RU2012018C1 - Acoustic logging method - Google Patents
Acoustic logging method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2012018C1 RU2012018C1 SU4834387A RU2012018C1 RU 2012018 C1 RU2012018 C1 RU 2012018C1 SU 4834387 A SU4834387 A SU 4834387A RU 2012018 C1 RU2012018 C1 RU 2012018C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sequence
- period
- acoustic pulses
- equal
- signals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, в частности к способам акустического каротажа. The invention relates to geophysical methods for researching wells, in particular to methods of acoustic logging.
Известен способ акустического каротажа скважин, в котором при непрерывном перемещении скважинного прибора и периодическом возбуждении излучателей преобразованные сигналы каждой посылки суммируют с сигналами, накопленными в оперативном запоминающем устройстве, нескольких предыдущих посылок, и по окончании накапливания заданного числа посылок записывают суммарный сигнал на магнитный носитель [1] . A known method of acoustic logging of wells, in which with continuous movement of the downhole tool and periodic excitation of the emitters, the converted signals of each package are summed with the signals stored in the random access memory of several previous packages, and after the accumulation of a given number of packages is completed, the total signal is recorded on a magnetic medium [1 ].
Недостатком известного способа акустического каротажа скважин является низкая производительность каротажных работ из-за невысокой частоты посылок зондирующих акустических сигналов. A disadvantage of the known method of acoustic well logging is the low productivity of logging operations due to the low frequency of sending sounding acoustic signals.
Также известен способ акустического каротажа скважин, состоящий в непрерывном перемещении скважинного прибора и периодическом возбуждении излучателей, приеме сигналов и суммировании сигналов нескольких посылок, при этом увеличивают частоту посылок зондирующих импульсов, модулируют их по фазе бинарной псевдослучайной периодической последовательностью, принятые сигналы каждой посылки подвергают синхронной фазовой демодуляции с помощью той же последовательности и суммируют их друг с другом в пределах ее периода [2] . Also known is a method of acoustic logging of wells, consisting in the continuous movement of the downhole tool and periodically exciting emitters, receiving signals and summing the signals of several packages, while increasing the frequency of the probe pulses, modulating them in phase with a binary pseudorandom periodic sequence, the received signals of each package are subjected to a synchronous phase demodulations using the same sequence and summarize them with each other within its period [2].
Недостатком известного способа акустического каротажа скважин является отсутствие полного подавления корреляционных шумов, так как они определяются уровнем боковых лепестков периодической автокорреляционной функции излучаемой последовательности. The disadvantage of this method of acoustic well logging is the lack of complete suppression of correlation noise, since they are determined by the level of the side lobes of the periodic autocorrelation function of the emitted sequence.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ акустического каротажа, который состоит в том, что модуляцию зондирующих сигналов осуществляют в пределах не менее трех периодов модулирующей М-последовательностью с последующим дополнительным возбуждением в исследуемой среде последовательности акустических импульсов с нулевой начальной фазой через временной интервал, не меньший периода М-последовательности. При этом длительность возбуждаемой последовательности равна не менее, чем двум периодам модулирующей М-последовательности. Амплитуда акустических импульсов равна амплитуде зондирующих сигналов, а частота следования акустических импульсов равна частоте следования импульсов в М-последовательности. Затем осуществляют преобразование принятых дополнительно возбужденных сигналов в цифровой код и суммирование с результатом корреляционной обработки сигналов предшествующих посылок [3] . The closest in technical essence to the claimed object is the method of acoustic logging, which consists in the fact that the modulation of the probing signals is carried out within at least three periods by a modulating M-sequence, followed by additional excitation in the test medium of a sequence of acoustic pulses with zero initial phase through a time interval not less than the period of the M-sequence. Moreover, the duration of the excited sequence is equal to no less than two periods of the modulating M-sequence. The amplitude of the acoustic pulses is equal to the amplitude of the probing signals, and the repetition rate of the acoustic pulses is equal to the repetition rate of the pulses in the M-sequence. Then, the received additionally excited signals are converted into a digital code and summed with the result of the correlation processing of the signals of the previous packages [3].
Недостатком известного способа акустического каротажа является низкая производительность каротажных работ и неполное использование энергии излученных сигналов при их выделении, что приводит к понижению отношения сигнал/случайный шум. A disadvantage of the known method of acoustic logging is the low productivity of logging operations and the incomplete use of the energy of the emitted signals when they are extracted, which leads to a decrease in the signal / random noise ratio.
Целью изобретения является увеличение производительности путем повышения скорости каротажа. The aim of the invention is to increase productivity by increasing the speed of logging.
