Акустический профилемер подземных полостей, заполненных жидкостью

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИ Ч ЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 40(51) 5 ИЕИ РЕТЕ ОПИ 2 нололи ПОД- НЫХ ласти акустических при изучении подненных водой, расгими жидкостями.(57) Испол ьзо исследований земных храни солами, неф ание: во полостей ищ, запо ью и дру Предлагаемое области акустиче земных полостей, вания подземных водой, рассолами ми, сжиженными стями на этапа эксплуатации. 4 СО вает пробе войного рас ьного скани плоскости 1 наблюдения чений, по коем контролиГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 317782, кл. О 01 Ч 1/40, 1972;Авторское свидетельство СССРЬ 172507, кл, 6 01 Ч 1/40, 1965.(54) АКУСТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЕМЕРЗЕМНЫХ ПОЛОСТЕЙ, ЗАПОЛНЕЖИДКОСТЬЮ изобретение относится к ских исследований подв частности для исследо- хранилищ, заполненных нефтью, нефтепродуктагаэами и другими жидкох их строительства и Известные устройства для акустических измерений дальности в воде эхо-методом основаны на определении интервального времени Ь распространения упругих колебаний между моментами излучения и приема ультразвукового импульса, По известной скорости распространения ультразвуковых колебаний в среде Ч, рассчитывают расстояние Е от излучателя до Ы 1786458 А 1 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 Б по кабелю. 1 з,п. ф-лы,.4 ил,отражающей стенки, При этом используетсязависимость) =1/2 ЧтиКоэффициент 1/2 учитьультразвуковым импульсом дстояния. Путем последоватерования в Горизонтальнойдискретного смещения точкипо глубине получают набор сторым определяют форму и об руемой полости,Погрешность получаемых результатов зависит от точки определения , а следовательно от ошибок, допускаемых при измерении ти и взятого значения Ч, которое, в общем случае,отличается от реального (ис 1786458 20держит фильтр, третий и четвертый формирователи, счетчики дальности и времени с индикаторами, второе окно разрешения, эталонный генератор, при этом вход фильтра подключен к выходу усилителя, а выход фильтра одновременно соедийен с входами третьего и четвертого формирователей, выход третьего формирователя подключен на вход счетчика 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 генера-; тор через второе окно разрешения подключен на вход счетчика времени с индикатором,2. Профилемер по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения эталонировки, акустический приемник калибратора снабжен фиксатором и закреплен на дисковом основании, соединенном с защитным кожухом микрометрической резьбой.й.г елее сфер ЗжРи лаоя с гАУ 4 ги,гаага еиий Ф узда,йаида ф Зжрсииерю ернии 8узда.е мавньоиреютристааазаралуры1786458 Муск Коррек е Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 246 ВНИИП Составитель В,ГуцалюкТехред М.Моргентал Тира,; Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рэушская наб., 4/5(3) 30 35 40 тинного), Если измерение временного инервала Ь с высокой точностью, при использовании современных технических средств, осуществить достаточно легко, то выбрать значение скорости ультразвуковых колебаний в жидкости, с приемлемой 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 тк прохождения ультразвуковым импульсом фиксированного расстоянияк между двумя акустическими преобразователями (или отражателями), При этом скорость ультразвуковых колебаний в жидкости, заполняющей полость определяется из соотношения Подставив полученное значение в. (1),находим Указанный алгоритм решения задачи определения расстояния до отражающей стенки исследуемой полости используется в известных устройствах, предназначенных для этой цели,Импульсное зондирование стенок осуществляется путем излучения и приема отраженных от стенок ультразвуковых сигналов электроакустическим преобразователем, находящимся в скважин ном зонде, Здесь же находится блок азимутал ьной и ривязки и ряд других вспомогательных устройств, Регистрация отраженных сигналов производится путем фотографирования с экрана электронно-лучевой трубки (индикатора кругового обзора), находящейся. в наземной части аппаратуры, Многократныеизмерения временных интервалов путем сканирования ультразвуковым лучом в горизонтальном сечении позволяют определить полную конфигурацию полости на глубине расположения акустического преобразователя скважинного прибора, Последовательная фиксация размеров горизонтальных сечений на различных глубинах позволяет оценить форму и определить объем полости.