SU890320A1 - Способ акустического каротажа скважин - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН

Изобретение относитс  к геофизическим методам разведки, в частности к акустическому каротажу. В задачах обнаружени  цели, определени  рассто ни  до нее, скорости объекта, скорости распространени  сигналов в среде и т.п. используют различные методы вьщелени  сигналов на фоне шумов или помех. В таких задачах широко примен ютс  методы оптимальной или квазиоптимальной фильт рации, основанные, например, на коррел ционной обработке прин тых сигна лов при известной их форме или синхронном накоплении периодически повтор ющихс  сигналов при известном пе риоде их повторени . При коррел цион ном способе обнаружени  используют различйые методы модул ции несущей дл  расширени  спектра сигнала без уменьшени  его длительности с целью обеспечени  необходимой энергии сигнала в заданной полосе частот. Широкое применение при таком способе обработки получили фазоманипулированные сигналы, т.е. сигналы, несуща  которых мен ет фазу скачком HaJf DX В р де задач, где форма зондирующих сигналов заранее неизвестна с достаточной точностью, а известен лишь период их повторени , примен етс  способ - синхронное накопление, при котором сигналы от нескольких посьток суммируют друг с другом. В акустическом каротаже форма излучаемых акустических импульсов зависит от акустической нагрузки, т.е. от параметров заскважинного пространства и сквазхины, и не может быть определена заранее. Поэтому в акустическом каротаже примен етс  преимущественно способ выделени  сигналов синхронное накопление.. Одним из таких способов, широко примен ющихс  в акустическом каротаже ,  вл етс  накопление фаз сигналов на фотослое в функции глубины скважи3 НЫ - регистраци  по методу фазокорре п ционных диаграмм Г2. Однако накоплению на фотослое при сущ р д специфических особенностей, ограничивающих эффективность накоплени : ограниченный линейный участок фотометрической кривой, зависимость от режимов обработки фотоносител ,  ркости и длительности импульсов засветки и т.п. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ, основанный на сумми ровании сигналов, преобразованных в цифровой код с помощью арифметичес кого и оперативного запоминающего устройств, с последующей вьздачей сум марного сигнала на регистратор 13. Недостаток известного способа существенное снижение скорости каротажа при малых отношени х сигнал/шум на входе приемного тракта. Так как при малых входных отношени х сигнал/ шум число необходимых накоплений может оказатьс  большим, а период посьшки зондирующих сигналов ограничен длительностью полного пакета колебаний на входе приемника и не может быть сделан короче его, то общее вре 1-ш измерений также оказываетс  значи тельным, что в конечном итоге привод к снижению скорости каротажа и производительности метода. Цель изобретени  - увеличение про изводительности каротажа путем повышени  его скорости при высокой помехоз ащищенно с ти. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу акустического каротажа скважин, состо щему в непрерывном перемещении скважинного прибора и периодическом возбуждении излучателей, приеме сигналов и суммировании сигналов нескольких посьг лок, увеличивают частоту посылок зо дирзпощих импульсов, модулируют их по фазе периодической бинарной псевдослучайной последовательностью (М-последовательностью), а преобраз ванные сигналы каждой посылки подвергают фазовой синхронной демодул ции с помощью той же последовател ности и суммируют в пределах ее пер ода. На фиг. 1 изображена функциональ на  схема устройства акустического каротажа, реализующего данный способ; на фиг. 2 - сигналы на выходах тактового генератора, генератора бинарной М-последовательности и из0 лучател ; )ia фиг. 3 - периодическа  бинарна  М-последонателыюсть и ее дискретна  функци  автокоррел ции; на фиг. 4 - осциллограммы ре;шьньгх акустических сигналов, возбужденных и обработанных по данному способу. Устройство (фиг. I) содержит тактовый генератор 1, генератор бинарной периодической псевдослучайной последовательности 2, формирователь импульсов возбуждени  излучател  3, излучатель 4, приемник 5, демодул тор 6, аналого-цифровой преобразователь 7, суммирующее устройство 8, оперативное запоминающее устройство 9. Способ осуществл етс  следующим образом. Тактовый генератор 1 формирует непрерьюную последовательность импульсов , частота следовани  которых определ ет частоту посылок зондирующих сигналов. Тактовые импульсы поступают на вход генератора 2, на выходе которого формируетс  напр жение периодической бинарной М-по ледовательности с длительностью одиночного элемента, равной периоду следовани  тактовых импульсов. Число элементов в периоде, равное (2 -1), задают, исход  из необходимого числа накоплений. Тактовые импульсы запуска и М-последовательность поступают на формирователь 3, который вырабатывает мощные электрические импульсы возбуждени  излучател  4 таким образом, чтобы фаза акустических импульсов на выходе изл чател  быпа промодулироваиа напр жением М-последовательности. На фиг. 2 внизу приведены сигналы на выходе излучател . Начальна  фаза акустических импульсов принимает два значени  О или J в зависимости от уровн  модулирующего напр жени  последовательности . Конкретный вид формировател  3 (фиг. 1) определ етс  типом примен емого излучател . Акустические сигналы преобразовываютс  приемником 5 в электрические и подвергаютс  фазовой демодул ции в демодул торе 6. В качестве опорного напр жени  демодул тора используетс  то же напр жение М-последовательности . Дeмoдyлиf oвaнныe сигналы преобразуютс  в цифровой код преобразователем 7 и поступают в сумгиирующее устройство 8, где складывают с  с сигналами предшествующих посылок , хран щимис  в оперативном запоминаюи1ем устройстве 9.

