SU1226120A1 - Устройство дл акустического каротажа скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к геофизическим исследовани м нефт ных и газовых скважин акустическими методами . Дл  повышени  точности измерени  интервального времени распространени  упругой волны по горным породам , расширени  функциональных возможностей и упрощени  устройства в наземную панель устройства дл  акустического каротажа скважины введены одноразр дный сумматор, схема управлени , регистр изменени  диаметра скважины (регистр &D ), цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП) и п ть сдвиговых регистров: регистр времени (регистр Т ), регистр измеренного интервального времени (регистр лТ ) , регистр операций, первый и второй регистры пам ти, при этом регистрлТц соединен. параллельными входами с выходами реверсивного счетчика лТ , выходом - с первым входом сумматора, регистр операций параллельными входами - с входами регистра Т, .и выходами счетчика времени, последовательным выходом - с вторым входом сумматора и второго регистра -пам тиупараллельными выходами - с входами регистра бТ и регистра 41) , последовательным входом - с выходом сумматора. Первый регистр пам ти соединен входом с выходом регистра Т и третьим входом сумматора, выходом - с четвертым входом сумматора. Второй регистр пам ти соединен выходом с п тым входом сумматора и последовательным входом регистра Т, , ЦАП - входами с выходами регистра tD и выходом - с четвертым входом регистратора . Схема управлени  соединена раздельно входами с датчиком импульсов глубины, синхронизатором и пороговым устройством, выходами - с управл ющими входами сумматора, регистра лТ , регистра uD, и п ти сдвиго- рых регистров. 3 шт. (О IsD Ю О) iNd

Description

f1

Изобретение относитс  к геофизическим исследовсши м нефт ных и газовых скважин акустическими методами.

Цель изобретеши  - повьшение точности измерени  интервального време- ни распространени  упругой волны по горным породам, расширение функциональных возможностей и упрощение конструкции устройства.

На фиг. 1 схематически показано расположение зонда в скважине; на фиг. 2 - функциональна  схема устройства; на фиг. 3 - временна  диаграмма формировани  основных управл ющих импульсов в наземной панели.

На фиг. 1q показан зонд, наход щийс  на 2 м ниже положени  & ; на фиг, 15 - зонд, наход щийс %а 1,5 м ниже положени  § ; на фиг. 1 В- - положение зонда в определенный момент времени,

A,B,C,D - пути прохождени  упругой волны от излучател  до стенки скважины и от стенки скважины к приемнику соответственно в положени х зонда q, & и Ь i t( , ij , t , , t,2 - времена прохождени  упругой волны по породе. Компенсированное интервальное врем  вычисл ют следующим образом..

В положении EI прибора вычисл ют

т .

- т.

3. 0,5 м.

(1)

где T J С 4-t 4- Д - врем  прохождени 

упругой волны от излучател  до дальне- , го приемника Т, 3. 0,5MrB+t +A- врем 

прохождени  упругой волны от излучател  до ближнего приемни ка П, измеренное в положении о и задержанное на 0,5 м.

Подставим значени  Т и Т, з.0,5м. в выражение (1) и получим

uT -t 2--t C-B(2)

Вычисленное дТ задерживают на 1,5 м по отношению к положению Б зонда и измер ют интервальное врем 

uT,-vT,-t,,-t,-B-c., (Э-)

вычисл ют компенсированное интервальное врем 

лТ1,+АТ 3. 1,5 м

йТ

(i.-i,) + (i;-t .)

(4)

202

Учитыва , что из фиг. 1 следует

i.--t, -t; -i At, (5) (получим

4Т At ,(6)

где at - врем  прохождени  упругой волны по породе на длине пути, равном.измерительной базе зонда, в дранном случае рассто ние между приемниками П, и П, равное 0,5 м . Таким образом, вычисленное интервальное врем  не зависит от изменени  диаметра скважины и определ етс  только свойствами горной породы.