Так как скорость распространения ультразвуковых колебаний на разных горизонтах йепостоянна,то: вкаждом сечении полости производится ее измерение (режим "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 сусилителями импульсов, блоком развертки дальности и индикатор кругового обзора на электронно-лучевой трубке с регистратором. В качестве прототипа заявляемого устройства выбран скважинный геолокатор для определения конфигурации подземных камер, содержащий наземную регистрирующую аппаратуру, включающую усилители импульсов, индикатор обзора, блок развертки дальности и записи масштаба, фоторегистратор и самописец с дисковой диаграммой, искважинный 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 преобразователь закреплен неподвижно относительно корпуса, а круговой обзор осуществлен с помощью наклонного вращающегося отражателя, связанйого через многозубцовую магнитную муфту с двигателем обзора, на оси которого размещен чувствительный Элемент системы азимутальной привязки, принимающий через дифференциал направление вращения отражателя и передающий сигнал рассогласования на слбдящую систему, Кроме того скважинйый 45 снаряд снабжен калибровочным устройством, включающим, например, акустически полупрозрачный отражатель, располохенный на фиксированном расстоянии под дном снаряда, и систему поворота отража теля в момент калибровки,Указанное устройство обладает следующими недостатками;а) В известном устройстве производится формйрование и передача на повбрх ность временного интервала Ь в вйдепрямоугольного импульса длительностью порядка 60 мксек, Изменение фронтов этого импульса вызванное наложением шумов при передаче его по каротажному кабелк на поверхность, в процессе измерения (приис50 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;б) Погрешность измерения ск полностью входит в погрешность измерения дальности за счет операции деления Ь/Ь, при этом следует отметить, что в большинстве случаев Ь тк. То же самое происходит и при калибровке развертки когда по малому интервалу тк устанавливается развертка с длительностью значительно большей, чем эта величина;в) и ри 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;г) Недостаточная точность известных устройств при определении скорости ультразвуковых импульсов в жидкости, значительно усложняет задачу определения горизонта раздела двух жидких сред в исследуемой полости й требует в большинстве случаев использования. вычислитвльной техники;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 вре менной 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 им митирует размер исследуемой скважины, а большего диаметра - стенку каверны, при этом возникают трудности для каждого номинального размера скважины необходимо 5 10 15 20 25 30 35 40 отдельное эталонирово 4 ное 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.Указанные недостатки метрологического обеспечения известных устройств затрудняют получение сопоставимых результатов при разных условиях исследований и использования разных образцов и отдельных экземпляров аппаратуры;е) Техническая сложность указанных устройств;ж) Трудоемкость обработки данных, затрудняющая получение экспресс-информации.-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 отражейных 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 с1786458 8блоком управления, вход схемы задержки сигналов, схема задержки 5, триггер рФзретакже соединен с блоком управления, а вы- шения 6; блок возбуждения 7 зондирующего ход схемы задержки одновременно подклю- сигнала, схема "И" 8, схема окна разрешечен на управляющие входы ния 9, блок возбуждения 10 излучателя катриггера-делителя и триггера разрешения, либратора, триггер-делитель 11, втброй на входы блока возбуждения излучателя ка формирователь 12, усилитель 13 сигналов либратора и блока возбуждения зондирую- калибратора, блок управления 14, калибра- щего сигнала, выход последнего соединен с тор 15, акустический излучатель 16 калибра- акустическим преобразователем, тора, акустический приемник 17С целью повышения помехоустойчиво- калибратора, акустический преобразовасти наземная регистрирующая аппаратура 10 тель 18, вращающийся отражатель 19, атодополнительно содержит. фильтр,.