединен с входом анало- , гового преобразовател  19 и с другим входом, измерител  18 разности временных интервалов. Выходы аналоговых 55 пре образователей .17 и 19 и выход йз- мерител  18 разности временных интервалов подключены к фоторегистрато- РУ 20.

10

Первый вывод переменного токоза- дающего резистора 2 устройства селекции первого вступлени  упругих колебаний соединен с неинвертирующим входом усилител  27 посто нного тока и с земл ной шиной 22, средний вывод - с первым выводом токозадающего резистора 25, с инвертирующим входом усилител  27 посто нного тока и с одним из полюсов запоминающего конденсатора 26, а второй вывод - с первым контактом управл емого электронного ключа 24 и с шиной 23 питани . Второй вывод токозадающего резистора 25 соединен с вторым контактом управл емого электронного ключа 24, управл емый вход которого подключен к элементу И ЗЗ,

Выход усилител  27 посто нного тока соединен с вторым полюсом запоминающего конденсатора 26 и с первым входом компаратора 29, второй вход которого соединен с выходом генератора 28 линейно нарастающего напр жени , вход последнего соединен с вторым входом элемента ИЛИ 31 и  вл етс  вторым входом устройства 13 (l4) селекции первого вступлени  упругих колебаний, а вторым в-вкодом последнего  вл етс  выход элемента ИЛИ 31. Выход компаратора 29 соединен с первым входом элемента И 32, с первым входом, элемента ИЛИ 31 и с входом одновибратора 30, выход которого соединен с вторым входом элемента И 32. Выход последнего соединен с первым входом элемента И 33 и с входом одно вибратора 35. Второй вход элемента И 33 соединен с первым входом элемента И-НЕ 34 и  вл етс  первым вkoдoм устройства 13 114) селекции первого вступлени  упругих колебаний, первым выходом которого  вл етс  выход элемента И-НЕ 34, а второй вход последнего соединен с выходом одновибра- тора 35.

Устройство работает следующим образом .

От скважинного прибора 1 {фиг.1) информационный сигнал (эпюра 36) поступает по каротажному кабелю 2 на вход 3 наземной панели, котора  содержит временной и амплитудный блок. Во временном блоке информационньй сигнал усиливаетс  усилителем 5 и воздействует на вход амплитудного дискриминатора В. Последний выдел ет сигнал, амплитуда которого превышает

51

заданный порог дискриминации (эпю- ра 37), Информационный сигнал также поступает на устройство 4 поиска и

выделени  синхроимпульсов. Импульсы, снимаемые с этого устройства и соответствующие моментам срабатывани  излучателей ультразвуковых колебаний воздействуют на вход коммутирую-дего триггера 7. Последний вырабатывает коммутирующее напр жение (эпюры 38 и 39), которое впоследствии раздел ю по каналам сигналы ближнего и дальнего зондов.

Сигнал с выхода амплитудного диск риминатора 8 поступает на первые входы логических элементов И 9 и 10 первого и второго каналов, которые вместе с триггерами I1 и 12 образуют формирователь временных интервалов. На R-входы триггеров 11 и 2 подаютс  . импульсы след щей блокировки (эпюры 40 и 41) с устройств 13 и 14 селекции первого вступлени  упругих колебаний , которые устанавливают их в единичное состо ние и исключают возможность срабатывани  триггеров по счетному входу на врем  блокировки. Перевод триггеров Пи 12 в нулевое состо ние осуществл етс  в момент разблокировки последних первым же импульсом с выхода амплитудного дискриминатора 8 (эпюра 37). В результате на выходе триггера I1 формируетс  последовательность импульсов длитель- ностью первого приближени  (эпюры 42), а на выходе триггера 12 - последовательность импульсов длительностью первого приближени  (эпюра 43). Импульсы длительностью f и f2р воздейству  на вторые входы логических элементов И 9 и 10, прекращают дальнейшее поступление импульсов с выхода амплитудного дискриминатора 8 на счетный вход триггеров 11 и 12.

Устройство 13 (14) селекции первого вступлени  упругих колебаний представлено на фиг.2, На первый вход устройства подаютс  импульсы длительностью tfpC C jp) первого приближени  (эпюры 42 (43)), а на второй вход - импульсы (эпюра 38 (39)), начало которых совпадает с моментом по влени  очередного синхроимпульса, а длительность их превьшает-максимальное значение интервала, за который по вл етс  ожццаемый сигнал (первое вступление упругих колебаний).

