SU654922A1 - Устройство дл акустического каротажа на отраженных волнах - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области сейсморазведки , в частности к устройствам акустического каротажа.

Известны устройства дл  акустических исследований, регистрирующие информацию об исследуемом объекте, содержащуюс  в отраженном от объекта акустическом сигнале. Например, одно из устройств 1 позвол ет получать представление о конфигурации подземных хранилищ, регистриру  врем  прихода отраженного от стенки хранилища зондирующего акустического импульса . Устройство «Профиль-2 2 регистрирует два взаимно перпендикул рных диаметра скважины также путем регистрации времени прихода отраженного от стенки скважины зондирующего акустического импульса. Недостаток этих устройств заключаетс  в том, что они из всей информации , содержащейс  в отраженном сигнале, используют только врем  прихода отраженного сигнала.

Известно устройство дл  акустического каротажа на отраженных волнах 3, которое осуществл ет регистрацию акустической «фотографии стенки скваж;ины, акустической жесткости пород и профил  скважины , использу  дл  этого эхо-сигналы, полученные при отражении от стенки скважины зондирующих импульсов высокочастотных (1-2 МГц) акустических колебаний . Устройство содержит высокочастотный электроакустический канал, включающий в скважинном приборе электропривод, высокочастотный сканирующий электроакустический преобразователь, азимутальное ориентирующее устройство, блок синхронизации , генератор, амплитудный ограничитель, усилитель, детектор, блок стробировани ,

блок автоматической регулировки усилени , блок осреднени , выходной каскад и блок регистрации.

Недостаток известного устройства заключаетс  в том, что мала  длина волны зондирующих упругих колебаний (K:vl мм), необходима  дл  получени  высокой разрещающей способности акустической «фотографии , приводит к больщой погрещности .при определении акустической жесткости

пород. Это св зано с тем, что из бурового раствора, заполн юп1его скважину, на ее стенки осаждаетс  глиниста  корка, толщина которой зависит от величины пористости пород, слагающих стенку скважины, и может достигать пор дка 10 Я. Глиниста  корка обладает исключительно высоким поглощением акустических колебаний этого частотного диапазона, что приводит к резкому уменьщению амплитуды эхо-сигналов против пород, покрытых глинистой коркой, не

соответствующему коэффициенту отра кени  на границе скважинный раствор - порода в случае отсутстви  глинистой корки. В результате регистрируема  этим устройством величина акустической жесткости пород не  вл етс  достоверной.

Однако, использу  дл  зондировани  упругие колебани  с большой длиной волны, обладающие больщой проникающей способностью , на которые не будет заметно сказыватьс  наличие глинистой корки, можно значительно повысить точность измерени  акустической жесткости пород. Кроме того, если в запись акустической жесткости, полученную с помощью высокочастотных колебаний , ввести в качестве поправки значение акустической жесткости, полученной с помощью низкочастотных колебаний, то результирующа  запись даст дополнительную информацию о наличии и величине глинистой корки, т. е. позволит судить о величине пористости исследуемых пород.

Цель изобретени  - повыщение информативности и точности измерени  аппаратуры на отраженных волнах.

Цель достигаетс  тем, что в устройство дополнительно введены низкочастотный электроакустический канал, инвертор и сумматор , низкочастотный электроакустический канал содержит низкочастотный сканирующий электроакустический преобразователь , блок синхронизации, генератор, амплитудный ограничитель, усилитель, блок автоматической регулировки усилени , блок стробированн , блок осреднени  и выходной каскад. Выход блока осреднени  низкочастотного канала соединен через инвертор с одним входом сумматора, выход блока осреднени  высокочастотного канала соединен с другим входом сумматора. Выход сумматора подключен к входу выходного каскада высокочастотного канала, а низкочастотный сканирующий электроакустический преобразователь соединен механически е высокочастотным сканирующим преобразователем через редуктор, понижающий обороты в целое число раз.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2, а-и даны временные диаграммы, по сн ющие его работу .

Электропривод 1 механически соединен чувствительным элементом азимутального ориентирующего устройства 2, например, гироскопического, высокочастотным (f « 1-2 МГц) электроакустическим преобразователем 3 и через понижающий редуктор 4- с низкочастотным электроакустическим преобразователем 5.