Предложенный способ возбуждени  и обработки колебаний позвол ет значительно уменьшить период посыпок зондирующих сигналов. Практически это врем  может быть сведено к длительности полезного участка сигнала (который обычно составл ет 5-10 мс при полной длительности сигнала пор дка первых сотен миллисекунд). При известных способах каротажа при периодах посылок, меньших длительности сигнала одной посьшки, происходит резкое ухудшение разрешающей способности метода, так как поле первых вступлений сигнал оказываетс  забитым последукщими фазами сигналов от предьщущей посылки. Возможность уменшени  периода посылок в данном способе без ухудшени  разрешающей способности св зана с хорошими коррел ционными свойствами М-последовательностей ,.

На фиг. 3 приведены периодическа  М-последовательность, состо ща  из семи элементов, и ее нормированна  автокоррел ционна  функци  при дис кретном сдвиге аргумента, кратном длительности одного элемента. Исход  из характера автокоррел ционной функции (наличие одного пр моугольного выброса в пределах периода при нулевом сдвиге и посто нный уровень, обратно пропорциональный количеству элементов последовательности при других сдвигах), ее можно рассматривать как некоторую фильтрующую функцию (во временной области) дл  сигналов, возбуждаемых по данному способу. Во временном окне, определ емом главным выбросом , после описанных операций обработки просуммируютс  участки сигналов с длительностью, равной одному такту (элементу) от начала посьшки. Участки сигналов с длительностью, большей одного такта, но приход щие в это же врем  (хвосты от предыдущих посылок ) попадают в зону подавлени , так как их суммарна  величина определ етс  значени ми функции автокоррел ции при ненулевом сдвиге. Таким образом, при нулевом сдвиге между модулирующей и демодулирующей последовательност ми результат представл ет собой сигнал, приход щий во врем , равное одному периоду посыпки с/т начала посылки с амплитудой, увеличенной в N раз, где N - число накоплений (число элементов последовательности ) . Мешающие колебани  от предшествующих посылок сохран ют исходный уровень. Таким образом, выбира  достаточной длину М-последовательности (число ее элементов) и сокраща  период посылки зондирующих сигналов , можно обеспечить необходимое отношение сигнал/шум на выходе системы без ухудиени  разрешающей способности метода и увеличени  времени измерений.

На фиг. 4 (в левой) части показаны временные соотношени  между сигналами отдельных посылок (вверху) и характер первых вступлений в казвдой посылке (внизу). В центральной части представлены те же сигналы при сокращении периода их посылки. Характер первых вступлений при этом резко осложн етс  - на временах первых вступлений по вл ютс  колебани  от предыдуЕ1их посыпок. В правой части показан результат обработки таких

осложненных колебаний при количестве элементов в Н-последовательности, равной п тнадцати.

Таким образом, предложенный способ позвол ет существенно повысить

скорость каротажа за счет увеличени  частоты посылок зондирующих .сигналов при сохранении помехозащищенности , что и у известного способа .

35

Claims (3)

1. Формула изобретени .

   - Способ акустического каротажа скважин, состо щий в непрерывном

   перемещении скважинного прибора и периодическом возбуждении излучателей , приеме сигналов и суммировании сигналов нескольких посылок, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  производительности путем повышени  скорости каротажа, увеличивают частоту посылок зондирующих импульсов, модулируют их по фазе бинарной псевдослучайной периодической последовательность, прин тые сигналы посылки подвергают синхронной фазовой демодул ции с помощью , той же последовательности и. суммируют их друг с другом в пределах ее периода.

   Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе

   I. Винокуров В.И., Ваккер Р.А. Вопросы обработки сложных сигналов . С°ветское радио, с. 15-18.
2. 2. Перельмаи А.Л., Рабинович Г.Я. Некоторые требовани , предъ вл емые к аппаратуре акустического каротажа типа ЛЛК. Сб. Геофизическа  аппара- / -v / A- A-A/V

   иг.2 903208 -ура, вып. 32. Л.. Недра. ,967. с. 117-126. 3. Авторское свидетельство СССР
3. 3. Авторское свидетельство С( 5 416651. кл. G 01 V 1/40. 1972 . 1 t с 1 (прототип).

   А

   1

   .3 н

   Л i П/

   -v, ; 1 ,.. Vv v

   ;Ь Д

   . I I