RU1797716C - Аппаратура акустического каротажа - Google Patents

Description

лэх двух смещений в сторону синхроимпульсов сформированных окон, блок выборки среднего, наиболее веро тного, приращени  времени между двум  соседними циклами измерений, блок суммировани , блок оцифровки выходного сигнала, цифроана- логовый преобразователь (ЦАП), блок определени  интервального времени, два блока определени  амплитудных параметров, блок определени  коэффициента затухани , блок определени  спектральных характеристик сигнала, блок визуального контрол  и фоторезистор. Однако эта аппаратура характеризуетс  сложностью схемного реше- ни . Это снижает надежность и эффективность работы аппаратуры, особенно в полевых услови х.

Наиболее близкой по техническому решению к предлагаемой аппаратуре  вл етс  устройство акустического каротажа, содержащее скважинный прибор и наземную панель, включающую устройство поиска и выделени  синхроимпульсов, усилитель, коммутирующий триггер, амплитудный дискриминатор, амплитудный блок, измеритель разности временных интервалов , два аналоговых преобразователей, фоторегистратор и два канала обработки временных параметров акустического сигнала , каждый из которых содержит три ло- гических элемента и, два триггера, два токозадающих резистора, управл емый электронный ключ, усилитель посто нного тока, запоминающий конденсатор, генератор линейно-нарастающего напр жени , компаратор, два одновибратора, логический элемент ИЛИ и логический элемент И-НЕ, при этом скважинный прибор соединен каротажным кабелем с входом устройства поиска и выделени  синхроимпульсов, усилител  и амплитудного блока, выход устройства поиска и выделени  синхроимпульсов соединен с входом коммутирующего триггера, выход усилител  подключен ко входу амплитудного дискриминатора, вы- ход амплитудного блока соединен с фоторе- гистратором, выход амплитудного дискриминатора соединен с первыми входами двух каналов Обработки временных параметров акустического сигнала, вторые входы которых соединены с разноименными выходами коммутирующего триггера, при этом первый вход одного из каналов обработки временных параметров акустического сигнала соединен с первым входом первого логического элемента И, а второй вход одного из каналов обработки времен- ных параметров акустического сигнала соединен с входом генератора линейно нарастающего напр жени , с первым входом логического элемента ИЛИ и с счетным входом второго триггера, выход первого логического элемента И соединен с счетным входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ с первым входом третьего логического элемента И, R - вход первого триггера соединен с выходом логического элемента ИЛИ, выход второго одновибратора соединен с первым входом логического элемента И-НЕ, а выход последнего соединен с R - входом второго триггера, инвертирующий вход усилител  посто нного тока подключен к одному из полюсов запоминающего конденсатора к первому выводу то- козадающего резистора и к переднему выводу переменного токозадающего резистора и к переднему выводу переменного токозадающего резистора, первый вывод которого соединен с неинвертирующим входом усилител  посто нного тока и с общей шиной питани , а второй вывод переменного токозадэющего резистора соединен с плюсовой 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 вторым полюсом запоминающего конденсатора и с инвертирующим входом компаратора, а неинвертирующий вход компаратора соединен с выходом генератора линейно-нарастающего напр жени , выход которого соединен с вторым входом второго логиче- ского элемента И, с вторым входом логического элемента ИЛИ и с входом первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента И, а выход последнего соединен с входом второго одновибратора и с вторым входом третьего логического элемента И, выход которого соединен с входом управлени  управл емого электронного ключа, выход второго триггера соединен с выходом канала обработки временных параметров акустического сигнала, а выходы двух каналов обработки временных параметров акустических сигналов соединены с входами аналоговых преобразователей и с разноименными входами измерител  разности временных интервалов, а выходы аналоговых преобразователей и измерител  разности временных интервалов соединены с входами фоторегистратора. Однако это устройство акустического каротажа имеет следующий существенный недостаток, который заключаетс  в том, что в случае неудачного отбора первого вступлени  продольной волны , обусловленного сбо ми аппаратуры при наличии шумов или резким изменением

скорости распространени  упругих колебаний на границах каверн или тонких пластов породы, данна  система не может автоматически выделить первое вступление продольной волны. В результате происходит ложное срабатывание аппаратуры, что снижает точность и достоверность изменений времен- ных и амплитудных параметров акустического сигнала.