Цель достигается благодаря тому, что в способе акустического каротажа, основанном на непрерывном перемещении скважинного прибора и периодической посылке в исследуемую среду зондирующих сигналов в виде акустических импульсов, модулированных псевдослучайной периодической последовательностью, корреляционной обработке принятых сигналов, предусмотрены следующие отличия: излучение как минимум одного периода псевдослучайной периодической последовательности, период которой состоит из единичных акустических импульсов с начальными фазами О и π и пропусков излучения; число единичных акустических импульсов и пропусков излучения в периоде последовательности устанавливают равным
K= (q(2n+1)-1)/(q-1), K+= (q2n+qn)/2, K-= (q2n-qn)/2, где К - общее число единичных акустических импульсов с начальными фазами О и π и пропусков излучения; К+ - число единичных акустических импульсов с начальной фазой О; К -- число единичных акустических импульсов с начальной фазой π; q = pm, p - простое число; n и m - натуральные числа; длительности пропуска излучения и временного интервала , на котором излучают единичный акустический импульс, устанавливают равными; закон следования единичных акустических импульсов и пропусков излучения в периоде последовательности формируют таким образом, чтобы периодическая автокорреляционная функция модулирующей последовательности не содержала ненулевых боковых лепестков на протяжении периода; выполняют корреляцию принятых сигналов с одним периодом модулирующей последовательности, при этом выделяют сигналы на М+2, где М - число периодов в излучаемой последовательности, временных интервалах, каждый из которых по длительности равен периоду последовательности, и синхронно их накапливают на временном интервале, равном длительности исследуемого отклика среды.The goal is achieved due to the fact that in the acoustic logging method based on the continuous movement of the downhole tool and periodically sending probing signals in the form of acoustic pulses modulated by a pseudorandom periodic sequence to the test medium, correlation processing of the received signals, the following differences are provided: radiation of at least one pseudorandom period periodic sequence, the period of which consists of single acoustic pulses with initial phase mi O and π and radiation gaps; the number of unit acoustic pulses and gaps in the period of the sequence is set equal to
K = (q (2n + 1) -1) / (q-1), K + = (q 2n + q n ) / 2, K - = (q 2n- q n ) / 2, where K is the total number single acoustic pulses with initial phases O and π and radiation gaps; K + is the number of unit acoustic pulses with an initial phase O; K - is the number of unit acoustic pulses with an initial phase π; q = p m , p is a prime number; n and m are natural numbers; the duration of the radiation pass and the time interval over which a single acoustic pulse is emitted are set equal; the law of succession of single acoustic pulses and gaps in the period of the sequence is formed so that the periodic autocorrelation function of the modulating sequence does not contain non-zero side lobes throughout the period; correlate the received signals with one period of the modulating sequence, while allocating signals at M + 2, where M is the number of periods in the emitted sequence, time intervals, each of which is equal in duration to the period of the sequence, and synchronously accumulate them in a time interval equal to the duration investigated response environment.
Кроме того, предложенный способ отличается тем, что закон следования единичных акустических импульсов и пропусков излучения в период последовательности формируют путем генерирования линейной рекуррентной псевдослучайной последовательности чисел, преобразования чисел, которые являются квадратичными вычетами, в единичные акустические импульсы с начальной фазой О, чисел, которые являются квадратичными невычетами, в единичные акустические импульсы с начальной фазой π, а чисел нуль - в пропуски возбуждения. In addition, the proposed method is characterized in that the law of succession of single acoustic pulses and radiation gaps during the sequence period is formed by generating a linear recurrent pseudorandom sequence of numbers, converting numbers that are quadratic residues into unit acoustic pulses with an initial phase O, numbers that are quadratic residues, into unit acoustic pulses with an initial phase π, and numbers zero - into excitation gaps.
Таким образом, наличие в заявляемом способе акустического каротажа отличительных признаков от прототипа позволяет сделать вывод, что он удовлетворяет критерию "новизна". Thus, the presence in the claimed method of acoustic logging of distinctive features from the prototype allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."
При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не были выявлены, а поэтому можно сделать вывод, что заявляемый объект соответствует критерию "существенные отличия". When studying other well-known technical solutions in this technical field, signs that distinguish the claimed technical solution from the prototype were not identified, and therefore we can conclude that the claimed object meets the criterion of "significant differences".
Достижение положительного эффекта при осуществлении заявляемого способа обеспечивается выбором структуры излучаемых сигналов, характеризующихся отсутствием корреляционных шумов при выделении сигналов и увеличением количества энергии, используемой для выделения сигналов, поскольку регистрируются и обрабатываются сигналы, вызванные полным излучением последовательности. The achievement of a positive effect in the implementation of the proposed method is ensured by the choice of the structure of the emitted signals, characterized by the absence of correlation noise during the separation of signals and an increase in the amount of energy used to separate the signals, since signals caused by the complete emission of the sequence are recorded and processed.