106

Резисторы 21 и 25,источник постокл него напр жени  22 и 23, управл емый . электронньй ключ 24, усилитель 27 посто нного тока,запоминающий конденсатор 26, генератор 28 линейно нарастающего напр жени ,компаратор 29,одновиб ратор 30 и два логических элемента 32 33 образуютформирователь след щего временного окна/Jt (пор дка 100 мкс) перед первым вступлением упругих колебаний . Этот формирователь предназначен дл  формировани  импульсов, которые начинаютс  заблаговременно до по  влени  ожидаемого сигнала (первого вступлени  продольной волны), причем интервал заблаговременности посто нен относительно момента наиболее .веро тного по влени  ожидаемого сигнала. Он используетс  дл  сле- д ещей блокировки щумов при вьщеле- нии первого вступлени  продольной волны. Длительность импульсов временного окна (пор дка 100 мкс) выбираетс  из услови ,обеспечени  автоматического поиска первого встзшлени  продольной волны. Но в процессе каротажа во временном окне возникают случайные мпyльcныe шумы, что приводит к ложному срабатыванию устройства. Это снижает точность и информативность измерений временных параметров импульсного акустического сигнала. Поэтому в устройстве 13 (l4i) используетс  одновибратор 30, который укорачивает временное окно перед первым вступлением упругих колебаний, и два логических элемента И 32 и 33, образующие формирователь узкого окна /51 (пор дка 2-3 мкс).

Запуск одновибратора 30 осуществл етс  выходным импульсом компаратора 29, который сравнивает вьпсодные напр жени  запоминающего конденсатора 26 и генератора 28 линейно нарас- тающего напр жени . В результате на выходе одновибратора формируютс  импульсы посто нной длительности (зпю- ра 44 (45)), которые воэдействхтот на вход формировател  узкого окна, образованного двум  логическими элементами И 32 и 33. На вход последнего т ак- же воэдествуют выходные импульсы компаратора 29 и импульсы длительностью (1р) поступающие на первьй вход устройства 13 (14). На выходе логического элемента И 33 формируютс  импульсы Длительностью t узкого временного окна (эпюра 46 (47)), которые воздействуют на управл емый вход управл емого электронного ключа 24.

Длительность разрешающего импуль- са t равна:

,Jt l2/I,f,

где f - частота по влени  ожидаемых (импульсов;

I, - ток, протекающий через запоминающий конденсатор 26, ре- ЗИС..ХОР 25, замкнутый управл емый электронный ключ 24 и источник посто нного напр же- ни  22 и 23;

1 - ток, протекающий через запо- минающий конденсатор 26, резистор 21 и источник посто нного напр жени  22 и 23, Таким образом, формируетс  временное окно t, которое на основании априорной информации, запомненной конденсатором 26, автоматически следит в установившемс  режиме за наибо- лее веро тным по влением ожидаемого сигнала. Ширина окна при этом остаетс  посто нной, т.е. Jt const5 во всем диапазоне изменени  временных интервалов.

При включении или сбо х устройства узкое временное окно dt расшир етс  до величины /it, что обеспе чивае снова режим автоматического поиска первого вступлени  продольной волны,

Изменением сопротивлени  резистора 21 устанавливаетс  требуема  ширина временного окна 4t, а тем самым и 4t, так как длительность импульса

одновибратора 30 укорочени  окна по- сто нна.

На выходе логического элемента ИЛИ 31 по-д воздействием коммутирующего напр жени  с второго входа устройства 13 (14) и выходных импульсов компаратора 29 формируютс  импульсы след щей блокировки (эпюра 40 (41)), где штрихпунктирной линией отмечен интервал блокировани  в автоматическом режиме работы. Импульсы след - щей блокировки с второго выхода устройства 13 (14) поступают на R-входы триггеров 11 и 12 соответственно первого и второго каналов (фиг. 1).

Перепад напр жени  с выхода логи- ческого элемента И 32, соответствующий заднему фронту выходного импульса одновибратора 30, воздействует на одновибратор 35. На выходе последнег

формируютс  импульсы длительностью (эпюра 48 (49)), которые  вл ютс  временным окном дл  осуществлени  правильного выделени  первого вступлени  продольной волны.