Цель изобретени  - повышение точно- сти измерени  временных и амплитудных параметров акустического сигнала за счет исключени  ложной информации при сбо х аппаратуры.

На фиг.1 показана функциональна  схе- ма аппаратуры; на фиг.2 - временные диаграммы , по сн ющие работу за вл емой аппаратуры.

Аппаратура содержит скважинный прибор 1, каротажный кабель 2, блок управле- ни  3, генератор 4, образцовый сигнал, два канала 5 и 6 обработки временных параметров акустического сигнала, логический элемент И 7, первый триггер 8, коммутирующий триггер 9, общую шину пи- тани  10, переменный токозадающий резистор 11, токозадающий резистор 12, управл емый электронный ключ 13, положительную шину питани  14, запоминающий конденсатор 15, усилитель посто нного то- ка 16, генератор 17 линейно-нарастающего напр жени , компаратор 18 одновибратор 19, логический элемент ИЛИ 20, второй логический элемент И 21, одновибратор 22, третий логический элемент И 23, первый логический элемент И-НЕ 24, четвертый логический элемент И 25, второй, третий и четвертый логические элементы И-НЕ 26, 27 и 28, счетчик импульсов 29, триггер 30, аналоговый преобразователь 31, измеритель разности временных каналов 32, аналоговый преобразователь 33, амплитудный блок 34 и фоторегистратор 35. Скважинный прибор 1 соединен каротажным кабелем 2 с одним из входом блока управлени  3, вто- рой вход которого подключен к выходу генератора и образцового сигнала. В ыход блока управлени  3 соединен с первым и вторым входами двух идентичных каналов 5, 6 обработки временных параметров акустического сигнала и с третьим входом амплитудного блока 34. При этом счетный вход коммутирующего триггера 9 соединен с вторым входом каналов 5, 6 обработки временных параметров акустического сигнала, первый вход которого соединен с вторым входом логического элемента И 7. Выход логического элемента И 7 соединен с счетным входом триггера 8, выход которого соединен с первым входом логического элемента И 7 с вторым входом логического элемента И 23; с первым входом логического элемента И 25 и с первыми входами логических элементов И-НЕ 24,26,27, R - вход триггера 8 соединен с выходом логического элемента ИЛИ 20. Выход коммутирующего триггера 9 соединен с входом генератора 17 линейно-нарастающего напр жени , с вторым входом логического элемента ИЛИ 20 и счетным входом триггера 30. Первый вывод переменного токозадающего резистора 11 соединен с общей шиной питани  10 и с неинвертирующим входом усилител  посто нного тока 16, а средний выход переменного токозадающего резистора 11 соединен с первым выводом токозадающего резистора 12, с одним из полюсов запоминающего конденсатора 15, с инвертирующим входом усилител  посто нного тока 16 и с выходом счетчика импульсов 29. Второй вывод переменного токозэдающего резистора 11 и второй контакт управл емого электронного ключа 13 соединены с положительной шиной питани  14. Второй вывод токозадающего резистора 12 соединен с первым контактом электронного управл емого ключа 13, управл емый вход которого соединен с выходом логического элемента 23. Второй полюс запоминающего конденсатора 15 соединен с выходом усилител  посто нного тока 16 и с инвертирующим входом компаратора 18. Неинвертирующий вход компаратора 18 соединен с выходом генератора 17 линейно-нарастающего напр жени . Выход компаратора 18 соединен с входом од- новибратора 19 и с первыми входами логического элемента ИЛИ 20 и логического элемента И 21. Выход одновибратора 19 соединен с вторым входом логического элемента И 21 и с вторым входом логического, элемента И 21 и с вторым входом логического элемента И-НЕ 26. Выход логического элемента И 21 соединен с первым входом логического элемента И 23 и с входом одно- вибратора 22, выход которого соединен с вторыми входами логических элементов И- НЁ 24, 27 с вторым входом логического элемента И 25. Выход логического элемента И-НЕ 27 соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ 28, выход которого соединен с R - входом триггера 30. Выход логического элемента И-НЕ 24 соединен с выходом логического элемента И 25, с первым входом логического элемента И-НЕ 28 и с R - входом счетчика импульсов 29, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента И-НЕ 26. Выход триггера 30 соединен с выходом канала 5/6/ обработки временных параметров акустического сигнала. Вход аналогового преобрззовател  31 и первые входы измерител  разности временных интервалов 32 и амплитудного блока 34 подсоединены к выходу канала обработки временных параметров акустического сигнала 5. Вход аналогового преобразовател  33 и вторые входы измерител  разности временных интервалов 32 и амплитудного блока 34 подсоединены к выходу канала обработки, временных параметров 6, Выходы аналоговых преобразователей 31 и 33,выход измерител  разности временных интервалов 32 и выход амплитудного блока 34 соединен с входами фоторегистратора 35.

