SU1786458A1 - Acoustical profiler of underground wells filled with water - Google Patents
Acoustical profiler of underground wells filled with water Download PDFInfo
- Publication number
- SU1786458A1 SU1786458A1 SU894745644A SU4745644A SU1786458A1 SU 1786458 A1 SU1786458 A1 SU 1786458A1 SU 894745644 A SU894745644 A SU 894745644A SU 4745644 A SU4745644 A SU 4745644A SU 1786458 A1 SU1786458 A1 SU 1786458A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- calibrator
- trigger
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
Предлагаемое изобретение относится к области акустических исследований подземных полостей, в частности для исследования подземных хранилищ, заполненных водой, рассолами, нефтью, нефтепродуктами, сжиженными газами и другими жидкостями на этапах их строительства и эксплуатации.The present invention relates to the field of acoustic research of underground cavities, in particular for the study of underground storage facilities filled with water, brines, oil, oil products, liquefied gases and other liquids at the stages of their construction and operation.
Известные устройства для акустических измерений дальности в воде эхо-методом основаны на определении интервального времени tM распространения упругих колебаний между моментами излучения и приема ультразвукового импульса. По известной скорости распространения ультразвуковых колебаний в среде V, рассчитывают расстояние L от излучателя до , J - ... ... ...Known devices for acoustic range measurements in water by the echo method are based on determining the interval time t M of the propagation of elastic vibrations between the moments of radiation and reception of an ultrasonic pulse. Using the known propagation velocity of ultrasonic vibrations in medium V, calculate the distance L from the emitter to, J - ... ... ...
Сущность изобретения: Скважинный зонд профилемера содержит схемные устройства, формирующие для передачи в наземную регистрирующую аппаратуру цуг напряжений типа меандр, число перепадов которого соответствует расстоянию от сканирующего излучателя до отражающей стенки полости, в масштабе базы колибратора, а его длительность - времени пробега ультразвуковым импульсом указанного расстояния. На зонде укреплен калибратор, расстояние между излучателем и приемником которого можно подтралевать с помощью микрометронной гайки-фиксатора. Помехоустойчивость устройства повышена за счет применения полосового фильтра в наземной аппаратуре и понижения частоты информационного сигнала, передаваемого по кабелю. 1 з.п. ф-лы,.4 ил.The essence of the invention: the downhole probe of the profiler contains circuit devices, forming for transmission to the ground recording equipment a voltage train of the meander type, the number of drops of which corresponds to the distance from the scanning emitter to the reflecting wall of the cavity, in the scale of the base of the calibrator, and its duration is the travel time of the specified distance by an ultrasonic pulse . A calibrator is mounted on the probe, the distance between the emitter and receiver of which can be neutralized using a micrometer fixing nut. The noise immunity of the device is increased due to the use of a band-pass filter in ground-based equipment and lowering the frequency of the information signal transmitted via cable. 1 s.p. f-ly, .4 ill.
отражающей стенки. При этом используется зависимостьreflective wall. In this case, the dependence
L=1/2V-tM (1)L = 1 / 2V-t M (1)
Коэффициент 1/2 учитывает пробе! ультразвуковым импульсом двойного рас стояния. Путем последовательного скани' рования в горизонтальной плоскости к дискретного смещения точки наблюдения по глубине получают набор сечений, по которым определяют форму и объем контролируемой полости.Coefficient 1/2 takes into account the sample! double distance ultrasonic pulse. By sequential scanning in the horizontal plane to a discrete displacement of the observation point in depth, a set of sections is obtained, which determine the shape and volume of the cavity under control.
Погрешность получаемых результатов зависит от точки определения L, а следовательно от ошибок, допускаемых при измерении tM и взятого значения V, которое, в общем случае,'отличается от реального (исSU,.,, 1786458 А1 тинного). Если измерение временного инервала Хи с высокой точностью, при использовании современных технических средств, осуществить достаточно легко, то выбрать значение скорости ультразвуковых колеба- 5 ний в жид кости, с приемл емой точностью не представляется возможным. Скорость ультразвуковых колебаний в жидкости зависит от целого ряда факторов, включая температуру, давление и плотность среды. По этой причине в указанных устройствах скорость ультразвука в жидкости, заполняющей полость определяется по времени tK прохождения ультразвуковым импульсом фиксированного расстояния !к между двумя 15 акустическими преобразователями (или отражателями). При этом скорость ультразвуковых колебаний в жидкости, заполняющей полость определяется из соотношения (2)The error of the obtained results depends on the point of determination of L, and therefore on the errors allowed in the measurement of t M and the taken value of V, which, in the general case, 'differs from the real one (isSU,., 1786458 A1 muddy). If the measurement of the Chi time interval with high accuracy, using modern technical means, is quite easy to carry out, then it is not possible to choose the value of the ultrasonic vibration velocity of 5 vibrations in a liquid with acceptable accuracy. The speed of ultrasonic vibrations in a fluid depends on a number of factors, including temperature, pressure and density of the medium. For this reason, in these devices, the speed of ultrasound in the fluid filling the cavity is determined by the time t K the ultrasonic pulse travels a fixed distance! to between two 15 acoustic transducers (or reflectors). The speed of ultrasonic vibrations in the liquid filling the cavity is determined from the relation (2)
Подставив полученное значение в. (1), находим 25 тки дальности и записи масштаба, фоторегистратор и Самописец с дисковой диаграммой, и скважинный снаряд, опускаемый на каротажном кабеле и включающий блок уплотнения, блок преобразования, блок управления, генератор ультразвуковых колебаний, коммутационное устройство, усилители, при этом в скважинном снаряде электроакустический преобразователь1 закреплен неподвижно относительно корпуса, а круговой обзор осуществлен с помощью наклонного вращающегося отражателя, связанного через многозубцойую магнитную муфту с двигателем обзора; на оси которого размещен чувствительный элеменгсистемы азимутальной привязки, принимающий через дифференцйал направление вращения отражателя и передающий сигнал рассогласования на следящую систему. Кроме того скважинйый снаряд снабжен калибровочным устройством, включающим, например, акустически полупрозрачный отражатель, расположенный на фиксированном расстоянии йод дном снаряда, и систему поворота отражателя в момент калибровки.Substituting the resulting value in. (1), we find 25 distance range and scale records, a photographic recorder and a recorder with a disk diagram, and a downhole projectile lowered on a logging cable and including a sealing unit, a conversion unit, a control unit, an ultrasonic oscillation generator, a switching device, amplifiers, while the borehole projectile, the electro-acoustic transducer 1 is fixed motionless relative to the body, and a circular view is carried out using an inclined rotating reflector connected through a multi-pronged magnetic coupling to the motor review; on the axis of which there is a sensitive element of the azimuthal reference system, which receives the direction of rotation of the reflector through the differential and transmits the error signal to the tracking system. In addition, the downhole projectile is equipped with a calibration device, including, for example, an acoustically translucent reflector located at a fixed distance with the iodine bottom of the projectile, and a reflector rotation system at the time of calibration.
Указанное устройство обладает следующими недостатками: ., ίThe specified device has the following disadvantages:., Ί
а) В известном устройстве производится формирование и передача на поверхность временного интервала t< в вйдё прямоугольного импульса длительностью порядка 60 мксек. Изменение фронтов этого импульса вызванное наложением шу|йов при передаче его по каротажному кабели^» на поверхность, в процессе измерения (приa) In the known device is the formation and transmission to the surface of the time interval t <in the entrance of a rectangular pulse with a duration of about 60 μs. The change in the fronts of this pulse caused by the imposition of shu | u when transferring it through the logging cables to the surface, during measurement (at
1_=1/21к t к (3)1_ = 1 / 21k t to (3)
Указанный алгоритм решения задачи 30 определения расстояния до отражающей стенки исследуемой полости используется в известных устройствах, предназначенных для этой цели.The specified algorithm for solving the problem 30 of determining the distance to the reflecting wall of the investigated cavity is used in known devices designed for this purpose.