В высокочастотном канале схема 6 формировани  импульса азимута соединена с чувствительным элементом азимутального ориентирующего устройства 2 и с одним из трех импульсных входов выходного каскада 7; выход блока 8 синхронизации подключен к пусковым входам генератора 9 ударного возбуждени , нагруженного на акустический преобразователь 3, блока 10 стробировани  и к второму импульсному входу выходного каскада 7. Через двусторонний амплитудный ограничитель 11 акустический преобразователь 3 подключен к входу высокочастотного усилител  12, выход которого через амплитудный детектор 13 и блок 10 стробировани  подключен к третьему импульсному входу выходного каскада 7, к входу блока 14 осреднени  и к входу блока 15 автоматической регулировки , подсоединенного к усилителю 12 и к одному из входов сумматора 16, выход которого подключен к потенциальному входу выходного каскада 7.

В низкочастотном канале выход блока 17 синхронизации подключен к пусковым входам генератора 18 ударного возбуждени , нагруженного на акустический преобразователь 5, блока 19 стробировани  и к одному из двух импульсных входов выходного каскада 20. Через двусторонний амплитудный ограничитель 21 акустический преобразователь 5 св зан с входом высокочастотного усилител  22, выход которого через блок 19 стробировани  подключен к второму импульсному входу выходного каскада 20 и к входу блока 23 осреднени , выход которого подключен к потенциальному входу выходного каскада 20 и через инвертор 24 - к второму входу сумматора 16, и к входу блока 25 автоматической регулировки усилени , подключенного к усилителю 22.

Наземный регистратор содержит электронный блок 26 визуализации быстро- и медленномен ющихс  сигналов и фотокамеру 27.

Устройство работает следующим образом .

В скважинном приборе электропривод 1 вращает с одинаковой частотой вращени  (л:5 об/мс) чувствительный элемент 2 азимутального ориентирующего устройства и высокочастотный акустический преобразователь 3 и через редуктор 4 с пониженной частотой вращени  ( 1 об/мс) низкочастотный акустический преобразователь 5 вокруг оси скважинного прибора. Схема 6 формировани  импульса азимута выдает синхроимпульс, например, положительной пол рности в момент определенного направлени  акустического преобразовател  3, например в момент направлени  его на север (фиг. 2,а), который поступает на первый из импульсных входов выходного каскада 7. Блок 8 синхронизации выдает синхроимпульсы (фиг. 2,а) с частотой повторени  около 2 кГц противоположной, отрицательной пол рности, запускающие генератор 9, блок 10 стробировани  и поступающие на второй импульсный вход выходного каскада 7.

Возбужденный генератором 9 акустический преобразователь 3 излучает пакет зпругих волн в паправлении к стенке скважины , принимает отраженный от стенки пакет волн и преобразует его в импульс электрических колебаний (фиг. 2,6), который, пройд  двусторонний амплитудный ограничитель 11, предохран юпдий усилитель 12 от высоковольтного импульса излучени  преобразовател  3, усиливаетс  усилителем 12, детектируетс  дл  передачи по кабелю детектором 13 (фиг. 2,в).

Полученный видеосигнал через блок 10 стробировани  поступает на блок 14 осреднени  и на третий импульсный вход выходного каскада 7. Блок стробировани  закрываетс  в момент прихода импульса от блока 8 синхронизации и открываетс  дл  прохождени  видеосигнала через определенное врем , равное наименьшему времени прихода отраженного пакета волн (фиг. 2,г). Блок осреднени  осредн ет пиковое значение амплитуды видеосигналов за несколько оборотов преобразовател  3 (фиг. 2,д) и подает медленно мен ющеес  напр жение на вход блока 15, управл ющего коэффициентом усилени  усилител  12, и на один из входов сумматора 16, выход которого подключен к потенциальному входу выходного каскада 7.

В низкочастотном канале блок 17 синхронизации выдает синхроимпульсы с частотой следовани  около 200 Гц (фиг. 2,е), зацускающие генератор 18 ударного возбуждени , блок 19 стробировани  и поступающие на первый импульсный вход выходного каскада 20. Генератор 18 выдает пакет электрических колебаний на акустический преобразователь 5, который излучает пакет упругих волн в направлении к стенке скважины , принимает отраженный от стенки пакет волн и преобразует его в импульс электрических колебаний (фиг. 2,ж), который, пройд  двусторонний амплитудный ограничитель 21, усиливаетс  усилителем 22 и через блок 19 стробировани  поступает недетектированным на второй импульсный вход выходного каскада 20 и на вход блока 23 осоеднени .