Излучатели И 1 и И 2 скважинного прибора 1 поочередно генерируют в окружающую скважинный прибор 1 среду импульсы упругих колебаний, которые возбуждены в околоскважинном пространстве серии разнообразных волн, воспринимаемые приемником П. Электрические колебани  с выхода приемника П, пройд  усилительный тракт, поступают по каротажному кабелю 2 в наземную измерительную панель, блок управлени  3 управл ет работой скважинного прибора, а также зависимости от установки режима работы аппаратуры, принимает сигнал скважинного прибора 1 (фйг.2, эпюра) или имитирующий его сигнал генератора 4 образцового сигнала, который используетс  при калибровке измерительной панели. В блоке 3 формируютс  синхроимпульсы (фиг.2, эпюра 37), соответствующие моментам срабатывани  излучателей И 1 и И 2 скважинного прибора 1, и сери  пр моугольных импульсов (фиг.2, эпюра 38), соответствующихположительным полупериодом сигнала приемника П скважинного прибора 1, прошедших через пороговое устройство (дискриминатор), С выхода блока управлени  3 синхроимпульсы и импульсы дискриминатора распредел ютс  по каналам 5 и 6, а сигналы приемника П скважинного прибора 1 после фильтрации поступают в амплитудный блок 34. Каналы 5 и 6 формировани  временных интервалов ГТР и г 2р распространени  упругих колебаний на каждой из баз акустического зонда устранены и работают совершенно одинаково. Различие состоит лишь в подаче синхроимпульсов с выхода блока управлени  3 на вход коммутирующего триггера 9 так, чтобы в канале 5 формировались временные интервалы rip распространени  упругих колебаний на ближней базе акустического зонда, а в канале 6 формировались временные интервалы Т2р распространени  упругих колебаний на дальней базе акустического зонда. Поэтому в описании

принципа работы наземной измерительной

панели рассматриваетс  только один канал

формировани  временных интервалов Ир.

Синхроимпульсы (фиг.2. эпюра 37), с выхода блока управлени  3 поступают на вход коммутирующего триггера 9. На выходе последнего формируетс  коммутирующее напр жение (фиг.2, эпюра 39), которое устанавливает канал 5 в режиме работы

формировани  временных интервалов Пр. Сери  пр моугольных импульсов (фиг,2, эпюра 38) с выхода блока управлени  3 поступает на один из входов логического элемента И 7, который вместе с триггером 8

образуют формирователь временных интервалов т 1Р первого приближени . На R - вход триггера 8 подаютс  импульсы след щей блокировки за первым вступлением продольной волны упругих колебаний, зарегистрированных приемником Л акустического зонда 1. Импульсы след щей блокировки (фиг.2, эпюра 40) формируютс  на выходе логического элемента ИЛИ 20 под воздействием на его входы импульсов триггера 9 (фиг.2, эпюра 40) формируютс  на выходе логического элемента ИЛИ 20 под воздействием на его входы импульсов триггера 9 (фиг.2, эпюра 39) и импульсов с выхода компаратора 18 (фиг.2, эпюра 45).