Импульсное зондирование'стенок осуществляется путем излучения и приема отраженных от стенок ультразвуковых сигналов электроакустическим преобразователем, находящимся в скважинном зонде. Здесь же находится блок азимутальной привязки и ряд других вспомогательных устройств. Регистрация отраженных сигналов . производится путем фотографирования с экрана электронно-лучевой трубки (индикатора кругового Обзора), находящейся, в наземной части аппаратуры. Многократные измерения временных интервалов путем сканирования ультразвуковым лучом в горизонтальном сечении позволяют определить полную конфигурацию полости на глубине расположения акустического преобразователя скважинного прибора, Последователь; ная фиксация размеров горизонтальных сечений на различных глубинах позволяет оценить форму и определить объем полости.Impulse sounding of the wall is carried out by emitting and receiving ultrasound signals reflected from the walls by an electro-acoustic transducer located in the borehole probe. There is also an azimuthal reference unit and a number of other auxiliary devices. Registration of reflected signals. is made by photographing from the screen of the cathode ray tube (circular viewing indicator) located in the ground part of the equipment. Multiple measurements of time intervals by scanning with an ultrasonic beam in horizontal section allow you to determine the complete configuration of the cavity at a depth of the acoustic transducer of the downhole tool, Follower; The fixed fixation of the sizes of horizontal sections at various depths makes it possible to evaluate the shape and determine the volume of the cavity.
Так как скорость распространения ультразвуковых колебаний на разных горизонтах*Н ёпо Стоян на, то в каждом сечении полости производится ее измерение (редким калибровка). Для чего измеряют время пробега колебаний на фиксированном (калиброванном) расстоянии. По положению отметки от калибратора относительно масштабных колец, которые создаются путем подсвечивания масштабных меток времени производится коррекция развертки по Длительности. По такой схеме выполнен ряд устройств аналогичного назначения. Так, например, известен скважинный гидролокатор, содержащий скважинный снаряд с калибровочным устройством, опускаемый на каротажном кабеле, наземную аппаратуру с усилителям и импульсов, блоком разёертки дальности и индикатор кругового обзора на электронно-лучевой трубке с регистратором.Since the propagation velocity of ultrasonic vibrations at different horizons is * Н ёпо standing, then in each section of the cavity it is measured (rare calibration). Why measure the running time of oscillations at a fixed (calibrated) distance. According to the position of the mark from the calibrator relative to the scale rings, which are created by highlighting the scale time stamps, a sweep correction is performed by Duration. According to this scheme, a number of devices of a similar purpose are made. So, for example, a downhole sonar is known that contains a downhole projectile with a calibration device, lowered on a wireline cable, ground equipment with amplifiers and pulses, a range scanning unit and a circular viewing indicator on a cathode ray tube with a recorder.
В качестве прототипа заявляемого устройства выбран скважинный геолокатор для определения конфигурации подземных; камер, содержащий наземную регистрирующую аппаратуру, включающую усилители импульсов, индикатор обзора, блок разВер40 исI пользовании порогового устройства) приводит к погрешности, значение которой может достичь нескольких микросекунд, Аналогичная величина погрешности может быть обусловлена и изменением индуктивности кабеля при его размотке с барабана подъемника;As a prototype of the claimed device selected downhole geolocation to determine the configuration of the underground; chambers containing ground-based recording equipment, including pulse amplifiers, a viewing indicator, a razver40 block using a threshold device) leads to an error, the value of which can reach several microseconds, A similar error value can also be caused by a change in the cable inductance when it is unwound from the elevator drum;
б) Погрешность измерения ΐκ полностью входит в погрешность измерения дальности за счет операции деления tn/Χκ, при этом следует отметить, что в большинстве случаев tn » tK. То же самое происходит и при калибровке развертки когда по малому интервалу ΐκ устанавливается развертка с длительностью значительно большей, чем эта величина;b) The measurement error ΐ κ is completely included in the error of range measurement due to the division operation tn / Χκ, it should be noted that in most cases tn »t K. The same thing happens when calibrating a sweep, when a sweep with a duration significantly longer than this value is established over a small interval величинаκ;
в) при измерении скорости ультразвуковых колебаний в жидкости, заполняющей полость, требуется повторная калибровка масштабной сетки блока разверки. Так как этот момент не известен, то необходимо производить калибровку в каждом цикле измерения (в каждом сечении). Это увеличивает общее время получения профилограмм, усложняет работу оператора и может привести к ошибкам;c) when measuring the speed of ultrasonic vibrations in the fluid filling the cavity, re-calibration of the scale grid of the scanner is required. Since this moment is not known, it is necessary to calibrate each measurement cycle (in each section). This increases the total time for obtaining profilograms, complicates the work of the operator and can lead to errors;
г) Недостаточная точность известных устройств при определении скорости ультразвуковых импульсов в жидкости, значительно усложняет задачу определения горизонта раздела двух жидких сред в исследуемой полости и требует в большинстве случаев использования вычислительной техники;d) The lack of accuracy of the known devices when determining the speed of ultrasonic pulses in a liquid greatly complicates the task of determining the separation horizon of two liquid media in the studied cavity and requires in most cases the use of computer technology;
д) В известном устройстве используется калибратор с фиксированным расстоянием между акустическим преобразователем и отражающей площадкой. В процессе эксплуатации может произойти изменение этого расстояния, что приведет к появлению систематической, трудно обнаруживаемой ошибки. Недостаточно и метрологическое обеспечение при эталонировке - проверяется интервал времени прохождения ультразвуковым импульсом фиксированного калиброванного расстояния. Так как временной интервал одиночный и короткий, то его измерение с высокой точностью требует дорогостоящей аппаратуры и высокой квалификации оператора. Возникающая при этом' погрешность войдет в последующее измерение дальности. Можно проводить эталонировку путем использования соосно расположенных труб разного диаметра, одна из которых внутренняя, короче внешней. Поверхность трубы меньшего диаметра иммитируёт размер исследуемой скважины, а большего диаметра - стенку каверны, при этом возникают трудности для каждого номинального размера скважины необходимо отдельное эталонирово4ное устройство. Линейные размеры скважины эталонировочного устройства должны быть выдержаны с высокой точностью, аналогичные требования предъявляются и к центрированию скважинного прибора в процессе эталонировки. Расцентровка, нарушение соосности или цилиндричности труб приводят к систематическим ошибкам при проведении измерений.e) The known device uses a calibrator with a fixed distance between the acoustic transducer and the reflective area. During operation, a change in this distance may occur, which will lead to the appearance of a systematic, difficult to detect error. Metrological support during standardization is also insufficient - the time interval of passage of a fixed calibrated distance by an ultrasonic pulse is checked. Since the time interval is single and short, its measurement with high accuracy requires expensive equipment and highly skilled operator. The resulting error will go into a subsequent range measurement. It is possible to carry out standardization by using coaxially arranged pipes of different diameters, one of which is internal, shorter than external. The surface of a pipe of a smaller diameter imitates the size of the well under investigation, and a larger diameter - the wall of the cavity, and difficulties arise for each nominal size of the well, a separate reference device is necessary. The linear dimensions of the well of the standardization device must be maintained with high accuracy, similar requirements are imposed on the centering of the downhole tool during the standardization process. Alignment, misalignment or cylindricality of pipes lead to systematic errors in the measurement.
Указанные недостатки метрологического обеспечения известных устройств затрудняют получение сопоставимых результатов при разных условиях исследований и использования разных образцов и отдельных экземпляров аппаратуры;These shortcomings in the metrological support of known devices make it difficult to obtain comparable results under different conditions of research and the use of different samples and individual instances of equipment;
е) Техническая сложность указанных устройств;f) Technical complexity of these devices;
ж) Трудоемкость обработки данных, затрудняющая получение экспресс-информации.g) The complexity of data processing, making it difficult to obtain express information.