Для обеспечения отсутствия или минимального уровня корреляционных шумов при выделении сигналов в периоде излучаемой последовательности устанавливают общее число К единичных акустических импульсов и пропусков излучения, число К+ акустических импульсов с начальной фазой О и число К- - акустических импульсов с начальной фазой π равными:
K= (q(2n+1)-1)/(q-1), K+= (q2n+qn)/2, K-= (q2n-qn)/2, (1) для q = pm; p - простое число; n и m - натуральные числа.To ensure that no or a minimum level of noise correlation in the allocation signals during the period radiated sequence set the total number K of single acoustic pulses and the radiation passes, the number of K + acoustic pulses with the initial phase and the number of O K - - with the initial phase equal to π acoustic pulses:
K = (q (2n + 1) -1) / (q-1), K + = (q 2n + q n ) / 2, K - = (q 2n- q n ) / 2, (1) for q = p m ; p is a prime number; n and m are natural numbers.
Для получения структуры периодов последовательностей с идеальными периодическими автокорреляционными функциями производят следующие действия: в конечном поле Галуа GF(q) находят неприводимый полином вида
x3 - ax2 - bx - c = 0. (2) Для этого можно воспользоваться таблицами неприводимых полиномов, приведенными, например, в работе: Гилл А. Линейные последовательностные машины. М. : Наука, 1974, с. 263-276, табл. II 4; на основании выбранного неприводимого полинома вида (2) для заданного q строят соответствующее ему рекуррентное уравнение
Sj = a ˙ Sj-1 + b˙ Sj-2 + c ˙ Sj-3 , (3) где Sj, Sj-1, Sj-2, Sj-3 - вычисляемые и предшествующие во времени элементы. Для вычисления элементов последовательности задают значения ее начальных условий, например Sj-3= Sj-2 = 0, Sj-1 = 1.To obtain the structure of periods of sequences with ideal periodic autocorrelation functions, the following actions are performed: in the final Galois field GF (q) find an irreducible polynomial of the form
x 3 - ax 2 - bx - c = 0. (2) To do this, you can use the tables of irreducible polynomials given, for example, in: Gill A. Linear sequential machines. M.: Science, 1974, p. 263-276, tab. II 4; based on the selected irreducible polynomial of the form (2) for a given q, the corresponding recurrence equation is constructed
S j = a ˙ S j-1 + b ˙ S j-2 + c ˙ S j-3 , (3) where S j , S j-1 , S j-2 , S j-3 are calculated and preceding time elements. To calculate the elements of a sequence, the values of its initial conditions are set, for example, S j-3 = S j-2 = 0, S j-1 = 1.
Построение рекуррентных уравнений на базе неприводимых полиномов описано в ряде работ, например Цирлер Н. Линейные возвратные последовательности. - В кн. : Кибернетический сборник. М. : Изд-во иностр. лит. , 1963, вып. 6, с. 55-79; на основании рекуррентного уравнения (3) формируют q-ичную псевдослучайную последовательность числа; из полученной таким образом q-ичной псевдослучайной последовательности чисел { Sj} формируют последовательность { αj} , состоящую из символов -1, 0, +1 и обладающую идеальной периодической автокорреляционной функцией.The construction of recurrence equations on the basis of irreducible polynomials is described in a number of works, for example, N. Zirler. Linear return sequences. - In the book. : Cybernetic collection. M.: Publishing house of foreign countries. lit. , 1963, no. 6, p. 55-79; based on the recurrence equation (3) form a q-ary pseudo-random sequence of numbers; from the q-ary pseudo-random sequence of numbers {S j } thus obtained, the sequence {α j } is formed, consisting of the symbols -1, 0, +1 and having an ideal periodic autocorrelation function.