Функцию изменени  диаметра скважины определ ют по формуле

ЛГ дТ.| - йТ 3 , 1,5м

(7)

5

0

,

Q

0

55

Подставив значени  лТц и &Т з.1,5м в формулу (7) и, учитыва  зависимость (5), получим uD 2 (В-С).

Из фиг. 18 - С йп, следовательно

ЛП 2йг , (8) где U Г - врем  прохождени  упругой волны по пути, равном изменению радиуса скважины на длине измерительной базы. Таким образом, по выражению (7) вычисл етс  функци , пропорциональна  изменению диаметра скважины на длине измерительной базы.

Устройство содержит скважинный прибор с одним излучателем и двум  приемниками П( . и П2 , соединенный через каротажный кабель с наземной вычислительной панелью. В состав наземной панели вход т фильтр 1,пороговое устройство 2, счетчик 3 времени (счетчик времен Т, и Т распространени  упругой волны от излучател  поочередно до ближнего П и дальнего П приемников ) реверсивный счетчик 4 интервального времени (счетчик дТ ), генератор 5 импульсов (например, частоты 2мГц), синхронизатор 6, первый цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП) 7 (поочередно времен Т, н 1 ), схема 8 аналоговой пам ти и выдачи времен T и Tg. (схема Т, , Tj ), сдвиговый регистр 9 измеренного интервального времени (регистр- iTjj ), сдвиговый регистр 10 one раций, одноразр дный сумматор 11 со своей схемой коммутации входов, сдвиговый регистр 12 дл  оперативного хранени  времени Т , первый сдвиговый регистр 13 пам ти дл  хранени 

3

результатов измерени  Т, на длине скважины, равной измерительной базе (в данном случае 0,5 м), второй сдвиговый регистр 14 пам ти дл  хранени  результатов вычислени  дТ на длине скважины, равной рассто нию между излучателем и ближним приемником (в данном случае 1,5 м), схема 15 управлени , регистр 16 изменени  диаметра скважины регистр лр ), третий цифроаналоговый преобразователь 17, регистр 18 интервального времени (регистр лТ ), второй цифроаналоговьш преобразователь 19, регистратор 20, датчик 21 импульсов глубины, механи- чески св занный с перемещением каротажного кабел  и формируюищй на свое выходе импульс при перемещении.кабел , например, на О,1 м.

На фиг. 3 представлена временна  диаграмма формировани  основных уп-- равл ющих импульсов в наземной панели .

ИС - сигнал на выходе фильтра 1, поступающий от скважинного прибора. Положительные импульсы соответствуют моменту запуска излучател  И скв; жин него прибора при опросе ближнего приемника П,. Волновой сигнал, следующий за положительным импульсом, прин т приемником П,.

Отрицательный импульс соответствует моменту запуска излучател  И скважинного прибора при опросе дальнего приемника П. Следующий за отрицательным импульсом волновой сигна прин т приемником П 2 . Пунктиром показан уровень срабатьгеаци  порогового устройства.

И3.( , И3.2 импульсы на выходе синхронизатора 6, формируемые соответственно дл  выделени  Интервала времени первого приемника и второго приемника (при частоте запуска излучател , например, 25 Гц, период следовани  импульсов 80 мс).

ИПУ - импульсы порогового устройства 2, формируемые в момент пересечени  порога первым положительным вступлением волнового сигнала.

ИГ - импульсы глубины, формируе- мые датчиком 21 импульсов глубины через каждые перемещени  каротажно- го кабел  на 0,1 м.

Устройство работает следующим образом.

Акустический сигнал преобразуетс  в скважинном приборе в электрический сигнал, который по каротажному кабе

5

0

5 п

0

1204

лю поступает в наземную вычислительную панель, отфильтровываетс  фильтром 1 от низкочастотных помех (акустических шумов и шумов питани ) и далее поступает на пороговое устройство 2, где определ етс  первое вступление продольной волны на определенном уровне.вьше уровн  шума. Импульсы первого вступлени  (ИПУ), сформированные пороговым устройством 2, поступают на счетчик 3 времени и счетчик дТ 4, схему 15 управлени  и схему Т, Т 8. Синхронизатор 6 по своим порогам выдел ет импульсы момента запуска излучател  скважинного прибора , поступающие на его вход через фильтр 1, и формирует на своих выходах импульсы ИЗ,, соответствующие моменту запуска излучател  И при опросе приемника П,, и импульсы ИЗ, соответствующие моменту запуска излучател  И при опросе приемников П.