-Цель изобретения - повышение точности, оперативности и упрощения устройства. Для достижения указанных целей электронная схема известного скважинного зонда дополнительно содержит; первый и второй формирователи, триггер разрешения, схему окна разрешения, схему задержки, ждущего мультивибратора, схему окна управления, триггер-делитель, схему И, при этом акустический преобразователь подключен на вход усилителя отраженных сигналов, а выход последнего соединен со входом первого формирователя, выход первого формирователя через схему окна управления подключен на установочный вход триггера разрешения, акустический приемник калибратора соединен со входом усилителя сигналов калибратора, выход последнего подключен на вход второго формирователя, выход второго формирователя через схему окна разрешения соединен с блоком возбуждения излучателя калибратора, а выход последнего подключен к акустическому излучателю калибратора, одновременно выход второго формирователя соединен с управляющим входом триггера-делителя, прямой выход триггера-делителя подключен на вход второго блока уплотнения, вход ждущего мультивибратора соединен с блоком управления, а выход с управляющим входом схемы окна управления, прямой выход триггера разрешения подключен на управляющий вход схемы окна разрешения, а его инверсный выход подключен на один из входов схемы И, второй вход которой соединен с инверсным выходом триггера-делителя, выход схемы И” подключен на управляющий вход триггера-делителя, установочный вход которого соединен с-The purpose of the invention is to increase the accuracy, efficiency and simplification of the device. To achieve these goals, the electronic circuit of a known downhole probe further comprises; first and second shapers, permission trigger, permission window circuit, delay circuit, waiting for the multivibrator, control window circuit, trigger splitter, circuit And, while the acoustic transducer is connected to the input of the reflected signal amplifier, and the output of the latter is connected to the input of the first shaper, output the first driver through the control window circuit is connected to the installation input of the trigger of permission, the acoustic receiver of the calibrator is connected to the input of the amplifier of the signals of the calibrator, the output of the last is connected to input One of the second driver, the output of the second driver through the resolution window circuit is connected to the exciter unit of the calibrator emitter, and the output of the latter is connected to the acoustic emitter of the calibrator, while the output of the second driver is connected to the control input of the trigger divider, the direct output of the trigger divider is connected to the input of the second seal block , the input of the standby multivibrator is connected to the control unit, and the output with the control input of the control window circuit, the direct output of the resolution trigger is connected to the control the input of the permission window circuit, and its inverse output is connected to one of the inputs of the And circuit, the second input of which is connected to the inverse output of the trigger divider, the circuit output And is connected to the control input of the trigger divider, the installation input of which is connected to
1786458 8 блоком управления,' вход схемы задержки также соединен с блоком управления, а выход схемы задержки одновременно подключен на управляющие входы триггера-делителя и триггера разрешения, на входы блока возбуждения излучателя калибратора и блока возбуждения зондирующего сигнала, выход последнего соединен с акустическим преобразователем.1786458 8 by the control unit, the input of the delay circuit is also connected to the control unit, and the output of the delay circuit is simultaneously connected to the control inputs of the trigger divider and enable trigger, to the inputs of the exciter unit of the calibrator emitter and the probe excitation unit, the output of the latter is connected to the acoustic transducer.
С цёлью повышения помехоустойчивости наземная регистрирующая аппаратура дополнительно содержит фильтр, третий и четвертый формирователи, счетчики дальности и времени с. индикаторами, второе окно разрешения, эталонный генератор, при этом вход фильтра подключён к выходу усилителя, а выход фильтра одновременно соединен с входами третьего и четвертого формирователей, выход третьего формирователя подключен на вход счётчика дальности с индикатором, выход четвертого формирователя соединен с управляющим входом второго окна разрешения и одновременно с блоком развертки дальности и масштабных меток и с индикатором кругового обзора; эталонный генератор через. 25 . второе окно разрешения подключен на вход счетчика времени с индикатором.In order to increase noise immunity, the ground-based recording equipment additionally contains a filter, third and fourth shapers, range and time counters s. indicators, the second resolution window, the reference generator, while the filter input is connected to the amplifier output, and the filter output is simultaneously connected to the inputs of the third and fourth drivers, the output of the third driver is connected to the input of the range counter with an indicator, the output of the fourth driver is connected to the control input of the second window permissions and simultaneously with the range scanner and scale marks and with the all-round indicator; reference generator through. 25. the second permission window is connected to the input of the time counter with an indicator.
С целью упрощения эталонировки, акустический приемник калибратора закреплен на дисковом оснований, соединяемым с 30 ля 12 одновременно соединён с управлЯю защитным кожухом микрометрической '' “ 1 резьбой, а сам диск удерживается фиксатором выполненным в виде цилиндрической гайки,In order to simplify the standardization, the calibrator’s acoustic receiver is mounted on a disk base connected to 30 la 12 and simultaneously connected to a protective cover with a micrometric “ 1 ” thread, and the disk itself is held by a lock made in the form of a cylindrical nut,
Проведенные патентные исследования 35 блоком управления 14, а выход с управлйюи анализ технических решений позволяют сделать вывод, что совокупность существенных признаков заявляемого устройства является новой.Conducted patent research 35 by the control unit 14, and the output from the control and analysis of technical solutions allow us to conclude that the set of essential features of the claimed device is new.
- Указанные отличия являются существенными, поскольку они вместе с известными; составляют новую совокупность признаков, обеспечивающих при использований изобретения достижение положй-- These differences are significant, as they are together with the known; constitute a new set of features that ensure, when using the invention, the achievement of positive
- . тельного эффекта. / 7-. actual effect. / 7
На фиг.1 приведена структурная схема предложенного устройства скважинного зонда; на фиг.2 приведена структурная схема предложенного устройства наземной регистрирующей аппаратуры; на фиг.З приведены эпюры напряжений Электрон- . ..Figure 1 shows the structural diagram of the proposed device downhole probe; figure 2 shows the structural diagram of the proposed device ground recording equipment; Fig. 3 shows the plot of the voltage Electron-. ..
ной схемы а) скважинного зонда; б) назём- ход блока возбуждения зондирующего с ной регистрирующей аппаратуры; на фиг.4 “ . ' схематически показана конструкция узла ф преобразователем 18. Установочный входNoah scheme a) downhole probe; b) the ground level of the excitation block of the sensing recording equipment; figure 4 ". '' schematically shows the design of the node f converter 18. Installation input
- 7 калибратора с регулируемым расстоянием 55 триггера-делителя 11, подключен к блоку уп- · - равления 14. Устройство сканирования 22 и привязки к магнитному меридиану, соединено с вращающимся Отражателем 19 й с _ датчиком угла 21, Датчик угла 21 соединён сигналов, Схема задержки 5, триггер разрешения 6, блок возбуждения 7 зондирующего сигнала, схема И 8, схема окна разрешения 9, блок возбуждения 10 излучателе калибратора, триггер-делитель 11, втброй . формирователь 12, усилитель 13 сигналов калибратора, блок управления 14, калибратор 15, акустический излучатель 16 калибратора, акустический приемник 17 калибратора, акустический преобразрваI тель 18, вращающийся отражатель 19, второй блок уплотнения 20, датчик угла. 21, устройство сканирования 22 и привязки к магнитному меридиану. !- 7 calibrators with an adjustable distance 55 of the trigger divider 11, connected to the control unit · · - 14. Scanning device 22 and binding to the magnetic meridian, connected to the rotating Reflector 19th with _ angle sensor 21, Angle sensor 21 connected signals, Scheme delays 5, trigger trigger 6, the excitation block 7 of the probing signal, circuit And 8, the scheme of the resolution window 9, the excitation block 10 of the calibrator emitter, trigger divider 11, three times. shaper 12, amplifier 13 signals of the calibrator, control unit 14, calibrator 15, acoustic emitter 16 of the calibrator, acoustic receiver 17 of the calibrator, acoustic transducer 18, rotating reflector 19, second seal unit 20, angle sensor. 21, the scanning device 22 and binding to the magnetic meridian. !