третий и рой блок уплотнения 20, датчик угла 21, четвертый формирователи, счетчики даль- устройство сканирования 22 и привязки к ности и времени с индикаторами,.второе магнитному меридиану, .окно разрешения, эталонный генератор, Акустический преобразователь 18 подпри этом вход фильтра подключен к выходу 15 ключен на вход усилителя 4 отраженных 6 игусилителя, а выход фильтра одновременно налов, а выход последнего соединен со соединен с входами третьего и четвертого входом первого формирователя 3, выход Формирователей, выход третьего формиро- первого формирователя 3 через схему бкнавателя подключен на вход счетчика дально- управления 2 подключен на установочНый сти с индикатором, выход четвертого 20 вход триггера разрешения 6, Акустический формирователя соединен с управляюЩим приемник 17 калибратора соединен со вховходом второго окна разрешения и одно- домусилителя 13 сигналов калибратора,вывременно с блоком развертки дальности и ход последнего подключен на вход второго масштабных меток и с индикатором круго- формирователя 12. Выход второго формирового обзора; .эталонный гейератор через. 25 вателя 12 через схему окна разрешенная 9 второе окно разрешения подключен на вход соединен с блоком 10 возбуждения излучасчетчика времени с индикатором теля калибратора, а выход последнего ЛодС целью упрощения эталонировки,"аку- ключен к акустическому излучателю 16стический приемник калибратора "закреп-. калибратора, Выход второго формирователен на дйсковом основании соединяемь 1 м с 30 ля 12 одновременно соединен с управляю- защитным кожухом микрометрической щим входом триггера-делителя 11. Прямой резьбой, асам дискудерживается фикСато-, . выход триггера-делителя 11 подключен на ром выполненным в виде цилиндрической вход второго:блока уплотнения 20. Вход гайки.: ;.:.:" .". ждущего мультивибратора 1, соединен сПроведенные патентныеисследования 35 блоком управления 14, а выход с управляю-и анализ технических решений позволяютщим входом схемы окнауправления 2. Прясделатьвывад,чтосовокупностьсуществен- мой выходтриггера разрешения 6, ных признаков заявляемого устройства яв-" подклачен на управляющий вход схемы.окляется новой.: .;.",:, .. - на разрешения 9, а его инверсный выходУказанные отличия являются суЩест подключен на один из входов схемы "И 8, венными, поскольку они вместе с известны-, второй вход которой соединен с инверсным ми, составляют новую совокупность выходом трйггера-делителя 11. Выход дхепризнаков, обеспечивающих при использо- мы "И 8, йодключенйаупоавляющий вход вании изобретения .достижейие положи-триггера-делителя 11; вход схемызадержки . тельйогО"эффекта. :45 5 соединен с блоком управления 14, аееНа фиг.1 приведена структурная схема выход одйовремейно через замкнутые кон:и редложен ного устройства скважинного такты "а", "б" подключен на управляющие зонда; на фиг,2 приведена" структурнЭя схе-входытриггера-делителя 11"и триггера рвзма предложенйого устройства наземной ре-решения, а также на входы блока возбуждегистрйрующей аппаратуры; на фиг.3 50 ния излучателя калибратора 10 и блфка . приведены эпюры напряжений электрон- возбуждения зонДирующего сигнала 7. Цыной схемы а) скважинного зонда; б) назем- . ход блока возбужденйя зондирующего сигной регистрирующей аппаратуры; на фиг,4 нала 7 соединен с акустическим схематически показана конструкция узла . преобразователем 18. Установочный вход калибратора с регулируемым расстоянием 55 триггера-делителя 11, йодключен кблокуупмежду:преобразователями..:.:равления 14. Устройство сканирования 23 иНа фиг.1 показаны, ждущий мультивиб-привязкй. к магнитному меридиану, соедиратор Ч, Схема окна управления 2, первый нено свращающимся отражателем 19 и с формирователь 3, усилитель 4 отраженныхдатчиком угла 21. Датчик угла 21 соединен(4) и.