Передний фронт импульсов след щей блокировки (фиг.2, эпюра 40). воздейству  на R - вход триггера 8, устанавливает инверсный выход последнего в единичное состо ние и тем самым исключает возможность срабатывани  триггера 8 на врем  блокировки. Перевод триггера 8 в нулевое состо ние осу- ществл етс  в момент разблокировки последнего первым же импульсом с выхода логического элемента И 7, поступающим на

счетный вход триггера 8 (фиг.2, эпюра 41). В результате на выходе последнего формируютс  импульсы длительностью т ip первого приближени  фиг.2, эпюра 42), которые воздейству  на второй вход логического

элемента И 7, прекращают дальнейшее поступление импульсов с выхода последнего на счетный вход триггера 8, Разблокировка триггера 8 начинаетс  заблаговременно до по влени  ожидаемого сигнала (первого

вступлени  продольной волны) причем интервал заблаговременное™ (след щее временное окно At) посто нен относительно момента наиболее веро тного по влени  ожидаемого сигнала. Временное окно At

используетс  дл  след щей блокировки шумов при выделении вступлени  продольной волны. Длительность импульсов временного окна t выбираетс  из услови  обеспечени  автоматического поиска первого

вступлени  продольной волны, Но, практически , в процессе каротажа во временном окне At могут по витьс  случайные импульсные шумы, что приведет к ложному срабатыванию триггера 8, который фиксирует момент прихода первого вступлени  продольной волны к приемнику П акустического зонда 1, что снижает точность измерени  временных и амплитудных параметров информационного сигнала. Поэтому временное окно At в установившемс  режиме слежени  за первым вступлением продоль-. ной волны необходимо укоротить, т.е. сформировать узкое временное окно At. Дл  этой цели используетс  одновибратор 19 с регулируемой длительностью формируемых импульсов (фиг.2, эпюра 43), задний фронт которых в последствии определ ет начало узкого временного окна At. Запуск одно- вибратора 19 осуществл етс  задним фронтом выходных импульсов компаратора 18 (фиг.2, эпюра 45), который сравнивает выходное напр жение запоминающего конденсатора 15 и генератора 17 линейно-нарастающего напр жени  (фиг.2, эпюра 46), который срабатывает под воздей- ,ствием коммутирующего напр жени  (фиг.2, эпюра 39).

На один из входов логического элемента И 23 поступают импульсы с выхода логического элемента И 21 (фиг.2, эпюра 44), которые формируютс  под воздействием на входах последнего импульсов компаратора 18 (фиг.2, эпюра 45) и импульсов одновибра- тора 19 (фиг,2, эпюра 43), а на второй вход логического элемента И 23 поступают импульсы с выхода триггера 8 (фиг.2, эпюра 42). В результате на выходе логического элемента И 23 формируютс  импульсы длительностью At (фиг,2, эпюра 4.7), которые  вл ютс  след щим временным окном перед первым вступлением продольной волны упругих колебаний.Импульсы длительностью At с частотой следовани  f воздействуют на управл емый вход управл емого электронного ключа 13, который подключает токозадающий резистор 12 к положительной шине питани  14 и через резистор 12, запоминающий конденсатор 15, включенный в цепь отрицательной обратной св зи усилител  посто нного тока 16, и источник посто нного напр жени  10, 14 протекает ток IL Через переменный токозадающий резистор 11, запоминающий конденсатор 15 и источник посто нного напр жени  10, 14 протекает ток fj. Таким образом формируютс  импульсы длительностью At - H/lj f, которые на основании априорной информации , запомненной конденсатором 15, автоматически след т в установившемс  режиме за наиболее веро тным по влением ожидаемого сигнала с блока управлени  3. Длительностью импульсов At - const во 5 всем диапазоне изменени  временных интервалов т 1Р. При включении или сбо х ап- паратуры узкое временное окноАг расшир етс  до величины, что обеспечивает снова режим автоматического поиска пер0 вого вступлени  продольной волны упругих колебаний. Изменением сопротивлени  то- козадющего переменного резистора 11 ус- танавливаетс  требуема  ширина временного окна At, а тем самым и At, т.к.