Выходные импульсы ИЗ, и ИЗ поступают на управл ющие входы счетчиков 3 времени и счетчикадТ,схему Т, и схему 16 управлени . Измерение времен распространени  волны от излучател  И до ближнего П и дальнего П приемников осуществл етс  поочередно счетчиком 3 времени по принципу заполнени  временного интервала от импульса излучени  до импульса первого вступлени  в волновой картине импульсами 2 мГц, поступающими от генератора 5. Параллельные выходы счетчика времени 3 соединены с входами первого , ЦАП 7 и сдвиговых регистров ТО и 12. Формирование цифрового кода времени Т в счетчике 3 заканчиваетс  с поступлением на его вход импульсов ИПУ. Сформированный код Т преобразует с  первым ЦАТТ 7 в напр жение, которое поступает в схему t z 8 анало- говой пам ти и вьщачи Т, и Tg . поминание напр жени , соответствующее Т, , схемой Т, Tj 8 производитс  по каждому импульсу ИЗ после прихода импульса ИПУ до прихода импульса ИЗ , , а напр жени  Т, - по каждому импульсу ИЗ после прихода импульса ИПУ до прихода импульса ИЗ, . С выхода схемы Т Tj 8 напр жени  Т, иТ. поступают на входы регистратора 20.

Измерение интервального времени производитс  реверсивным счетчиком лТ 4. По импульсу ИЗ,- счетчик дТ 4 сбрасываетс  в ноль, включаетс  на вычитание, разрешаетс  прохождение импульсов счета и импульсы генерато5 .12

pa 5 заполн ют счетчик ЛТ 4 с частотой 2 мГц до момента прихода импульса ИПУ, который прекращает счет.; По импульсу ИЗ счетчик ЛТ 4 включаетс  на сложение и разрешаетс  про- хождение импульсов генератора 5 в счетчик. Счетчик ЛТ 4 заполн етс  импульсами до прихода импульса ИПУ. Таким образом, в счетчике йТ 4 после прихода второго импульса ИПУ форми- руетс  цифровой код интервального времени лТ , равный разности кодов , , С выхода счетчика дТ 4 .параллельный код &Т подаетс  на входы сдвигового регистра Т| 9. Последова- тельный выход регистра 9 соединен с первым входом сумматора 11. Функциональные элементы, обозначенные позици ми 9-16 и 18, образуют вычислитель интервального времени 4Т и вы- числитель функции изменени  диаметра скважины 4D . Функционирование вычислител  лТ и uD обеспечивает схема 15 управлени . Сигналом дл  работы вычислител   вл ютс  импульсы ИГ, поступающие от датчика 21 импульсов глубины на вход схемы 15 управлени . Первый импульс ИЗ,,прищедщий на свой управл ющий вход схемы 15 управлени , после действи  импульса ИГ подготав- ливает схему 15 управлени  к работе. По первому пришедшему импульсу ИПУ, после действи  импульса ИЗ, вписываетс  значение кода Т, в сдвиговый регистр 12, формирование которого к этому времени закончено в счетчике 3 времени.

Второй импульс ИПУ запускает схему 15 управлени  (к этому времени ... сформированы коды в счетчике 3 време

ни, в счетчике йТ 4 -лТц) на формирова ние управл ющих сигналов дл  вычислени  ДТ , лС и выдачи на регистр дБ 16 кода функции &D , а на регистр аТ 18 - кода fit .

После формировани  импульса записи 4D схема 15 управлени  сбрасываетс  в режим ожидани  следующего импульса глубины ИГ. С приходом следующего ИГ работа вычислител  повтор етс .