д Искомое расстояние от сканирующего прего образователя до стенки исследуемой полои- сти равно чйслу пробегов ультразвуковымой . импульсом фиксированйого расстоянияи- между двумя преобразователями деленноа 20 му на два. Операция деления импульснойен последовательности легко осуществляетсяи при помощи делителя на два, Полученныеь- после деления сигнальг типа "меандр" подку аются по кабелю на поверхность в устройстка 25 во измерения дальности и времени. Прио- . помощй счетчика подсчитывается число пе-с- репадов этого напряжения и пбмученнаяго сумма в масштабе 1 равна искомой дальною- сти , Одновременно этот же сигнал использ зуется для формирования временноготи промежутка, который, как уже отмечалось; су- небольшой погрешностью равен тя, Числене- ное значение его длительности ойределяет-ор ся при помощи аналогичного счетчика, на32 35 который подаются в течении указанногои- времени стандартные импульсы от эталоно- ного генератора, Так как необходимо опрепи делить время прохождейия сигнала отки сканирующего излучателя дь стенкиравноее ти/2, то частоту стандартных импульсов с6, периодом Т перед подачей насчетчик деляту- на два. Суммарное число стандартных импульсов; зарегистрированное счетчиком,до численно Равное времени ь 2 в масштабее времени Т. Очевидно, можно взять частотуа-. стандартных сигналов в два раза ниже иу получить тот же результат,у- Эксплуатация предложенного устройсто- . ва происходит следующим образом, Скважду 50 жинный зонд:.- подсоединяется кя каротажному кабелю и опускается в скважия ну на требуемую глубину, Включается питаа- ние. Импульсы синхронизации от блокао- управления 14 подаются: на установочный55 вход триггера-делителя.11, на вход схемызадержки 5, на вход ждущего мультивибратора 1 и второй блок уплотнения 20. Задержанный импульс с выхода схемы задержки5, через замкнугые клеммы "а" и "б" подает 1 ктк=Ч со вторым блоком уплотнения 20, К последнему подключен и блок управления 14. К выходу второго блока уплотнения 20 подключен каротажный кабель.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 привязк На вход первого блока уплотнения 23 по ключен каротажный кабель, а выход перво блока уплотнения 23, одновременно соед нен со следящей системой азимутальн привязки 36 и с усилителем 24, Выход ус лителя 24 подключен на вход фильтра 25, выход последнего одновременно соедин со входами тРетьего формирователя 26 четвертого формирователя 27. Выход трет его формирователя 26 подключен к счетчи дальности 28 с индикатором 30 счетчи дальности. Выход счетчика дальности 28 с единен с блоком развертки дальности и ма штабных меток 34. Выход четверто формирователя 27 одновременно подкл чен на управляющий вход второго окна ра решения 32, на блок развертки 34 дальнос и масштабных меток, на индикатор 35 кр гового обзора, На вход второго окна разр шения 32 подключен эталонный генерат 33, а выход второго окна разрешения соединен со счетчиком времени 29; с инд катаром 31 счетчика времени. Выход перв го блока уплотнения 23 подключен к це обнуления счетчиков, к блоку разверт дальности и масштабных меток 34 и к сл дящей системе азимутальной привязки 3 последняя соединяется с индикатором кр гового обзора 35.Алгоритм определения расстояния стенки полости и значения скорости проб га ультразвукового импульса в жидкости, з ложенный в функциональную схем устройства заключается в следующем. Ос ществляется формирование импульсной и следовательности сигналов интервал ме которыми равен времени Ь прохождени ультразвуком фиксированного расстоянимежду двумя преобразователями, уст новленными в жидкости, заполняющей и лость: Так как начало цикла импульсной последовательности совпадает с моментом посылки зондирующего сигнала, а конец с приходом отраженного от стенки полости сигнала, то 5 в течение этого времени сформируется Иинтервалов Ь. Следовательно йьй.к= ти с точностью до одного интерЧвала ь; Подставив полученное знаение Ь в 10 ранее приведенное выражение 1), находимся 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 исследу. емую полость. Одновременно стандартныйимпульс 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 натриггер разрешения 6 и взво-дит его. Тем самым открывается схема окна разрешения 9, Ультразвуковой ймпульс, прошедший расстояние 1, попадает на акустический.