SU693309A1

SU693309A1 - Устройство акустического каротажа

Info

Publication number: SU693309A1
Application number: SU772506302A
Authority: SU
Inventors: Владимир Ильич Антоненко; Станислав Николаевич Шестаков
Original assignee: Южное Морское Научно-Производственное Геолого-Геофизическое Объединение "Южморгео"
Priority date: 1977-07-07
Filing date: 1977-07-07
Publication date: 1979-10-25

Description

(54) УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГОКАРОТАЖА

1

Устройство может быть использовано при геофизических исследовани х, в частности при акустическом каротаже скважин.

Известно устройство дл акустического каротажа, содержащее многЬэлементный скважинный зонд, наземную панель, блок формировани коррел ционной функции. Устройство с помощью коррел ционного блока повышает точность фиксации, прихода упругих импульсов 1.

Недостатком его вл етс использование источника акустических импульсов. Эти акустические импульсы имеют малую базу сигнала , что обуславливает в свою очередь малую величину амплитуды коррел ционной функции и большую ее ширину, а это не позвол ет различать несколько типов волн.

Известно также устройство, содержащее излучатель, приемник, усилитель, смеситель, генератор частотно-модулированных коле баний и коррел тор в виде электромеханических фильтров 2. Устройство предназначено дл выделени приход щих волн. Применение частотно-модулированного акустического сигнала и коррел тора обеспечивает в некоторых случа х выделение моментов прихода волн, достаточно разнесенных во времени. Применение в нем электромеханических фильтров значительно снижает скорость обработки информации, а недостаточно больша девиаци частот (всего 4-7 кГц) обуславливает недостаточную разрешающую способность устройства.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство также использующее излучатель акустического сигнала с частотной модул цией. Излучатель последовательно св зан с генератором ультразвуковых колебаний , модул тором, блоком управлени и буферным блоком, приемник последовательно св зан с усилителем, демодул тором, коррел тором, буферным блоком, св занным с блоком измерени интервального времени и регистраторомСЗ.

Дл этого устройства характерна чрезвычайна сложность коррел тора с элементом пам ти на магнитном барабане и недостаточна разрешающа способность, обусловленна вз той девиацией частоты . В зависимости от скорости распространени акустических волн в породе и затухани этих волн, т. е. в зависимости от свойств породы, дл увеичОни разрешающей способности устройста можно было бы увелйчить девиацию часoTHo- и одул йрбва ннОго Си гн а л а, но это вы ывает зкач)тельи1)1е технические трудйОСти. Цель изобретенй - улучшение: раздеение интерферирующих волн.

Цель; Жбстигаетс тем , что в скважинный прибор включены генератор тактовых импульсов , генератор бинарной псевдослучайной последовательности, оптимальный фильтр и блок управлени , базой сигнала, причем выход блока управлени базой сигЗта сбёдинён с первым входом генератора . бинарной псевдослучайной Последовательности и первым входом оптимального фильтра , а его вход соединен с приемником акустических колебаний, второй же вход генератора бинарной псевдослучайной последовательности соединен с выходом генератора тактовых импульсов, св занного в свою очередь с оптимальным фильтром, а оптимальный фильтр подключен к демодул тору и к буферному блоку.

На чертеже приведена блок-схема устройства .

Устройство содержит наземную измерительную панель 1, осуществл ющую обработку сигналов, поступающих от скважинного прибора, например, измерени временных интервалов, регистратор 2, блок 3 управлени , позвол ющий синхронизировать работу;всех элементов скважинного прибора , генератор 4 тактОвых импульсов, генератор 5 бинарной псевдослучайной последовательности , молу тор 6, генератор 7 ультразвуковых колебаний, излучатель 8 буферный блок 9, позвол юи ий сформиро1заТь сигналы, полученные в скважинном приборе дл передачи по каротажному кабелю в наземную панель, блок 10 регулировани базой сигнала, оптимальный фильтр 11, демодул тор 12, усилитель 13, приемник 14 акустических колебаний, эпюру. 15 импульсов , вырабатываемых генератором тактовых импульсов, пример 16 псевдослучайной последовательности, вырабатываемой генератором бинарной псевдослучайной последовательности .

Работает устройство следующим образом . - .

От блока 3 управлени на генератор 4

ТаКТОвьТХ и тпу71ьсов поступает сигнал, задающий длительность его работы. От генератора 4 тактовых импульсов импульсы частотой l/Afp.j гти поступают на генератор 5 бинарной псевдослучайной последовательности . ,; генератором вырабатываетс видеоимпульс сложной формьг, поступающий через модул тор 6 на генератор 7 ультразвуковых колебаний. Видеоимпульс 16

имеет длительность Т. Модул тор 61ЙЬжет

Осуществл ть воздействие на любой параметр ультразвуковых колебаний, вырабатываемых генератором 7 и излучаемых излучателем 8. Наиболее удобна модул ци фа

c.iC. id-i--:...-,,

зы, НО может быть использована и амплитудна модул ци . Необходимо только учесть, что амплитудна модул ци снижает энергию излучаемых сигналов и тем самым уменьшает достоверность приема акустических сигналов.

Сигнал, излученный излучателем 8, возбуждает в окружающей среде самые разнообразные типы волны, например, винтовые, продольные, поперечные, волны Реле и множество иных, отличающихс cкopoctью распространени . Эти вЪлны совместно с многбкратНО бтра е ннъши и шумом создают на выходе приемника 14 акустических колебаний чрезвычайно сложную волновую картину . Эта ВОЛнОва картина после усилени усилител 13 и демодул тора 12 поступает на оптимальный фильтр 11. В оптимальном фильтре происходит разделение ин-. терферирующих волн. Полное разделение всех волн, составл ющих волновую картину , представл етс в насто щее врем очень сложной задачей. Дл целей интерпретации удовлетвор ютс анализом нескольких , 2-3. самых первых, прищедших к приемнику типов волн.