Блок 19 стробировани  закрываетс  в момент прихода импульса от блока 17 синхронизации и открываетс  дл  прохождени  отраженного сигнала (фиг. 2,г). Блок 23 осредн ет пиковое значение амплитуды отраженного сигнала с посто нной времени, равной примерно времени одного оборота преобразовател  5 (фиг. 2,з) и подает медленно мен ющеес  напр жение на вход блока 25, подключенного к усилителю 22, на потенциальный вход выходного каскада 20 и через инвертор 24, мен ющий пол рность этого напр жени  на противоположную пол рности выходного напр жени  блока 14 осреднени , на второй вход CVMMP Oра 16.

Па выходе сумматора 1G получаетс  разностное напр жение, которое поступает на потенциальный вход выходного каскада 7 (фиг. 2,и). Таким образом, с выходного каскада 7 высокочастотного канала в наземный регистратор поступают синхроимпульсы азимута, синхроимпульсы запуска генератора 3, видеосигналы и медленно мен ющеес  напр жение, а с выходного каскада 20 низкочастотного канала в наземный регистратор поступают синхроимпульсы запуска генератора 18, отраженные сигналы и медленно мен ющеес  напр жение. В наземном регистраторе в блоке 26 визуализации осуществл етс  визуализаци  на экранах электронно-лучевых индикаторов акустической «фотографии стенки сквал ины, профил  скважины и двух медленно мен ющихс  напр жений,-одно из которых соответствует акустической жесткости пород, измеренной в низкочастотном канале , а другое - наличию и величине глинистой корки на исследуемых породах. Дл  запуска развертки электронного луча по экрану электронно-лучевого индикатора , визуализирующего профиль скважины , измер емый низкочастотным каналом, используютс  пересчитанные синхроимпульсы азимута так, что одна развертка на

экране индикатора соответствует одному обороту низкочастотного электроакустического преобразовател . Дл  упрощени  аппаратуры редуктор 4 понилсает обороты преобразовател  5 в целое число раз.

Фотокамера 27 осуществл ет фотографирование экранов электронно-лучевых индикаторов блока 26 в одном масщтабе по отношению к движению скважинного прибора .

Применение предлагаемого устройства позволит повысить точность измерени  акустической жесткости пород, оценить наличие и величину глинистой корки на породах , тем самым улучтпить точность определени  физико-механических свойств пород, величину их пористости и повысить информативность акустических методов исследовани  скважин.

Формула и 3 о б р е т е н и  

Устройство дл  акустического каротажа на отраженных волнах, содержа1псс вьтсокочастотпг тй электроакустический капал, включающий п скпажинном приборе элсктроприпод , высокочастотный сканирующий электроакустически г рообразовател 5. аз мутальное ориентирующее устройство, блок синхронизации, генератор, амплитудный огранич стель , ус литель, детектор, блок стробировани , блок автомат 1:ческой регулировки усилени , блок осреднени  и выходной каскад и в наземном регистраторе - блок визуализапи быстро- и медленно мен ю цихс  процессов и фотокамеру, отличаю щ е е с   тем, чт целью повыщени  и.н.-.

7

формативностн и точности измерени  на отраженных юлнах, в него дополнительно введены низкочастотный электроакустический канал, содержащий понижаюидий редуктор , низкочастотный сканирующий электроакустический преобразователь, блок синхронизации, генератор, амнлитудный ограничитель , усилитель, блок автоматической регулировки усилени , блок стробировани , блок осреднени  и выходной каскад, инвертор и сумматор, нри этом выход блока осреднени  низкочастотного канала соединен через инвертор с одним входом сумматора , выход блока осреднени  высокочастотного канала соединен с другим вхо8

дом сумматора, выход сумматора подклю4Ci ч входу выходного каскада высокочасrorii .no канала, а низкочастотный сканирующий электроакустический преобразователь соед1 Ьен мсхапическп с высокочастотным сканирующим электроакустическим иреобразопателем через редуктор, понижающий обороты в целое число раз.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР До 172507, кл. G 01V 1/40, 1962.

2.РЖ «Геофизика № 5, 1971, 5Д345К.

3.Патент США № 3369629, кл. 181-5, . 1968.

...п

ГТ11гТ-

,..;I L

§

ТГ

и

гх

/к