Для этого применяют правило:
αj= (4) где αj - j-й элемент формируемой последовательности,
j = 0, ,
Ψ (Sj) - индекс числа Sj, устанавливаемый на основании теоремы о квадратичных вычетах (см. , например, Варакин Л. Е. Теория сложных сигналов. М. : Советское радио, 1970, с. 238-239, где показано, что квадратичные вычеты определяются из тождества x2≡ Sj(mod q), при этом значения Sj, при которых сравнение x2≡ Sj имеет решения, называются квадратичными вычетами и им присваивается символ +1, а значения Sj, при которых сравнение не имеет решений, называются квадратичными невычетами и им присваивается значение -1). Индексы чисел приведены в ряде работ, например. Виноградов И. М. Основы теории чисел. М. : Наука, 1981, с. 176; для подтверждения идеальности периодической автокорреляционной функции, полученного периода последовательности, состоящего из символов +1, 0, -1, проверяют выполнение соотношений (1).To do this, apply the rule:
α j = (4) where α j is the jth element of the generated sequence,
j = 0, ,
Ψ (S j ) is the index of the number S j established on the basis of the quadratic residue theorem (see, for example, L. Varakin, Theory of Complex Signals. M.: Soviet Radio, 1970, pp. 238-239, where that quadratic residues are determined from the identity x 2 ≡ S j (mod q), while the values of S j for which the comparison x 2 ≡ S j has solutions are called quadratic residues and they are assigned the symbol +1, and the values of S j , for which the comparison has no solutions, they are called quadratic residues and they are assigned the value -1). Indexes of numbers are given in a number of works, for example. Vinogradov I. M. Fundamentals of number theory. M.: Science, 1981, p. 176; to confirm the ideality of the periodic autocorrelation function, the obtained period of the sequence, consisting of symbols +1, 0, -1, check the fulfillment of relations (1).
При совпадении расчетного числа символов +1, -1 и 0 по формулам (1) и сформированного числа символов по правилу (4) процесс формирования периода последовательности завершен. Вычислением периодической автокорреляционной функции последовательности можно подтвердить ее идеальность; в случае, если в сформированном периоде последовательности расчетное, согласно (1), количество символов +1, -1, 0 не совпадает со значениями количества символов +1, -1, 0 в сформированном по правилу (4) периоде последовательности, то вместо этого правила формирования периода последовательности применяют следующее правило:
(5)
Анализ решающих правил (4) и (5) показывает их идентичность, отличие состоит в том, что при использовании решающего правила (5) символы, находящиеся на нечетных позициях в сформированной последовательности, инвертируются по знаку, то есть символ +1 заменяется на -1, а символ -1 заменяется на +1.If the calculated number of characters +1, -1 and 0 according to formulas (1) and the generated number of characters according to rule (4) coincide, the process of forming the sequence period is completed. By calculating the periodic autocorrelation function of a sequence, its ideality can be confirmed; if, in the generated period of the sequence, the calculated, according to (1), the number of characters +1, -1, 0 does not coincide with the values of the number of characters +1, -1, 0 in the period of the sequence generated by rule (4), then instead rules for the formation of a sequence period apply the following rule:
(5)
The analysis of decision rules (4) and (5) shows their identity, the difference is that when using decision rule (5), characters located at odd positions in the generated sequence are inverted by sign, that is, the +1 symbol is replaced by -1 , and -1 is replaced by +1.
После этого, как и в случае пользования правилом (4), выполняют проверку расчетного количества символов +1, -1, 0 в периоде последовательности по формулам (1) и сформированного числа элементов +1, -1, 0 в периоде последовательности на основании решающего правила (5) и при их совпадении, вычислением периодической автокорреляционной функции последовательности подтверждают ее идеальность. After that, as in the case of using rule (4), check the estimated number of characters +1, -1, 0 in the sequence period using formulas (1) and the generated number of elements +1, -1, 0 in the period of the sequence based on the decisive rules (5) and when they coincide, by calculating the periodic autocorrelation function of the sequence confirm its ideality.
Таким образом, сформированная последовательность по правилам (4) или (5) обладает идеальной периодической функцией автокорреляции, что в математическом виде можно записать
Rk= ai·ai+k=
На основании изложенного в табл. 1 даны примеры периодов последовательностей с идеальной структурой для К = 13, 31 и 57.Thus, the generated sequence according to the rules (4) or (5) has an ideal periodic autocorrelation function, which can be written in mathematical form
R k = a i · a i + k =
Based on the above table. Table 1 gives examples of periods of sequences with an ideal structure for K = 13, 31, and 57.
В табл. 1 символы - 1 последовательностей { αj} для удобства написания отмечены чертой сверху . В приведенных примерах последовательности { αj} получены из последовательностей { Sj} для q = 3 и q = 7 (К = 13 и К = 57) по правилу (4), а для q = 5 (К = 31) - по правилу (5). При этом использовались следующие замены ненулевых чисел Sj символами +1 и -1: для q = 3 Ψ (1) = 1; Ψ (2) = -1; для q = 5 Ψ (1) = Ψ (4) = 1, Ψ (2) = Ψ (3) = -1; для q = 7 Ψ (1) = Ψ (2) = Ψ (4) = 1, Ψ(3) = Ψ (5) = Ψ (6) = -1.In the table. 1 characters - 1 sequences {α j } are marked with a dash for ease of writing . In the above examples, the sequences {α j } were obtained from the sequences {S j } for q = 3 and q = 7 (K = 13 and K = 57) according to rule (4), and for q = 5 (K = 31) - from rule (5). The following replacements of nonzero numbers Sj with the symbols +1 and -1 were used: for q = 3 q (1) = 1; Ψ (2) = -1; for q = 5 Ψ (1) = Ψ (4) = 1, Ψ (2) = Ψ (3) = -1; for q = 7 Ψ (1) = Ψ (2) = Ψ (4) = 1, Ψ (3) = Ψ (5) = Ψ (6) = -1.