приемник 17 калибратора и преобразуется последним в электрический . сигнал, который усиливается усилителем 13 сигналов калибратора. Усиленный сигнал преобразуется (формируется) вторым формичрователем 12 в стандартный сигнал (по длительности и амплитуде); который через открытую схему окна разрешения 9 поступает на повторный запуск блока акустическогго излучателя 10 калибратора, Одновременно стандартный импульс второго формирователя 12 поступает на вход триггера-делителя 11 и опрокидйвает его, Происходит процесс формирования импульсной последовательности пмеандран интервал между которыми равен времени с и одновременно указанная последователь" ность делится на два триггером-делителем11. Вь 1 ходной сигнал триггера-делителя 11 в виде напряжения типа нмеандри через второй блок уплотнения 20 подается по кабелю в наземную регистрирующую аппаратуру, В момент прихода отраженного ультразвукового импульса на акустический йреобразователь 18 возникает электрический сигнал.После его усилеййя в усилителе отраженных сигналов 4, укаэанный 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. Происходитпрекращений поьвторного запуска блока .акустического излучателя калибратора 10; прекращается Формирование импульснойпоследовательности,и тем самым прекращается Формирование имеандра". Назначен ие ждущего мул ьтиви братора 1исключить опрокидывание триггера раарешения 6 за счет паразитного импульса, возникающего в момент излучения зондируощего сигнала, Это достигается следующемобразом. В момент подачи синхронизирующего импульса на вход схемы задержки 55 этим же импульсом запускается ждущиймультивибратор 1, его выходной сигнал Закрывает схему окйа управления 2. Так какдлительность выходного сигнала ждущегомультивибратора 1 выбирается большей10 суммарнОго времени задержки и длительности зондирующего сигнала, то тем самымисключается срабатывание триггера разрешения б,Как отмечалось ранее, при проведении15 измерений выполняется условиеи1 Ъ, следовательно формирование пмеандра" необходимо выполнить с соблюдением условия по измерению дапьност ивремени с погрешНостью, не превышающей20 величины масштабных единиц 1 и Ь, Предложейной. схемой эта задача реализуется.Так как начало нмеандран совпадает с импульсом запуска, то счетчик дальности ДЬлжей срабатывать по положительному25 перепаду, совпадающим с четными импульсами калибратора. Если зондирующий сигнал пришел после четного импульсакалибратора, то положительный перепад,совпадающий с четным импульсом будет30 просуммировагн счетчиком, а следующийимпульс калибратора - нечетный сформированный от этого четного импульса перебросит выход триггера-делителя в нуль, Йриэтом погрешность измерения дальности35 оказьгвается со знаком плюс, но не болеезначения, а времени при измерении длительности "меандра", по заднему Фронтупоследнего импульса имеет значение - мийус,но не более Ь. Приход зондирующего м 40 пульса после нечетного приводит к следующему; в момент опрокйдьывания триггераразрешения б с учетдмг потенциала инверсного выхода триггера-делителя 11, к кочторым подключены выходы схемы нИи - 8, на45 выходе этой схемы появится импульс, ктарый и перебросит прямой выход тригграделителя 11 на высокий потенциал и тотположительный перепад будет зафиксирован счетчиком дальности, Импуульс кали ра 50 тора от предыдущего запуска установиттриггер-делитель в нуль, Цикл закончен. Из мерение дальности и времелни выполнятсястой же погрешностью, что и в предыдущемслучае, при этом знак погрешности миНус,как при измерении дальности, так и врмени. Как уже отмечалось, перед началом цикпа измерения импульс синхронизации от блока управления 14, поданный на установочный вход триггера-делителя 11 обеСпе 13 1786458чивает формирование "меандра" с положительного перепада,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 нэ следящую систему аэимутальной 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,На первый блок уплотнения 23 с блока управления сквэжинного зонда 14 в каждом цикле измерения приходит импульс синхронизации. 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 1, 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 2 Т подаются через второе окно разрешения 32 на счетчик времени 29, Ко 10 30 35 центратор 38 удерживает на своей поверх 40 ности соединительный кабель 39 и исключа 50 115 20 25 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 дальностии времени ЬП 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 счетчикадальности, мы получим последовательность импульсов соответствующих одному метру, двум метрам и т.