После оптимального фильтра разделенные волны предстают в виде коротких импульсов достаточной дл регистрации амплитуды .

Каждый такой импульс соответствует приходу той или иной волны. Эти импульсы через буферный, блок 9 одновременно с синхронизирующими импульсами от блока 3 управленй через каротажный кабель подаютс на измерительную наземную панель 1 и регистратор 2.

В измерительной панели может быть измерено врем прихода каждой волны, а также разность моментов их поступлени .

В случаё прохождени скважинным прибором слоев породы с сильным затуханием, дл сохранени точности разделени необходимо увеличить базу сигнала, в частности длину бинарной псевдослучайной последовательности Т. Принимаем, что генератор посто нно работает в максималЬном по мощности режиме. Дл изменени базы сигнала волнова картина от приемника 14 акустических колебаний (или после усилител 13) постугЕает в блок 10 регулировани базой сигнала, где принимаетс решение об изменении базы сигнала. Это блок воздействием на генератор 5 бинарной псевдослучайной прСледоватёЛь ости измен ет длительность пбСледоватёльносТй и одновременно воздействует На оптимальный фильтр, привод его в сответствие с новой базой сигнала.

Claims

Необходимо иметь ввиду, что работа с последовательностью максимальной длительности снижает скорость каротажа. ПоэfoMy после прохождени слоев с сильным затуханием база сигнала вновь уменьшаетс . Генератор тактовых импульсов может быть выполнен в качестве обычного симметричного мультивибратора, поскольку особых требований к стабильности частоты тут нет, так как вырабатываемые псевдослучайные последовательности довольно коротки. Из всех известных ныне бинарных псевдослучайных последовательностей наилучшие коррел ционные свойства имеют так называемые М-последовательности или линейные последовательности сдвигового регистра максимальной длительности. Последовательности этого типа генерируютс устройствами на обычных цифровых элементах. В качестве оптимального фильтра можно использовать схему цифровой линии задержки . Поскольку основные элементы устройства имеют простое схемное решение и могут быть выполнены на интегральных схемах, все устройство вполне помешаетс в скважинный прибор. При этом нет необходимости прин тый широкополосный сигнал выводить по каротажному кабелю на поверхность . Каротажный кабель значительно ослабл ет и вносит фазо-частотные искажени в широкополосный сигнал. В нашем случае вс основна обработка сигнала производитс в скважинном приборе, а на поверхность выводитс результат разделени интерферирующих волновых картин. При этом по вл етс возможность значительно увеличить базу излучаемого сигнала путем увеличени частоты генератора ультразвуковых колебаний до 220-300 кГц и уменьшени периодов импульсов генератора тактовых импульсов. База сигнала В пропорциональна длительности псевдослучайной последовательности Т и обратно пропорциональна периоду импульсов генератора тактовых импу.льсов, т. е. Амплитуда импульсов с выхода оптимального фильтра, соответствующа той или иной волне, пропорциональна базе сигнала, причем , чем короче , тем выше разрешаюш .а способность, так как ширина этих импульсов равна Известно, что первые волны, приход щие к приемнику дл скважинных приборов с рассто нием между излучателем и приемником пор дка 1,5-2 м разделены во времени интервалом пор дка 20 мкс. Поэтому также можно прин ть равным 20 мкс. Поскольку относительна высота дополнительных масимумов взаимокоррел ционной функции, по существу вычисл емой оптимальным фильтром, составл ет от величины основного максимума, то, прин в отношение амплитуды основного максимума к боковому равным 8 (дл надежности разделени ) получим значение В равным примерно 64. Амплитуда основного максимума пропорциональна В, амплитуда бокового максимума пропорциональна Х, отсюда В &; В: 64 Таким ооразом получим длительность последовательности Т, равную Т В 64-20 мкс; ;1200.. Дл увеличени скорости каротажа врем Т может быть уменьшено. При этом уменьшаетс отношение , амплитуды основного максимума к боковому. В случае отсутстви значительных шумов на такое сокрашение длительности Т можно пойти. Устройство обладает простотой схемы и достаточной разрешающей способностью, что важно при интерпретации материалов ,акусти.ческого каротажа на предмет поиска и оценки запасовнефти и газов. Сравнительна простота схемы позволит изготавливать ИХ в необходимых количествах. Формула изобретени Устройство акустического каротажа, содержаш ,ее излучатель ультразвуковых колебаний , последовательно Св занный с генератором ультразвуковых колебаний, модул тором , блоком управлени и буферным блоком, приемник ультразвуковых колебаний , последовательно св занный с усилителем , демодул тором и буферным блоком, Лоследовательно св занным с наземной измерительной панелью и регистратором, отличающеес тем, что, с целью улучшени разделени интерферируюших волн, в скважинный прибор включены генератор тактовых импульсов, генератор бинарной и псевдо- , случайной последовательности, оптимальный фильтр и блок управлени базой сигнала , причем выход блока управлени базой сигнала соединен с первым входом генера-тора бинарной псевдослучайной последовательности и первым входом оптимального фильтра, а его вход .соединен с приемником акустических колебаний, второй же вход генератора бинарной псевдослучайной последовательности соединен с выходом генератора тактовых импульсов, св занного в свою очередь с оптимальным фильтром, а оптимальный фильтр подключен к демодул тору и к буферному блоку. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 310034, кл. Е 21 В 47/00, 1969.
2.Авторское свидетельство СССР № 374564, кл. G 01 V 1/40, IJ7I.
3.Патент США № 3311875, кл. 340-18, опублик. 1964, (прототип).

8

-J

-IS

/J

/