5 длительность импульсов одновибратора укорочени  окна 19 посто нна. Положительный перепад напр жени  с выхода логического элемента И 21 (фиг.2, эпюра 44) соответствующий переднему фронту им0 пульса временного окна At (фиг.2, эпюра 47), воздействует на вход одновибрэтора 22. Последний формирует импульсы длительностью 2 At (фиг.2, эпюра 48), которые поступают на одни из входов логического

5 элемента И-НЕ, а на другой вход последнего с выхода триггера 8 поступают импульсы длительностью tip. В результате совпадени  момента окончани  импульсов длительностью rip с импульсами длительностью2

0-At на выходе логического элемента И-НЕ 24 формируютс  импульсы удачи (фиг.2, эпюра 49), т.е. импульсы соответствующие моменту правильного отбора первого вступлени  продольной волны упругих колебаний

5 во временном окне 2 At. На основе логических элементов И 25 и И-НЕ 26 собраны формирователи импульсов неудач справа и неудач слева соответственно. На выходе формировател  неудачи справа 25 форми0 руютс  импульсы с тех случа х, когда амплитуда первого вступлени  продольной волны на выходе блока управлени  3 ниже порога дискриминации, т.е. тогда, когда формирование временных интервалов за$ канчиваетс  позже, чём заканчиваетс  действие временного окна отбора 2 At. На выходе формировател  неудач слева 26 формируютс  импульсы в том случае, когда формирование временных интервалов пр

0 по какой-либо причине (например, из-за по влени  шумов) заканчиваетс  раньше, чем начинаетс  действие временного окна отбора 2 At. Импульсы (при наличии) с выхода формировател  неудач слева 26 поступа5 ют на счетный вход счетчика импульсов 29, который предназначен дл  формировани  импульсов команды направленной на ускорение поиска первого вступлени  продольной волны. Импульсы с выхода

формировател  неудач справа 25 и импульсы с выхода формировател  удач 24, воздейству  на R - вход счетчика импульсов 29, очищают (обнул ют) последний, чем обеспечиваетс  выдача команды ускорение поиска первого вступлени  только при трехкратной , например, подр д неудаче слева. На основе логических элементов И-НЕ 27 и И-НЕ 28 собран сумматор импульсов неудач , который предназначен дл  формировани  уточненных (с точностью до ±t) временных интервалов rip. На выходе сумматоров импульсов неудач 27-28 поступают импульсы длительностью rip, импульсы длительностью 2 At и импульсы (при наличии ) с выхода формировател  импульсов неудач справа 25. В результате, на выходе сумматора 27-28 формируютс  импульсы (фиг.2, эпюра 50), передний фронт которых в случае удачи точно совпадает с моментом по влени  первого вступлени  продольной волны, а в случае неудачи слева или неудачи справа - отличаетс  от ожидаемого момента по влени  первого вступлени  продольной волны на интервал времени At илиДт. Формирователь уточненных временных интервалов пр собран на основе триггера 30, который срабатывает под действием коммутирующего напр жени  (фиг.2, эпюра 39) с выхода триггера 9 и возвращаетс  в исходное состо ние под воздействием переднего фронта импульсов (фиг.2, эпюра 50) с выхода логического элемента И-НЕ 28. Таким образом на выходе триггера 30 формируютс  уточненные временные интервалы пр, которые при сбо х работы аппаратуры могут отличатьс  от истинных на интервал времени ± At.