Анализ показывает, что приведенные в табл. 1 последовательности обладают идеальной периодической автокорреляционной функцией. The analysis shows that the tab. 1 sequences have an ideal periodic autocorrelation function.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие способ. In FIG. 1 is a structural diagram of a device for implementing the method; in FIG. 2 is a timing chart illustrating the method.
Устройство (фиг. 1) содержит тактовый генератор 1, генератор 2 псевдослучайной периодической последовательности, формирователь 3 импульсов возбуждения излучателя, излучатель 4, приемник 5, аналого-цифровой преобразователь 6, умножитель 7, сумматор 8 и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 9. The device (Fig. 1) contains a
На фиг. 2 изображены сигналы 10 на выходе тактового генератора, сигналы 11 на выходе тактового генератора псевдослучайной периодической последовательности, сигналы 12 на выходе излучателя, пропуски 13 излучения, единичный дельтаобразный импульс 14, соответствующий символу +1, единичный дельтаобразный импульс 15, соответствующий символу -1, единичный акустический импульс 16 с начальной фазой О и единичный акустический импульс 17 с начальной фазой π . In FIG. 2 shows
Для реализации способа используются общеизвестные средства, так, например, в качестве тактового генератора 1 используют высокостабильный генератор импульсов, частота которого определяется кварцевым элементом, генератор 2 псевдослучайной периодической последовательности выполнен по а. с. СССР N 1499437, кл. H 03 K 3/64, формирователь 3 импульсов возбуждения излучателя выполнен по схеме узла импульсного излучения (Ивакин Б. Н. и др. Акустический метод исследования скважин. М. : Недра, 1978, с. 144-145), в котором применена мостовая схема разрядных тиристоров, позволяющая манипулировать фазой разрядного тока на излучатель 4, в качестве которого используется магнитострикционный преобразователь или электроискровой разрядник. В качестве приемника 5, аналого-цифрового преобразователя 6, умножителя 7, сумматора 8 и оперативного запоминающего устройства 9 применены общеизвестные элементы. To implement the method, well-known means are used, for example, as a
Способ осуществляют следующим образом. Тактовый генератор 1 формирует непрерывную последовательность импульсов, частота следования (1/ Δτ) которых определяет частоту посылок зондирующих акустических импульсов и пропусков излучения. Выбор величины Δτ определяется, исходя из условия Δτ ≫ , где F - ширина спектра единичного акустического сигнала, а также скоростью заряда накопительного конденсатора формирователя 3 импульсов возбуждения излучателя. Практически Δτ выбирают в пределах 0,5-10 мс, за это время накопления энергия в формирователе 3 полностью преобразовывается излучателем 4 в упругие колебания и накопительный конденсатор формирователя 3 успеет зарядиться.The method is as follows. The
Тактовые импульсы поступают на вход генератора 2 псевдослучайной периодической последовательности. Период генерируемой им последовательности равен τ, а частота следования импульсов и пропусков равна 1/ Δτ. При этом общая длительность формируемой псевдослучайной периодической последовательности равна М периодам, где М - натуральное число. Длительность периода псевдослучайной последовательности устанавливают из условия τ ≥τиo, где τиo - длительность исследуемого отклика среды. Для обеспечения отсутствия интерференционных (корреляционных) помех длительность периода псевдослучайной последовательности должна быть больше максимальной длительности полного акустического сигнала, регистрируемого на одну посылку зондирующего акустического импульса. Исходя из заданных таким образом τ, Δτ, τиo , определяют возможное минимальное число символов в периоде последовательности, равное целой части отношения τ /Δτ , и на его основании выбирают необходимое число символов в последовательности по формуле