Акустический преобразователь 18 под> ключей на вход усилителя 4 отраженных (сигналов, а выход последнего соединен со входом первого формирователя 3, выход первого формирователя 3 через схему окна управления 2 подключен на установочный | вход триггера разрешения 6, Акустический приёмник 17 калибратора соединен со входом усилителя 13 сигналов калибратора,'выход последнего подключен на вход второго формирователя 12, Выход второго формйрог вателя 12 через схему окна разрешения 9 соединен с блоком 10 возбуждения излучателя калибратора, а выход последнего Подключен к акустическому излучателю 16 калибратора. Выход второго формироватещим входом триггера-делителя 11. Прямой выход триггёра-делителя 11 подключен' на вход второго блока уплотнения 20. Вход ждущего мультивибратора 1, соединён с щим входом схемы окна управления 2. Прямой выход триггера разрешения 6, подключён на управляющий вход схемы окподк'лючен на один из входов схемы И1’ 8, второй вход которой соединен с инверсным выходом триггера-делителя 11. Выход dxeмы И” 8, подключён на управляющий вХод триггёра-дёлителЯ 11; вход схемы задержки 5 соединен с блоком управления 14, а выход одновременно через замкнутые кЬнтакты а”, б” подключен на управляющие входы триггера-делителя 1 Ги триггера р решения, а также на входы блока возбуждения излучателя калибратора ТО и блока возбуждения зондирующего сигнала 7. Вы; на разрешения 9, а его инверсный выкод подключен на один из входов схемы И1’ 8, ее ч» йз50 нала 7 соединен с акустическ ;Йг4М ' между· преобразователями.The acoustic transducer 18 for> keys to the input of the amplifier 4 reflected (signals, and the output of the latter is connected to the input of the first driver 3, the output of the first driver 3 through the control window 2 is connected to the installation | trigger input of permission 6, the Acoustic receiver 17 of the calibrator is connected to the input of the amplifier 13 signals of the calibrator, 'the output of the latter is connected to the input of the second driver 12, The output of the second mold 12 through the scheme of the resolution window 9 is connected to the exciter unit 10 of the calibrator emitter, and the output of the latter connected to the acoustic emitter of the calibrator 16. The output of the second formative input of the trigger divider 11. The direct output of the trigger divider 11 is connected to the input of the second seal unit 20. The input of the standby multivibrator 1 is connected to the input of the circuit of the control window 2. Direct output of the trigger trigger 6, it is connected to the control input of the circuit, it is connected to one of the inputs of the AND 1 '8 circuit, the second input of which is connected to the inverse output of the trigger divider 11. The output of the dc AND 8 is connected to the control input of the trigger trigger 11; the input of the delay circuit 5 is connected to the control unit 14, and the output is simultaneously connected through the closed contacts a, b, to the control inputs of the trigger divider 1 Gi of the trigger trigger p, as well as to the inputs of the excitation block of the emitter of the TO calibrator and the excitation block of the probe signal 7. You; at a resolution of 9, and its inverse output is connected to one of the inputs of the And 1 '8 circuit, its 750 channel 7 is connected to an acoustic;
На фиг.1 показаны: ждущий мультивибратор 1, схема окна управления 2, первый формирователь 3, усилитель 4 отраженных ' со вторым блоком уплотнения 20. К последнему подключен и блок управления 14. К выходу второго блока уплотнения 20 подключен каротажный кабель.Figure 1 shows: a waiting multivibrator 1, a diagram of the control window 2, the first driver 3, the amplifier 4 reflected 'with the second seal unit 20. The control unit 14 is also connected to the latter. A wireline cable is connected to the output of the second seal unit 20.
На фиг.2 показаны: первый блок уплотнения 23, усилитель 24, фильтр 25, третий формирователь 26, четвертый формирователь 27, счетчик дальности 28, счетчик времени 29, индикатор 30 счетчика дальности, индикатор 31 счетчика времени, второе окно разрешения 32, эталонный генератор 33, блок развертки 34 дальности и масштабных меток, индикатор 35 кругового обзора, следящая система 36 азимутальной привязки. На вход первого блока уплотнения 23 подключен каротажный кабель, а выход первого блока уплотнения 23, одновременно соединен со следящей системой азимутальной привязки 36 и с усилителем 24. Выход усилителя 24 подключен на вход фильтра 25, а выход последнего одновременно соединен со входами третьего формирователя 26 и четвертого формирователя 27. Выход третьего формирователя 26 подключён к счетчику дальности 28 с индикатором 30 счетчика дальности. Выход счетчика дальности 28 соединен с блоком развёртки дальности и масштабных меток 34. Выход четвертого формирователя 27 одновременно подключен на управляющий вход второго окна разрешения 32, на блок развертки 34 дальности и масштабных меток, на индикатор 35 кругового обзора. На вход второго окна разрешения 32 подключен эталонный генератор 33, а выход второго окна разрешения 32 соединен со счетчиком времени 29, с индикатором 31 счетчика времени. Выход первого блока уплотнения 23 подключен к цепи обнуления счетчиков, к блоку развертки дальности и масштабных меток 34 и к еле- дящей системе азимутальной привязки 36, последняя соединяется с индикатором кру- на два. Суммарное число стандартных имгового обзора 35. \Figure 2 shows: the first seal block 23, the amplifier 24, the filter 25, the third driver 26, the fourth driver 27, the range counter 28, the time counter 29, the indicator 30 range counter, indicator 31 time counter, the second resolution window 32, the reference generator 33, a range and scale mark scanner 34, an all-round visibility indicator 35, an azimuth reference tracking system 36. A logging cable is connected to the input of the first sealing block 23, and the output of the first sealing block 23 is simultaneously connected to the azimuthal tracking system 36 and to the amplifier 24. The output of the amplifier 24 is connected to the input of the filter 25, and the output of the last is simultaneously connected to the inputs of the third shaper 26 and fourth shaper 27. The output of the third shaper 26 is connected to the range counter 28 with the indicator 30 range counter. The output of the range counter 28 is connected to the range sweep unit and the scale marks 34. The output of the fourth shaper 27 is simultaneously connected to the control input of the second resolution window 32, to the range sweep 34 and the scale marks, to the all-round visibility indicator 35. The reference generator 33 is connected to the input of the second resolution window 32, and the output of the second resolution window 32 is connected to the time counter 29, to the indicator 31 of the time counter. The output of the first seal block 23 is connected to the counter zeroing circuit, to the range scanning unit and scale marks 34 and to the azimuthal reference 36 tracking system, the latter being connected to the indicator of two. The total number of standard imgovy review 35. \
Алгоритм определенйя расстояния до стенки полости и значения скорости пробега ультразвукового импульса в жидкости, заложенный в функциональную схему устройства заключается в следующем. Осуществляется формирование импульсной последовательности сигналов интервал между которыми равен времени tK прохождения ультразвуком фиксированного расстояния Ικ между двумя преобразователями, установленными в жидкости, заполняющей полость: 55The algorithm for determining the distance to the cavity wall and the mean free path of the ultrasonic pulse in the liquid, which is embedded in the functional diagram of the device, is as follows. The pulse sequence of the signals is generated, the interval between which is equal to the time t K of the ultrasound passing a fixed distance Ικ between two transducers installed in the fluid filling the cavity: 55
Так как начало цикла импульсной последовательности совпадаете моментом посылки зондирующего сигнала, а конец с приходом отраженного от стенки полости сигнала, то в течение этого времени сформируется N интервалов tK. Следовательно N ’ tK = N · Ικ ’ = —У— ~ Щ с точностью до одного интервала tK. Подставив полученное значение в ранее приведенное выражение (1), находим ; _ Ικ · V - N · Ικ пх' “2 (4)Since the beginning of the pulse sequence cycle coincides with the moment of sending the probe signal, and the end with the arrival of the signal reflected from the cavity wall, N intervals t K will be formed during this time. Consequently, N 't K = N · Ικ' = —Y— ~ U with accuracy up to one interval t K. Substituting the obtained value in the previously given expression (1), we find; _ Ικ · V - N · Ικ nx '' 2 (4)
Искомоё расстояние от сканирующего преобразователя до стенки исследуемой полости равно числу пробегов ультразвуковым импульсом фиксированного расстояния между двумя преобразователями деленному на два. Операция деления импульсной последовательности легко осуществляется при помощи делителя на два. Полученные после деления сигналы типа' меандр подаются по кабелю на поверхность в устройство измерения дальности и времени. При помощй Счетчика подсчитывается число перепадов этого напряжения и пблученная сумма в масштабе к равна искомой дальности L. Одновременно этот же сигнал исполь- .. зуется для формирования временного промежутка, который, как уже отмечалось, с небольшой погрешностью равен tn. Численное значение его Длительности определяется при помощи аналогичного' счетчика, на 35 который подаются в течении указанного времени стандартные импульсы от эталонного генератора. Так как необходимо определить время прохождения сигнала от сканирующего излучателя до стенки равное 40 tn/2, то частоту стандартных импульсов с периодом Т перед подачей на счетчик делят пульсов, зарегистрированное счетчиком, численно равное времени tn/2 в масштабе времени Т. Очевидно, можно взять частоту стандартных сигналов в два раза ниже и получить тот же результат.The required distance from the scanning transducer to the wall of the cavity under study is equal to the number of runs of an ultrasonic pulse of a fixed distance between two transducers divided by two. The operation of dividing a pulse sequence is easily carried out using a divider into two. Received after division signals of the type 'meander are fed via cable to the surface in a device for measuring range and time. With the help of the Counter, the number of drops of this voltage is calculated and the irradiated sum in the scale of k is equal to the desired range L. At the same time, the same signal is used .. to form a time period, which, as already noted, is equal to tn with a small error. The numerical value of its Duration is determined using a similar counter, at 35 which standard pulses from the reference generator are supplied during the specified time. Since it is necessary to determine the signal propagation time from the scanning emitter to the wall equal to 40 tn / 2, then the frequency of standard pulses with a period T, before applying to the counter, divide the pulses recorded by the counter, numerically equal to the time tn / 2 in the time scale T. Obviously, we can take the frequency of standard signals is two times lower and get the same result.