Выходные импульсы одковибратора 3 длительностью 24t поступают на один из входов логического элемента Й-НЕ 34t а на другой вход последнего подаютс  импульсы длительностью ( i) В результате при совпадении момента окончани  временных интервалов .ip (1 ) с выходными иг-1пульсами одновиб ратЪра 35,  вл ющимис  временными окнами отбора первого вступлени  упругих колебаний, на выходе логического элемента И-НЕ формируютс  импульсы (эпюра 50 (5))э которые фиксируют первое вступление щругих колебаний. Эти импульсы с первого в.ыхода устройства 13 (14) поступают на R-входы триггеров 15 и 16 первого и второго каналов (фиг.1). На счетньй вход посладких подаетс  коммутирующее напр жение с выхода коммутатора 7. В результате на выходах триггеров 15 и 6 формируютс  уточненные (с точностью до tdt) временные интервалы и г|р(эпюры 52 и-53).

Потоки импульсов длительностью   I р поступают соответственно на аналоговые преобразователи 17 и 19 и на измеритель 18 разности временных интервалов.

Напр жени , пропорциональные значени м временных интервалов E lfp, -2 , й S и напр жение с выхода амплитудного блока 6 регистрируютс  фоторегистратором 20 как функции глубины залегани  полезньк ископаемых .

Применение предлагаемого устройства акустического каротажа на месторождени х полезных ископаемых позвол ет увеличить объем и достоверность получаемой информации по сравнению с известным устройством и тем самьм поБьшает эффективность и точность определени  количественного содержани  полезных ископаемьк в естественном залегании.

Claims (2)

1. Устройство акустического каротажа , содержащее скважинный прибор , соединенный каротажным кабелем с наземной панелью, котора  содержит

14607

устройство поиска и вьщелени  синхроимпульсов , усилитель и амплитудный блок, которые своими входами соеди- йены межд.у собой и подключены на вход наземной панели, выход устройства поиска и выделени  синхроимпульсов соединен с выходом коммутирзпощего триггера, выход усилител  подключен к входу амплитудного дискриминатора, ю а выход амплитудного блока подключен к фоторегистратору, а также два триггера первого и второго каналов, два аналоговых преобразовател  первого и второго каналов и измеритель раз- is ности временных интервалов, выходы которых соединены с фоторегистрато-- ром, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  помехоустойчивости устройства акустического каро- 20 тажа и повьппёни  эффективности геофизических исследований скважин акустическими методами, устройство дополнительно содержит два элемента И первого и второго каналов, два уст- 25 ройства селекции первого вступлени  упругих колебаний первого и второго каналов и два триггера первого и второго каналов соответственно, причем первые входы элементов И соединены 30 с выходом амплитудного дискриминатора , а вторые входы последних соединены с выходами первых триггеров первого и второго каналов,счетные входы которых соединены с выходами двухдс

элементов И, а R-входы первьк триггеров соединены с первыми входами устройств селекции первых вступлений . первого и второго каналов, вторые выходы последних соединены с R-входами 40 вторых триггерюв, входы устройств селекции первого вступлени  упругих колебаний первого и второго каналов соединены с выходами первых триггеров первого и второго каналов 45 соответственно, а вторые входы соединены с выходами коммутирующего триггера и со счетными входами вторьк триггеров первого и второго каналов, выходы которых соединены с выходами .gQ аналоговых преобразователей первого. и второго каналов, а также с первым

1010

и вторым входами измерител  разности временных интервалов, выходы последних , а также выходы амплитудного блока подключены к фоторегистратору.

2. Устройство по п. 1,отличающеес  тем, что устройство селекции первого вступлени  упругих колебаний содержит усилитель посто нного тока, между инвертирующим входо и выходам которого подключен запоминающий конденсатор, к инвертирующему входу усилител  подключен первый вывод токозадающего резистора и сред- .ний вывод переменного токозадающего резистора, первый вьгоод которого соединен с неинвертирующим входом усилител  посто нного тока и с земл ной шиной, а второй вьгаод последнего соединен с шиной питани  и с первым контактом управл емого электронного ключа, второй контакт которого соединен с вторым выводом токозадающего резистора, выход усилител  посто нного тока соединен с цервым входом компаратора , второй вход последнего соединен с выходом генератора линейт но нарастающего напр жени , вход которого  вл етс  вторым входом устройства , выход компаратора соединен с первым входом первого логического элемента И, с входом первого одновиб- ратора и с первым входом логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом устройства, а выход логического элемента ИЛИ соединен с вторым выходом устройства, выход первого одновибратора соединен с вторым входом -первого логического элемента И, выход которого соединен с входом второго одновибратора и с входом второго логического элемента И, а второй вход последнего соединен с первым входом логического элемента И-НЕ и  вл етс  первым входом устройства, выход второго логического элемента И .,соединен с управл емым входом электронного ключа, а выход второго одновибратора соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ, выход которого  вл етс  первым выходом устройства.