N= (q(2n+1)-1)/(q-1), где q = pm; p - простое число; m и n - натуральные числа. При этом число символов +1 равно K+= (q2n+qn)/2 , число символов -1 равно K-= (q2n-qn)/2, а число символов 0 равно Ко = К - К+ - К-. При выборе числа символов в периоде последовательности необходимо учитывать, что увеличение q дает возможность получать периоды большей длины при одновременном уменьшении числа символов О в периоде последовательности. Структура периода последовательности определяется рекуррентным уравнением (3), полученным на основании неприводимого полинома вида (2). При этом закон следования единичных акустических импульсов и пропусков излучения в периоде последовательности формируют путем генерирования линейной псевдослучайной рекуррентной последовательности чисел, преобразования чисел, которые являются квадратичными вычетами, в единичные акустические импульсы с начальной фазой О, чисел, которые являются квадратичными невычетами, в единичные акустические импульсы с начальной фазой π, а чисел нуль - в пропуски излучения. Устанавливают длительности пропусков излучения и временные интервалы, на которых излучают единичные акустические импульсы равными между собой. Общая длительность псевдослучайной периодической последовательности, т. е. число периодов последовательности, определяется из необходимой энергии излучения для получения заданного отношения сигнал/шум.Clock pulses are fed to the input of the
N = (q (2n + 1) -1) / (q-1), where q = p m ; p is a prime number; m and n are natural numbers. The number of characters +1 is K + = (q 2n + q n ) / 2, the number of characters -1 is K - = (q 2n- q n ) / 2, and the number of
Дельтаобразные единичные импульсы положительной (символ +1) и отрицательной (символ -1) полярности поступают на формирователь 3 импульсов возбуждения излучателя, в котором они вызывают формирование импульсов, подаваемых на излучатель 4. Вследствие этого излучателем 4 будут возбуждены акустические импульсы с начальной фазой О и π в зависимости от модулирующей псевдослучайной периодической последовательности, поступающей с генератора 2. Delta-shaped single pulses of positive (symbol +1) and negative (symbol -1) polarity are supplied to the
Скважинный прибор с излучателем и приемником непрерывно перемещают и периодически осуществляют посылку в исследуемую среду зондирующих сигналов в виде акустических импульсов, модулированных псевдослучайной периодической последовательностью. A downhole tool with an emitter and a receiver is continuously moving and periodically sending probing signals to the test medium in the form of acoustic pulses modulated by a pseudorandom periodic sequence.
Акустические сигналы, прошедшие через горные породы, поступают на приемник 5 и преобразовываются им в электрические, после чего их преобразовывают в аналого-цифровом преобразователе 6 в цифровой код. После этого осуществляют корреляцию принятых акустических сигналов на временном интервале, равном сумме длительности излученных М периодов псевдослучайной последовательности, где М - натуральное число исследуемого отклика среды τиo с одним периодом модулирующей псевдослучайной периодической последовательности. После выполнения корреляции выделяют сигналы на М+2, где М - число периодов в излучаемой последовательности, временных интервалах, каждый из которых по длительности равен периоду последовательности, и синхронно их накапливают на временном интервале, равном длительности исследуемого отклика среды.The acoustic signals that passed through the rocks are fed to the
При этом в умножителе 7 при корреляционной обработке осуществляется операция синхронной фазовой демодуляции сигнала в аналоговом виде. Предложенный метод синхронного накопления выделенных сигналов на М+2 интервалах длиной в период позволяет устранить корреляционные шумы, осложняющие полезные сигналы без потерь возбужденной энергии. В известных способах акустического каротажа теряется энергия крайних периодов последовательностей с целью устранения корреляционных шумов. Этот недостаток ликвидирован в заявляемом объекте. In this case, in the
П р и м е р. Рассматриваемый пример иллюстрируется временными диаграммами, представленными на фиг. 2. В рассматриваемом варианте способа излучают псевдослучайную последовательность, состоящую из одного периода, содержащего 13 символов. PRI me R. The example in question is illustrated by the timing diagrams shown in FIG. 2. In the considered variant of the method, a pseudo-random sequence consisting of one period containing 13 characters is emitted.