Эксплуатация предложенного устройства происходит следующим образом. Скважинный зонд « подсоединяется к каротажному кабелю и опускается в скважину на требуемую глубину. Включается питание. Импульсы синхронизации от блока управления 14 подаются: на установочный вход триггера-делителя .11, на вход схемы задержки 5, на вход ждущего мультивибратора 1 й второй блок уплотнения 20. Задержанный импульс с выхода схемы задержки 5, через замкнутые клеммы а и б подает11 ся на управляющий вход триггера-делителя 11 и опрокидывает его, тем самым формируя первый положительный перепад на его выходе, задержанный импульс одновременно подается в блок возбуждения 7 зондирующего сигнала и запускает его. Происходит посылка зондирующего импульса в исследуемую полость. Одновременно стандартный импульс с выхода схемы задержки 5 подается в блок возбуждения 10 излучателя калибратора и вызывает его срабатывание. Акустический излучатель 16 калибратора возбуждает ультразвуковой импульс, распространяющийся в камере калибратора 15, при Этом момент его излучения совпадает с посылкой зондирующего сигнала. Импульс схемы задержки 5, одновременно подается на триггер разрешения 6 и взводит его. Тем самым открывается схема окна разрешения 9. Ультразвуковой импульс, прошедший расстояние 1К. попадает на аку- ! стический приемник 17 калибратора и преобразуется последним в электрический сигнал, который усиливается усилителем 13 сигналов калибратора. Усиленный сигнал преобразуется (формируется) вторым фор- 25 мйроватёлем 12 в стандартный сигнал (по длительности и амплитуде), который через открытую схему окна разрешения 9 посту' пает на повторный запуск блока акустического излучателя 1й калибратора. Одновременно стандартный импульс второго формирователя 12 поступает на вход триггера-делителя 11 и опрокидывает его.' Происходит процесс формирования импульсной последовательности меандра интервал между которыми равен времени ΐκ и одновременно указанная последовательность делится на два триггером-делителем 1Ϊ. Выходной сигнал триггера-делителя 11 в виде напряжения типа меандр через второй блок уплотнения 20 подается по кабелю в наземную регистрирующую аппаратуру. В момент прихода отражённого ультразвукового импульса на акустический преобразователь 18 возникает электрический сигнал. После его усиления в усилителе отраженных сигналов 4, указанный сигнал формируется в первом формирователе 3 в стандартный сигнал. Через открытую схему окна управления 2, стандартный сигнал опрокидывает триггер разрешения 6 и тем самым закрывает схему окна разрешения 9. Происходит прекращение повто'Ьйого запуска блока акустического излучателя калибратора 10, прекращается формирование импульсной последовательности, и тем самым прекращается формирование меандра. Назначение ждущего мультивибратора 1 исключить опрокидывание триггера разре30 шения 6 за счет паразитного импульса, возникающего в момент излучения зондируощего сигнала. Это достигается следующим образом. В момент подачи синхронизирующего импульса на вход схемы задержки 5 этим же импульсом запускается ждущйй мультивибратор 1, его выходной сигнал Закрывает схему окна управления 2. Так как длительность выходного сигнала ждущего мультивибратора 1 выбирается большей суммарного времени задержки и длительности зондирующего сигнала, то тем самым исключается срабатывание триггера разрешения 6. .The operation of the proposed device is as follows. The downhole probe “is connected to the logging cable and lowered into the well to the required depth. The power turns on. The synchronization pulses from the control unit 14 are supplied: to the installation input of the trigger divider .11, to the input of the delay circuit 5, to the input of the standby multivibrator 1st second sealing block 20. The delayed pulse from the output of the delay circuit 5 is supplied through closed terminals a and b to the control input of the trigger divider 11 and overturns it, thereby forming the first positive edge at its output, the delayed pulse is simultaneously supplied to the excitation unit 7 of the probing signal and starts it. A probe pulse is sent to the cavity under investigation. At the same time, a standard pulse from the output of the delay circuit 5 is supplied to the excitation unit 10 of the calibrator emitter and causes it to trigger. The acoustic emitter 16 of the calibrator excites an ultrasonic pulse propagating in the chamber of the calibrator 15, when this moment of radiation coincides with the sending of the probe signal. The pulse of the delay circuit 5, is simultaneously fed to a trigger of resolution 6 and cockes it. This opens the scheme of the resolution window 9. An ultrasonic pulse that has passed a distance of 1 K. gets on aku! the static receiver 17 of the calibrator and is converted last into an electrical signal, which is amplified by an amplifier 13 of the calibrator signals. The amplified signal is converted (formed) by the second formulator 12 into a standard signal (in duration and amplitude), which, through the open scheme of the resolution window 9, is fed to restart the acoustic emitter unit of the 1st calibrator. At the same time, the standard pulse of the second shaper 12 is fed to the input of the trigger divider 11 and overturns it. ' The process of forming a pulsed meander sequence occurs, the interval between which is equal to the time ΐ κ and at the same time this sequence is divided into two by a 1-divider trigger. The output signal of the trigger divider 11 in the form of a voltage of the type of meander through the second block of the seal 20 is supplied via cable to the ground recording equipment. At the time of arrival of the reflected ultrasonic pulse on the acoustic transducer 18, an electrical signal occurs. After amplification in the amplifier of the reflected signals 4, the specified signal is generated in the first driver 3 into a standard signal. Through the open circuit of the control window 2, the standard signal overturns the trigger of resolution 6 and thereby closes the circuit of the resolution window 9. The second start of the block of the acoustic emitter of calibrator 10 ceases, the pulse sequence is formed, and thereby the formation of the meander is stopped. The purpose of the standby multivibrator 1 is to exclude the triggering of trigger 6 due to a spurious pulse arising at the moment of emission of the probe signal. This is achieved as follows. At the moment of supplying the synchronizing pulse to the input of the delay circuit 5, the waiting multivibrator 1 starts with the same pulse, its output signal closes the control window circuit 2. Since the duration of the output signal of the waiting multivibrator 1 is selected longer than the total delay time and the duration of the probing signal, this excludes operation permission trigger 6..