Потоки импульсов длительностью т 1Р и Т2р с выходов каналов обработки временных параметров акустического сигнала 5 и б поступают на входы аналоговых преобразователейЗ и 33, на входы измерител  разности временных интервалов 32 и на входы амплитуды блока 34. Напр жени , пропорциональные значени  временных интервалов tip, rap и Аг, а также напр жени , пропорциональные амплитудным параметрам импульсного акустического сигнала регистрируютс  фоторегистратором 35 как функции глубины залегани  полезных ископаемых .

Применение аппаратуры акустического каротажа на месторождени х полезных ископаемых позволит повысить точность измерений параметров акустического сигнала.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Аппаратура акустического каротажа, содержаща  скважинный прибор, соединенный каротажным кабелем с наземной измерительной панелью, котора  включает блок управлени , первый вход которого соединен с входом наземной панели, а второй вход соединен с выходом генератора образцового сигнала, выход блока управлени  соединен с третьим входом амплитудного блока и входами двух идентичных каналов обработки временных параметров акустического сигнала, выходы которых соединены с соответствующими входами двух аналоговых преобразователей, с разноименными входами измерител  разности временных интервалов и с первым и вторым входами амплитудного блока, а выходы аналоговых преобразователей, измерител  разности временных интервалов и амплитудного блока подключены к фоторегистратору, при этом первый вход каждого из каналов обработки временных параметров акустического сигнала соединен с вторым входом первого логического элемента И, а второй вход с

   коммутирующим триггером, вход которого соединен с вторым входом канала обработки временных параметров акустического сигнала, первый вход первого логического элемента И соединен с выходом первого триггера, а счетный вход последнего соединен с выходом первого логического элемента И, R - вход первого триггера соединен с выходом логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом генератора линейно-нарастающего напр жени , с выходом коммутирующего триггера и счетным входом второго триггера, выход которого соединен с выходом канала обработки временных параметров акустического сигнала , а также усилитель посто нного тока, инвертирующий вход которого подключен к одному из полюсов запоминающего конденсатора , к первому выводу токозадающего резистора, первый вывод которого соединен с неинвертирующим входом усилител  пото нного тока и с общей шиной питани , а второй вывод соединен с положительной шиной питани  и вторым контактом управл емого электронного ключа, первый контакт соединен с вторым выводом токозадаю щего резистора, выход усилител  посто нного тока соединен со вторым полюсом запоминающего конденсатора и с инвертирующим входом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом генератора линейно-нарастающего напр жени , а выход компаратора соединен с первым входом второго логического элемента И, с первым входом логического элемента ИЛИ и входом первого одновибратора, выход которого соединен с вторым входом второго логического.элемен- та И, выход которого соединен с входом второго одновибратора и с первым входом третьего логического элемента И, второй вход которого соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ и с выходом первого триггера, а выход третьего логического элемента И соединен с входом управлени  управл емого электронного ключа, отличающас  тем, что, с целью повышени  точности временных и амплитудных параметров акустического сигнала за счет исключени  ложной информации при сбо х аппаратуры, каждый из каналов обработки параметров акустического сигнала дополнительно содержит второй, третий и четвертый элементы И-НЕ. четвертый логический элемент и счетчик импульсов, причем первый вход четвертого логического элемента И соединен с вторым входом третьего логического элемента И и с первыми входами второго и третьего логических элементов И-НЕ, второй вход четвертого логического элемента И соединен с вторым входом третьего логического элемента И- НЕ и с выходом второго одновибратора второй вход второго логического элемента И-НЕ соединен с выходом первого одновибратора , а выход второго логического элемента И-НЕ соединен со счетным входом счетчика импульсов, выход четвертого элемента соединен с первым входом четвертого логического элемента И-НЕ с выходом первого логического элемента И-НЕ и с R-входом счетчика импульсов, выход которого соединен с инвертирующим входом усилител  посто нного тока, выход третьего логического элемента И-НЕ соединен с вторым входом четвертого логического элемента И-НЕ, выход которого соединен с R-входом второго триггера.

   Порог ducKpt/fft/ftayvt/

   Фиг.1