Тактовый генератор 1 формирует непрерывную последовательность 10 импульсов, частота следования 1/ Δτ которых определяет частоту посылок акустических импульсов и пропусков излучения. Параметры Δτ выбирают так, как это было описано выше. Тактовые импульсы 10 поступают на вход генератора 2 псевдослучайной периодической последовательности, период генерируемой им последовательности состоит из 13 дельтаобразных импульсов с начальными фазами О и π и пропусков, а частота следования импульсов и пропусков равна 1/ Δτ. Для генерирования такого периода псевдослучайной последовательности при q = 3 выбирают неприводимый полином вида X3 + 2X + 2 в поле Галуа GF(q). На его основании получают рекуррентное уравнение Sj = Sj-2 + Sj-3. Тогда при начальных условиях Sj-3 = Sj-2 = 0, Sj-1 = 1 будет сформирован следующий период псевдослучайной последовательности чисел 0 0 1 0 1 1 1 2 2 0 1 2 1. Поскольку при q = 3 число 1 является квадратичным вычетом, а число 2 - квадратичным невычетом, то указанную числовую последовательность можно преобразовать в следующую последовательность символов 0 0 1 0 1 1 1 -1 -1 0 1 -1 1. Указанные значения символов кодируются и заносятся в память генератора 2, который формирует один период последовательности 11, состоящей из 6 дельтаобразных единичных положительных импульсов 14, 3 дельтаобразных единичных отрицательных импульсов 15 и 4 пропусков излучения 13, что соответствует расчетным значениям по формулам (1). Периодическая автокорреляционная функция такой последовательности равна . . . 9 000 000 000 000 9. . . , то есть не имеет боковых лепестков. Время излучения периода такой последовательности должно превышать длительность исследуемого отклика среды. Импульсная последовательность 11 с генератора 2 подается на формирователь 3 импульсов возбуждения излучателя, где происходит формирование мощных импульсов тока соответствующей полярности, подаваемых на излучатель 4, который генерирует в среде последовательность 12 акустических импульсов, промодулированных по фазе последовательностью 11. В результате в генерируемой последовательности 12 излучателем 4 будет содержаться 4 пропуска излучения 13, 6 единичных акустических импульсов 16 с начальной фазой О, соответствующих единичным положительным дельтаобразным импульсам 14, 3 единичных акустических импульса 17 с начальной фазой π , соответствующих единичным отрицательным дельтаобразным импульсам 15. Устанавливают длительность каждого пропуска излучения 13 равной длительности временного интервала, на котором возбуждают акустический импульс с начальной фазой О или π.The
Скважинный прибор с излучателем и приемником непрерывно перемещают и периодически осуществляют посылку в исследуемую среду зондирующих сигналов в виде акустических импульсов, модулированных псевдослучайной периодической последовательностью 11. The downhole tool with the emitter and receiver is continuously moved and periodically send probing signals to the test medium in the form of acoustic pulses modulated by a pseudorandom
Акустические сигналы, прошедшие через горные породы, поступают на приемник 5 и преобразовываются им в электрические, после чего их преобразовывают в аналого-цифровом преобразователе 6 в цифровой код. После этого осуществляют корреляцию принятых акустических сигналов на временном интервале, равном сумме длительности излученного периода псевдослучайной периодической последовательности и исследуемого отклика среды τио, с периодом псевдослучайной периодической последовательности 11. Положим, единичный акустический импульс 16 с начальной фазой О вызывает отклик среды Х1, Х2, Х3, Х4, Х5, а единичный акустический импульс 17 с начальной фазой π вызывает отклик среды , , , , , где черта сверху над Х означает инвертирование полярности. Здесь для простоты отсчеты отклика среды задаются через временные интервалы, соответствующие временным интервалам следования акустических импульсов и пропусков излучения, то есть равными Δτ. В табл. 2 приведен зарегистрированный приемником 5 сигнал на возбуждение последовательности 12.The acoustic signals that passed through the rocks are fed to the
В результате выполнения корреляции между зарегистрированным сигналом приемником 5 (табл. 2) и импульсной последовательностью 11, модулирующей возбуждаемый сигнал, получен сигнал корреляционного преобразования. При этом на отсчетах 12. . . 16 содержится полезный сигнал, осложненный корреляционными шумами ( + Х5; ; 0; ; Х1 + ), а на остальных отсчетах - корреляционные шумы. Сложение (накопление) сигналов на отсчетах 38, 0. . . 11 и 12. . . 24 и 25. . . 37 позволяет выделить полезный сигнал, не осложненный корреляционными шумами, а именно 9Х1, 9Х2, 9Х3, 9Х4, 9Х5. Этот сигнал соответствует полной возбужденной энергии в последовательности (9 единичным акустическим импульсам) и не содержит корреляционных шумов.As a result of correlation between the registered signal by the receiver 5 (Table 2) and the
Предложенный способ акустического каротажа по сравнению с прототипом позволяет повысить производительность каротажных работ за счет уменьшения числа возбуждаемых последовательностей и использования всех периодов излучаемой последовательности при корреляционной обработке, это одновременно позволяет улучшить в выделенных сигналах отношение сигнал/случайный шум. The proposed method of acoustic logging in comparison with the prototype allows to increase the productivity of logging by reducing the number of excited sequences and using all periods of the emitted sequence during correlation processing, this simultaneously allows to improve the ratio of signal to random noise.
Предложенный способ может найти также применение в межскважинном прозвучивании при использовании мощного излучателя, построенного, например, на электромеханическом принципе. The proposed method can also find application in interwell sounding when using a powerful emitter built, for example, on the electromechanical principle.