Как отмечалось ранее, при проведении 15 измерений выполняется условие Ц « L и tK< < tn, следовательно формирование меандра необходимо выполнить с соблюдением условия по измерению дальности времени с погрешностью, не превышающей величины масштабных единиц 1к и tK. Предложенной. схемой эта задача реализуется. Так как начало меандра совпадает с импульсом запуска, То счетчик дальности должен срабатывать по положительному перепаду, совпадающим с четными импульсами калибратора. Если зондирующий Сигнал пришёл после четного импульса калибратора, то положительный перепад, совпадающий с четным импульсом буДет просуммирован счетчиком, а следующий импульс калибратора - нечётный сформированный от этого четного импульса перебросит выход триггера-делителя в нуль. При этом погрешность измерения дальности 35 оказывается со знаком плюс, но не боЬеё значения Ικ, а времени при измерении Длительности меандра, по заднему фронту-последнего импульса имеет значение - минус, но не более ΐκ. Приход зондирующего !им40 пульса после нечетного приводит к следующему:в момент опрокидывания триггера разрешения 6 с учетом потенциала инверсного выхода триггера-делителя 11, к которым подключены выходы схемы 14 - 8, на 45 выходе этой схемы появится импульс, который и перебросит прямой выход триггДраделйтеля 11 на высокий потенциал и 4тот положительный перепад будет зафиксирован счётчиком дальности. Импульс калибратора от предыдущего за пуска уста н овит триггер-делитель в нуль. Цикл закончен. Измерение дальности и времени выполняется стой же погрешностью, что и в предыдущем случае, при этом знак погрешности мийус, как при измерении дальности, так и времени. Как уже отмечалось, перед началом цикла измерения импульс синхронизаций от блока управления 14, поданный на установочный вход триггера-делителя 11 обеСпеit чйвает формирование меандра с положительного перепада.As noted earlier, when carrying out 15 measurements, the condition C «L and t K <<tn is fulfilled, therefore, the formation of the meander must be performed in compliance with the conditions for measuring the distance with an error not exceeding the magnitude of the scale units 1 k and t K. Proposed. This task is implemented by the circuit. Since the beginning of the meander coincides with the start impulse, then the range counter should be triggered by a positive differential coinciding with the even pulses of the calibrator. If the probing signal arrived after an even pulse of the calibrator, then the positive difference coinciding with the even pulse will be summed up by the counter, and the next pulse of the calibrator, the odd pulse generated from this even pulse, will reset the output of the trigger divider to zero. In this case, the error in measuring the range of 35 turns out to be a plus sign, but not more than the value of Ι κ , but the time when measuring the meander duration, on the trailing edge of the last pulse, is minus, but not more than ΐκ. The arrival of a probe pulse of 40 after an odd one leads to the following: at the moment of triggering the trigger of resolution 6, taking into account the potential of the inverse output of trigger divider 11, to which the outputs of circuit 14 - 8 are connected, a pulse will appear at the 45 output of this circuit, which will transfer the direct output of the trigger 11 at high potential and 4th positive difference will be recorded by the range counter. The calibrator pulse from the previous start set the trigger divider to zero. The cycle is over. Measurement of range and time is performed by the same error as in the previous case, while the sign of the error is miyus, both in measuring range and time. As already noted, before the start of the measurement cycle, the synchronization pulse from the control unit 14, applied to the installation input of the trigger divider 11, both senses the formation of the meander from the positive edge.
Устройство сканирования 22 и привязки к магнитному меридиану обеспечивает при помощи вращающегося отражателя 19 сканирование ультразвуковыми импульсами в горизонтальном сечении отражающих границ исследуемой полости. Информация об угловом положении вращающегося отражателя. относительно магнитного меридиана, через датчик угла 21 и второй блок уплотнения 20 по кабелю подается в наземную регистрирующую аппаратуру, на первый блок уплотнения 23, а с его выхода на следящую систему азимутальной привязки 36. Двигатель следящей системы соответственно поворачивает на требуемый угол отклоняющую катушку индикатора кругового обзора 35, тем самым обеспечивается отображение процесса сканирования на экране электронно-лучевой трубки.The scanning device 22 and binding to the magnetic meridian provides, using a rotating reflector 19, scanning by ultrasonic pulses in a horizontal section of the reflecting boundaries of the cavity under study. Information about the angular position of the rotating reflector. relative to the magnetic meridian, through the angle sensor 21 and the second seal unit 20, it is sent via cable to the ground recording equipment, to the first seal unit 23, and from its output to the azimuthal reference tracking system 36. The servo system motor accordingly rotates the deflection coil of the circular indicator by the required angle review 35, thereby providing a display of the scanning process on the screen of the cathode ray tube.
На первый блок уплотнения 23 с блока управления скважинного зонда 14 в каждом цикле измерения приходит импульс синхронизаций. Этим импульсом производится обнуление счетчиков 28, 29 дальности и времени и дается разрешение на запуск блока развертки 34 дальности и масштабных меток. Сигнал типа меандр с первого блока уплотнения 23 поступает на усилитель 24. Усиленный,сигнал с выхода усилителя 24 подается на полосовой фильтр 25, а после него одновременно на третий 26 и четвертый 27 формирователи. Третий формирователь 26 восстанавливает меандр и при этом увеличивает крутизну фронтов. Сигнал с выхода формирователя 26 подается на счетчик дальности 28, где производится суммирование числа положительных перепадов меандра. Полученное значение соответствует измеренной дальности в масштабе 1к, которое высвечивается на табло индикатора дальности 30. Четвертый формирователь 27 преобразует сигнал типа меандр в прямоугольный импульс с длительностью равной длине меандра. Передний фронт этого импульса, после его дифференцирования поступает в блок развертки дальности и масштабных меток 34 и производит запуск развертки. Задний фронт прямоугольного импульса после дифференцирования поступает в индикатор 35 кругового, обзора для отметки положения отражающей границы. Одновременно прямоугольный импульс с выхода четвертого формирователя 27 подается на второе окно разрешения 32 и открывает его. Стандартные импульсы от эталонного генератора 33 с периодом 2Т подаются через второе окно разрешения 32 на счетчик времени 29. Ко личество импульсов подсчитанное счетчиком 29 в масштабе Т укажет время распространения ультразвукового импульса от сканирующего преобразователя до стенки камеры Ти/2- Величина измеренного временного интервала высвечивается на табло индикатора 31 счетчика времени, одновременно измеренные значения дальности L и времени щ/2 заносятся в память для последующей обработки и, при необходимости выводятся на цифропечать для документирования и оперативной обработки, а также; через интерфейс в ЭВМ, Счетные импульсы счетчика дальности 28 подаются в блок развертки 34 дальности и масштабных меток для формирования масштабных меток кратных выбранному интервалу. Так, например, на выходе первой декады счетчика дальности, мы получим последовательность импульсов соответствующих одному метру, двум метрам и т.д. (при Ικ = 0,1 м). Выход второй декады даст масштаб, кратный десяти метрам. Следует отметить, используя счетчик времени аналогично можно получить временные масштабные метки кратные единицам Т, десяткам Т и т.д.A synchronization pulse arrives at the first seal 23 from the control unit of the downhole probe 14 in each measurement cycle. With this pulse, the counters 28, 29 of the range and time are zeroed and permission is given to start the range scanner 34 and the scale marks. The signal of the meander type from the first block of the seal 23 is fed to the amplifier 24. The amplified signal from the output of the amplifier 24 is fed to a band-pass filter 25, and after it simultaneously to the third 26 and fourth 27 shapers. The third shaper 26 restores the meander and at the same time increases the steepness of the fronts. The signal from the output of the shaper 26 is fed to the range counter 28, where the sum of the number of positive drops of the meander is summarized. The obtained value corresponds to the measured range on a scale of 1 k , which is displayed on the display of the range indicator 30. The fourth driver 27 converts the signal of the meander type into a rectangular pulse with a duration equal to the length of the meander. The leading edge of this pulse, after its differentiation, enters the range scan unit and scale marks 34 and starts the scan. The trailing edge of the rectangular pulse after differentiation enters the circular indicator 35, a review to mark the position of the reflecting border. At the same time, a rectangular pulse from the output of the fourth driver 27 is supplied to the second resolution window 32 and opens it. Standard pulses from a reference generator 33 with a period of 2T are supplied through a second resolution window 32 to a time counter 29. The number of pulses counted by a counter 29 in a scale T will indicate the propagation time of the ultrasonic pulse from the scanning transducer to the Ti / 2 chamber wall. The value of the measured time interval is displayed on indicator board 31 of the time counter, simultaneously measured values of the range L and time u / 2 are recorded in the memory for subsequent processing and, if necessary, displayed on the digital I documentation and online processing, as well as; through the interface in the computer, the Counting pulses of the range counter 28 are supplied to the range scanner 34 and scale marks to form scale marks multiple of the selected interval. So, for example, at the output of the first decade of the range counter, we get a sequence of pulses corresponding to one meter, two meters, etc. (at Ι κ = 0.1 m). The output of the second decade will give a scale multiple of ten meters. It should be noted, using a time counter, it is similarly possible to obtain temporary scale marks that are multiples of T units, tens of T, etc.