Расширение функциональных возможностей предлагаемого устройства в сравнении с известным достигаетс  вычислением функции - Изменени  диаметра скважины uD , позвол ющего получить дополнительную информацию и повысить этим геологическую эффективность устройства . Упрощение структуры предлагаемого устройства в сравнении с

o s 0 5 о

5

Q

0

5

206

известным обеспечиваетс  за счет меньшего числа функциональных элементов даже при расширенных функциональных возможност х.

В устройстве применены в качестве пам ти последовательные сдвиговые регистры, что обеспечивает естественное продвижение по ним информации синхронно с движением кабел  и не требует дешифраторов дл  отыскани  нужной  чейки при записи и считьша- нии, упрощает схему управлени  ими. Вычислени  производ тс  одноразр дным сумматором и многократно используютс  при вычислени х регистры 9, йТци регистры 10 и 12, что обеспечивает также упрощение структуры устройства и уменьшает аппаратурные затраты . Едина  схема управлени  также позвол ет упростить структуру устройства .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  акустического каротажа скважин, состо щее из трехэлементного скважинного п-рибора, соединенного каротажным кабелем с наземной измерительной панелью, включающей фильтр, пороговое устройство, синхронизатор , счетчик времен, первый циф- роаналоговый преобразователь (ЦАП), сх ему аналоговой пам ти и выдачи времен Т, и Tj (схема Т, Т ) , реверсивный счетчик интервального времени ( лТ ), второй цифроаналсговый преобразователь (ЦАП), регистр интервального времени (регистра лТ ), генератор, датчик импульсов глубины и регистратор , в котором пороговое устройство соединено входом с входом синхронизатора и через фильтр - с каротажным-кабелем , а выходом - с первыми входами реверсивного счетчика дТ , счетчика времени и схемы Т Т , синхронизатор соединен выходом с,вторыми входами реверсивного счетчика ДТ , счетчика времен и схемы Т, Т , генератор соединен выходом с третьими входами реверсивного счетчика дТ и счетчика времен, первый ЦАП соединен входами с выходами счетчика времен и выходом- с вторым входом схемы , котора  соединена выходами с первым и вторым входами регистратора, второй ЦАП соединен входами с выходами регистра ДТ и выходом - с третьим входом регист- ратора о т л и.ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повьш1ени  точности измерени 

   интервального времени распространени  упругой волны по горным породам, расширени  функциональных возможностей и упрощени  конструкции, в наземную панель введены одноразр дный сумматор схема управлени , регистр изменени  диаметра скважины (регистр uD ), третий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и п ть сдвиговых регистров регистр времени (регистр Т, ), ре- гистр измеренного интервального времени (регистр &Т), регистр операций, первый и второй регистры пам ти, при этом регистры соединены: регистр йТ параллельными входами с выходами ре- версивного счетчика дТ , выходом - с первым входом сумматора; регистр операций параллельными входами - с входами регистра Т, и выходами счетчика времени, последовательным выходом - с вторым входом сумматора и входом второго регистра пам ти, параллельными выходами - с входами регистра 4Т и регистра tS , последовательным входом - с выходом-сумматора; первый регистр пам ти входом - с выходом регистра Т, и третьим входом сумматора , вькодом - с четвертым входом сумматора; второй .регистр пам ти выходом - с п тым входом сумматора и последовательным входом регистра Т ; третий ЦАП - входами с выходами регистра uIL и выходом - с четвертым входом регистратора; схема управлени  - раздельно входами - с датчиком импульсов глубины, синхронизатором и пороговым устройством, выходами - с управл ющими входами сумматора, регистра AT , регистра дВ и п ти сдвиговых регистров: регистра Т, , регистра ЛТ , регистра операций, первого и второго регистров пам ти.

   И

   /72

   0tf2.J

   Редактор А. Козориэ

   Фие.З

   Составитель Н. Журавлева Техред Н.Бонкало

   Заказ 2115/32Тираж 728 . Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор В. Синицка