Claims (2)
(q2n+1 - 1) / (q - 1),
а количества единичных акустических импульсов с начальной фазой 0 и π соответственно равные (q2n + qn) / 2 и (q2h - qn) / 2, где q = pm;
p - простое число;
m и n - натуральные числа,
при этом генерируют реккурентную псевдослучайную последовательность чисел, преобразовывают числа, соответствующие квадратичным вычетам, в единичные акустические импульсы с начальной фазой 0, числа, соответствующие квадратичным невычетам, - в единичные акустические импульсы с начальной фазой π, а числа "0" - в пропуски излучения, причем длительность пропуска излучения задают равной временному интервалу, на котором излучают единичный акустический импульс, зарегистрированные приемником сигналы коррелируют с одним периодом модулирующей последовательности, при этом выделенные при корреляции сигналы на M + 2 временных интервалах, каждый из которых равен длине периода последовательности, где M - число периодов в излучаемой последовательности, синхронно суммируют.1. ACOUSTIC LOGGING METHOD based on the continuous movement of the downhole tool, periodically sending probing signals into the test medium in the form of acoustic pulses with initial phases 0 and π modulated by a pseudorandom periodic sequence, and correlation processing of the received signals, characterized in that, in order to increase signal-to-noise ratios emit a pseudo-random sequence of unit acoustic pulses into the medium under study, into which additional emission gaps are introduced In its period set unit number of acoustic pulses and the radiation passes equal
(q 2n + 1 - 1) / (q - 1),
and the number of unit acoustic pulses with an initial phase of 0 and π are respectively equal to (q 2n + q n ) / 2 and (q 2h - q n ) / 2, where q = p m ;
p is a prime number;
m and n are natural numbers,
at the same time, a recursive pseudorandom sequence of numbers is generated, numbers corresponding to quadratic residues are converted into unit acoustic pulses with an initial phase of 0, numbers corresponding to quadratic residues are transformed into unit acoustic pulses with an initial phase of π, and numbers “0” are converted to radiation passes, moreover, the duration of the radiation pass is set equal to the time interval over which a single acoustic pulse is emitted, the signals recorded by the receiver correlate with one period of the modulating sequence, while the signals selected during correlation at M + 2 time intervals, each of which is equal to the length of the sequence period, where M is the number of periods in the emitted sequence, are synchronously summed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4834387 RU2012018C1 (en) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | Acoustic logging method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4834387 RU2012018C1 (en) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | Acoustic logging method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012018C1 true RU2012018C1 (en) | 1994-04-30 |
Family
ID=21518244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4834387 RU2012018C1 (en) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | Acoustic logging method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2012018C1 (en) |
-
1990
- 1990-06-04 RU SU4834387 patent/RU2012018C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2251715C2 (en) | Source signals for electro-seismic prospecting | |
US4969129A (en) | Coding seismic sources | |
AU2017248407B2 (en) | Coded signals for marine vibrators | |
US3264606A (en) | Method and apparatus for continuous wave seismic prospecting | |
AU2001249238A1 (en) | Source waveforms for electroseismic exploration | |
CN106019343A (en) | System and method for generating satellite navigation signal based on Chirp signal | |
CN112285786B (en) | Method for improving exploration depth based on ultra-high density electrical equipment | |
RU2012018C1 (en) | Acoustic logging method | |
JPH04247704A (en) | Noise generating device | |
RU1805414C (en) | Method of seismic prospecting | |
RU2562769C1 (en) | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals | |
SU1749862A1 (en) | Method of seismic surveying | |
RU2514133C2 (en) | Method for faster search of broadband signals and device for realising said method | |
CN107733547B (en) | A kind of the spread spectrum coded signal generation method and its generating system of electromagnetic surveying | |
RU2276385C1 (en) | Method for forming and receiving complicated signals on basis of m-series | |
SU1469487A1 (en) | Method of acoustic logging | |
SU1749860A1 (en) | Method of seismic prospecting | |
RU2586006C1 (en) | Digital synthesizer of noise signals | |
SU1000978A1 (en) | Acoustic well-logging device | |
RU2024053C1 (en) | Device for formation of dictionaries of nonlinear recurrent sequences | |
RU1803897C (en) | Method of spatial seismic prospecting | |
RU2080651C1 (en) | Generator of random n-bit binary numbers | |
SU890293A1 (en) | Device for seismic prospecting | |
SU1749861A1 (en) | Method of spaced seismic surveying | |
CN1059499C (en) | Pulse pressure distance finding method for lowering transmitter power and increasing resolution signal-to-noise ratio and finding distance |