На фиг,4 показана конструкция узла калибратора: защитный кожух 37, ограждающий центратор 38, соединительный кабель 39, приемный акустический преобразователь 40, диск 41 с микрометрической резьбой, цилиндрическая гайка-фиксатор 42, конусный наконечник 43.On Fig, 4 shows the design of the calibrator assembly: protective casing 37, enclosing centralizer 38, connecting cable 39, receiving acoustic transducer 40, micrometric threaded disk 41, cylindrical lock nut 42, conical tip 43.
Как видно из приведенной конструкции на диске 41 с микрометрической резьбой установлен приемный акустический преобразователь 40, к которому подсоединен соединительный кабель 39, ограждающий центратор 38 удерживает на своей поверхности соединительный кабель 39 и исключает его попадание на участок прохождения ультразвукового импульса При распространении последнего от излучателя до приемника калибратора. Как отмечалось выше, диск 41 с микрометрической резьбой, при помощи которой соединяется с защитным кожухом 37 имеет на наружной стороне выступ, при помощи которого можно вращать диск, и следовательно перемещать его в сторону излучателя (по чертежу вверх) или от излучателя (по чертежу вниз). При этом цилиндрическая гайка (фиксатор) 42 должна быть отвернута. Указанные операции могут быть выполнены только после того, как будет вывернут наконечник 43, закрывающий отсек калибратора снизу. Следует отметить, что намотка соединительного кабеля 39 выполнена без на*гяжения с учетом максимально возможного смещения диска.As can be seen from the above design, a receiving acoustic transducer 40 is installed on the micrometric threaded disk 40, to which the connecting cable 39 is connected, the enclosing centralizer 38 holds the connecting cable 39 on its surface and prevents it from reaching the ultrasonic pulse passage section When the latter propagates from the emitter to the receiver calibrator. As noted above, a micrometric threaded disk 41, which connects to the protective casing 37, has a protrusion on the outside, with which the disk can be rotated, and therefore move it towards the emitter (in the drawing up) or from the emitter (in the drawing down ) In this case, the cylindrical nut (retainer) 42 must be unscrewed. The indicated operations can be performed only after the tip 43 has been turned out, which covers the calibrator compartment from below. It should be noted that the winding of the connecting cable 39 is made without tension taking into account the maximum possible displacement of the disk.
Алгоритм эталонировки акустического профилемера заключается в следующем.The algorithm for calibrating an acoustic profiler is as follows.
. Перед началом и после проведения измерений акустические преобразователи калибратора с фиксированными расстояниями !к между ними помещают в сосуд с жидкостью с известной скоростью распространения ультразвуковых колебаний, при заданной температуре и стандартном атмосферном давлении, поддерживают заданную.температуру и учитывают отклонение от стандартного атмосферного давления, формируют эталонные интервалы времени с длительностью fe, равной максимальному значению Хи, сигналом, совпадающим с началом fe, определяют начало цикла многократного формир о ван ия и мп ул ь с о в, интервал.· между' . которыми равен времени tk прохождения ' ультразвуковым импульсом фиксированного расстояния 1« между двумя, преобразователями, а. сигналом', сротвётствующим/ ‘ концу интервала t3 прекращают:указанный цикл, по показанием счетчиков дальности и времени, путем повторных Измерений, если необходимо, изменяют расстояние 1к до. тре- • ..буёмргб, при этом показания. сЧетчйкавре- мени с' допустимым/отклонением должны соответствовать значению хэ/2, а отношение' показаний счетчиков дальности и.вре- • мени. известной скорости распространения ультразвуковых.колебаний в жидкости, за-.. Before and after measurements, fixed-distance calibrator acoustic transducers! therebetween to put in a vessel with a fluid known velocity of propagation of ultrasonic oscillations, at a preset temperature and standard atmospheric pressure, is maintained zadannuyu.temperaturu and allow deviation from the standard atmospheric pressure, forming a reference time interval duration fe, equal to the maximum value Hee signal, coinciding with the beginning of fe, determine the beginning of the cycle of repeated formation of vanilla and mp ul b about, the interval. · between '. which is equal to the time tk of passage of the 'ultrasonic pulse of a fixed distance 1 "between the two transducers, a. the signal 'corresponding to the /' end of the interval t 3 is stopped: the indicated cycle, according to the readings of the distance and time counters, by repeated Measurements, if necessary, change the distance 1k to. tre- • ..buyemrgb, with indications. Counting the time with 'permissible / deviation must correspond to the value x e / 2, and the ratio' of the readings of the distance and time counters. known propagation velocity of ultrasonic vibrations in a liquid, for-.
· · . полняющей сосуд. . .. л ..· ·. filling the vessel. . .. l ..
Эталонировка аппаратуры осуществляется следующим образом: Нижняя часть ' сквакйннр.го зонда, где размещается калибратор с предварительно 'Вывернутым'конусным наконечником. 43' и Отвернутой цилиндрической гайкой (фиксатором) 42 ‘ . (фиг,4), помещают в сосуд с жидкостью, ско' ’ рость распространения ультразвуковых колебаний в которой известна. При этом в ' ' сосуде поддерживается требуемая температура и учитывается реальное атмосферное давление. От внешнего устройства форми- 45 ‘ рования эталонного интервала временихэ ' запускаемого импульсом с выхода схемы за- ’ держки 5.клемма а (фиг.1) и сформирбван ным стандартным импульсом, соответствующим началу эталонного интер- 50 . вала времени t9, который подается на клемму б, осуществляется перевод схемы в рёжйм измерения. Перед эталонйров.кой клеммы а и б размыкаются, Вторым стандартным импульсом от внешнего гене: ратора, соответствующим концу эталонного интервала времени Тэ подаваемого на клемму в, которая соединена с входом первого формирователя 3, измерение прекращается.The equipment is calibrated as follows: The lower part of the “squared” probe, where the calibrator with the previously “Inverted” conical tip is located. 43 'and Unscrewed cylindrical nut (retainer) 42'. (Fig. 4), is placed in a vessel with a liquid, in which the velocity of propagation of ultrasonic vibrations is known. At the same time, the required temperature is maintained in the vessel and the real atmospheric pressure is taken into account. From an external device for forming a 45 'reference time interval e ' triggered by a pulse from the output of the delay circuit 5. terminal a (Fig. 1) and a standard pulse generated corresponding to the beginning of the reference inter-50. the time shaft t 9 , which is fed to terminal b, the circuit is transferred to the measurement mode. Before standardizing, terminals a and b open, with the second standard pulse from an external generator: corresponding to the end of the standard time interval Te supplied to terminal c, which is connected to the input of the first driver 3, the measurement stops.
По показаниям табло индикатора времени 31 (фиг.2) определяют необходимость подстройки эталонного генератора. ЕслИ значение времени полученное на таблЬ ΐ 3 t <~2 , то частоту эталонного генератора необходимо повысить и наоборот, если t — 2 тельной t =.ί® ' . 2 ,According to the readings of the time indicator board 31 (figure 2) determine the need to adjust the reference generator. If the time value obtained on the table is ΐ 3 t <~ 2, then the frequency of the reference generator must be increased, and vice versa, if t - 2 is the actual t = .ί® '. 2
ЭталРН’йройка тракта измерения дал ности производится на основании расчетн гр значения. Пусть , то понизить. Путем последоваподстройки добиваются равенства □jгь, например, используется жидкость со Скоростью распространения упругих колебаний 1500 м/с, при выбранном значении fe = .100 мс звуковой импульс пробежит 150 метров, а с учетом коэффициента 1/2 - 75 метров. При этом на табло времени должно высветиться значение t’ = ΐ3 100 гл = / ί · = -2- = -у- = 50 мс, а на табло индикатора дальности 75 метров. Если окажется; ч+о L< 75 метров, то необходимо уменьшить базовое расстояние, что достигается приближением диска к излучателю калибратора.’В ’ случае L > 75 м, то диск удаляют от излучателя в ту или иную сторону, путем последовательных приближений добиваютря равенства L = 75 м. . рEtalRN'yroyka of a path of measurement of a distance is made on the basis of calculated gr value. Let it downgrade. By means of post-adjustment, equality □ jg is achieved, for example, a fluid with a velocity of propagation of elastic vibrations of 1500 m / s is used, for a selected value of fe = .100 ms, the sound pulse will run 150 meters, and taking into account the coefficient 1/2, 75 meters. In this case, the value t '= ΐ 3 100 hl = / ί · = -2- = -у = 50 ms should be displayed on the time board, and the distance indicator indicator 75 meters. If it turns out; h + o L <75 meters, it is necessary to reduce the base distance, which is achieved by approaching the disk to the emitter of the calibrator. 'In the case of L> 75 m, then the disk is removed from the radiator in one direction or another, by successive approximations we achieve the equality L = 75 m. R
Отношение показаний дальности и времени при этом должно соответствовать значению скорости ультразвуковых колебаний в жидкости, с учетом допускаемых отклонений. ПоСлё' окончания эталонировки, .заворачивается. Цилиндрическая' гайка (фиксатор) 42 и конусный наконечник 48 (фиг.4). Перед началом рабочих измерений клеммы а и б” (фиг.1) перемыкаются. ;The ratio of the readings of the distance and time should correspond to the value of the speed of ultrasonic vibrations in the liquid, taking into account the permissible deviations. After the end of the standardization, .wraps up. A cylindrical 'nut (retainer) 42 and a tapered tip 48 (Fig. 4). Before starting working measurements, the terminals a and b ”(figure 1) are connected. ;
Предлагаемое устройство обладает следующими техническими преимуществами перед прототипом.': ./ I.The proposed device has the following technical advantages over the prototype. ': ./ I.
' В каждом цикле измерения скважинный зонд формирует цуг напряжений типа Меандр, число перепадов которого соответствует расстоянию от сканирующего излучателя до отражающей стенки, а его длительность - времени пробега ультразвуковым импульсом указанного расстояния. Иными словами в однрм и Том же сигнале ; заложена информация о времени и расстоянии, и не требуется, как в прототипе, порле измерения времени пробега ультразвуко зого импульса передавать временной интервал калибратора. Измерение дальности Кри использовании:устройства’ производится в реальном масштабе времени, без дополнительных преобразований и расчетов путем простой индикации числовых значений, что повышает оперативность получения информации и упрощает работу оператора.'In each measurement cycle, the downhole probe generates a Meander-type stress train, the number of drops of which corresponds to the distance from the scanning emitter to the reflecting wall, and its duration - to the travel time of the indicated distance with an ultrasonic pulse. In other words, in one and the same signal; information on time and distance is stored, and it is not required, as in the prototype, to transmit the time interval of the calibrator, when measuring the travel time of an ultrasonic pulse. Range measurement Cree use : the device 'is made in real time, without additional conversions and calculations by simple indication of numerical values, which increases the efficiency of information and simplifies the work of the operator.
Повышается точность измерений. В предложенном устройстве при измерении дальности определяется только число перепадов меандра, что исключает измерение коротких интервалов времени, как это производится в прототипе. 14 тем самым исключается погрешность в определении дальности связанные с изменением фронтов этих импульсов за счет помех или других факторов.Improves measurement accuracy. In the proposed device, when measuring the range, only the number of meander drops is determined, which excludes the measurement of short time intervals, as is done in the prototype. 14 thereby eliminating the error in determining the range associated with a change in the fronts of these pulses due to interference or other factors.
С помощью предложенного устройства, по одновременным показаниям счетчиков дальности и времени легко определить границу раздела жидкостей - показания счетчика дальности остаются без изменения при резком изменении времени пробега ультразвукового импульса, что повышает технические возможности аппаратуры.Using the proposed device, according to the simultaneous readings of the distance and time counters, it is easy to determine the interface between the liquids - the readings of the range counter remain unchanged with a sharp change in the travel time of the ultrasonic pulse, which increases the technical capabilities of the equipment.
Повышается помехоустойчивость, как за счет понижения частоты измеренного сигнала при делении последовательности на два, что приводит к улучшению условий пёредачи сигнала по кабельному каналу связи, имеющему ограниченную верхнюю частоту пропускания, так и за счет использования полосового фильтра в наземной регистрирующей аппаратуре. Калибровка развертки осуществляется импульсом счета счетчика дальности по всей длине развертки с одной и той же точностью. При этом не требуется вмешательство оператора,The noise immunity is increased, both by lowering the frequency of the measured signal when dividing the sequence by two, which leads to an improvement in the conditions for signal transmission through a cable communication channel with a limited upper transmission frequency, and due to the use of a band-pass filter in ground-based recording equipment. The sweep calibration is carried out by the pulse counter of the range counter along the entire sweep length with the same accuracy. In this case, no operator intervention is required,
Эталонировка аппаратуры осуществляется путем установки калибратора в сосуд с жидкостью, скорость распространения ультразвуковых колебаний в которой заранее известна. Регулировка положения акустического приемника калибратора осуществляется по показаниям счетчиков времени и дальности. Операция легко осуществима и позволяет при эксплуатации получать сопоставимые материалы независимо от условий проведения измерений и используемой аппаратуры.The equipment is calibrated by installing a calibrator in a vessel with a liquid, the velocity of propagation of ultrasonic vibrations in which is known in advance. The position of the acoustic receiver of the calibrator is adjusted according to the readings of time and range counters. The operation is easily feasible and allows the operation to obtain comparable materials regardless of the measurement conditions and the equipment used.
Следует отметить упрощение предложенной аппаратуры по сравнению с прототипом, что облегчает обслуживание.It should be noted the simplification of the proposed equipment in comparison with the prototype, which facilitates maintenance.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894745644A SU1786458A1 (en) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | Acoustical profiler of underground wells filled with water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894745644A SU1786458A1 (en) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | Acoustical profiler of underground wells filled with water |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1786458A1 true SU1786458A1 (en) | 1993-01-07 |
Family
ID=21472822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU894745644A SU1786458A1 (en) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | Acoustical profiler of underground wells filled with water |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1786458A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660307C1 (en) * | 2017-07-13 | 2018-07-05 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method of investigation of geometric parameters of cavern of underground gas storage |
| RU2660400C1 (en) * | 2017-07-13 | 2018-07-06 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method of determining the shape and size of cavern underground gas storage created in rock salt deposits and sound locator for implementing the method |
-
1989
- 1989-10-03 SU SU894745644A patent/SU1786458A1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660307C1 (en) * | 2017-07-13 | 2018-07-05 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method of investigation of geometric parameters of cavern of underground gas storage |
| RU2660400C1 (en) * | 2017-07-13 | 2018-07-06 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method of determining the shape and size of cavern underground gas storage created in rock salt deposits and sound locator for implementing the method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3930404A (en) | Inside diameter, outside diameter and wall tube gage | |
| US5226320A (en) | Measuring device and process for determining the fill level in fluid containers, preferably for tank installations, with a sound waveguide | |
| US4248087A (en) | System and method for determining fluid level in a container | |
| US4661933A (en) | Method and apparatus for acoustically measuring the transverse dimensions of a borehole | |
| US4008603A (en) | Ultrasonic method and apparatus for measuring wall thickness of tubular members | |
| US4928525A (en) | Sonic tank inventory control system and method | |
| US3237150A (en) | Ultrasonic position indicator system | |
| US2775748A (en) | Apparatus for measuring liquid levels | |
| US20080008043A1 (en) | Method for determining a position of an object | |
| US5062295A (en) | Dual tube sonic level gage | |
| US4403508A (en) | Locating interfaces in vertically-layered materials and determining concentrations in mixed materials utilizing acoustic impedance measurements | |
| SU1786458A1 (en) | Acoustical profiler of underground wells filled with water | |
| US5099691A (en) | Method for measuring length, and apparatus for implementing the method | |
| CA1189944A (en) | Well logging device | |
| US3835953A (en) | Acoustic caliper logging | |
| US3174128A (en) | Combined depth monitoring and seismic surveying apparatus | |
| GB2164151A (en) | Acoustic liquid level measuring apparatus | |
| JP2581929B2 (en) | Measuring device for concrete thickness and intrinsic crack depth | |
| CN115929280A (en) | Calibration/calibration device and method for ultrasonic sensor for geothermal well logging | |
| SU587339A1 (en) | Digital ultrasonic level indicator | |
| US5184512A (en) | Measuring the length of a column of fluid in a tube | |
| CN2100612U (en) | Sonar levelmeter | |
| GB1119053A (en) | Improvements in or relating to ultrasonic measuring apparatus | |
| US4510804A (en) | Distance measuring | |
| SU987548A1 (en) | Well acoustic profile measuring method |