д. (при к = 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. 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,Как видно из приведенной конструкции на диске 41 с микрометрической резьбой установлен приемный акустический преобразователь 40, к которому подсоединен соединительный кабель 39, ограждающий ет 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, Укаэанные 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 нагяжения с учетом максимально возможного смещения диска.Зтал 6 нировка аппаратуры ОсущеСтвля- чен ется следующим образом; Нижняя часть 35 скважинного зонДа, где размещается калиб- ,- ний РатоР с пРеДваРительно вывеРнУтымконУС-рач ным наконечником 43 и отвернутой (фи цилиндрической гайкой (фиксатором) 42 (фи фиг,4), помеЩают в сосУД с жиДкостью, ско кле рость распространения ультразвуковых колебаний в которой известна, При этом вду сосуде поддерживается требуемая темпера- пер тура и учитывается реальное атмосферное давление, От внешнего устройства форми эон рования эталонного интервала времени тэ анд запУскаемого импУльсом с выхоДа схемы за- вуе держки 5 клемма "а" Фиг,1) и сформирован- изл ньм стандартным: - импульсом, дл, соответствующим началу эталонного интер ков вала времени Ь, который подается на клем- Ин му "б", осуществляется йеревод схемы в зал режим измерения, Перед эталонировкой яни клеммы ".а" и "б" размыкаются, Вторым изм стандартным импульсом от вйешнего гене го ратора, соответствующим концу эталонного . вал интервала времени Ь подаваемого на клем- ис му "в", которая соединена с входом первого ре формирователя 3, йзмерение прекращает- тел ся. Алгоритм эталонировки акустическогопрофилемера заключается в следующем.Перед началом и после проведения измерений акустические преобразователи калибратора с фиксированными расстояниями 1 к 5между ними помещают в сосуд с жидкостьюс известной скоростью распространенияультразвуковых колебаний, при заданнойтемпературе и стандартном атмосферномдавлении, поддерживают заданную температуру и учитывают отклойение от стандартного атмосферного давления, формируютэталонные интерваль 1 времени с длительностью тэ, равной максимальному значению Ь,сигналом, совпадающим с началом ь, определяют начало цикла многократйого формировайия импульсов, интервал междукоторыми равен времени Ъ прохожденияультразвуковым импульсОм фиксированного расстояния 1 междудвумя преобразователями, а сигналом, соответствующимконцу интервала 1 э прекращают указанныйцикл, по показаниям счетчйков дальности ивремени, путем повторных измерений, еслинеобходимо, изменяют расстояние к до тре.буемого, при этом показания счетчика времени С допустимым отклонением должнысоответствовать значению Ы 2, а отношение показаний счетчйкОь дальности и вре-мени, известной скорости распространения 30ультразвуковых колебаний в жидкости, заполняющей сосуд,По показаниям табло индикатора времени 31 (фиг,2) определяют необходимос 1 ь подстройки эталонного генератора, Если значение времени полученное на табло т,- , то частоту эталонного генератОтэ2ра необходимо повысить и наоборот, если- , то понизить, Путем последовб 1 этельной подстройки добиваютсЪ равенства2Эталбйировка тракта измерения дальйости производится на Основании расчетного значения, Пусть, например, используетСя жидкость со скоростью распространения упругих колебаний 1500 мс, при выбранном значении Ь = 100 мс звуковой импульс пробежит 150 метрова с учетом коэффицЙ- ента 1/2 - 75 метров. При этом на табло времени должно высветиться значение 1 =-- = 50 мс, а на таблоиндикатора тэ 1002 .: 2дальности 75 метров, Если окажется; что . 75 метров; то необхбдимо уменьшить базовое расстояние, что достигается приближением диска к излучателю калибратора, В случае .75 м., тодиск удаляют от излуЧателя в ту или иную сторону, путем последовательных приближений добиваются. равенства 1 = 75 м.Отношение йоказаний дальности и времени при этОМ должно соответствовать знаию скорости ультразвуковых колебанИй идкости, с учетом допускаемых отклоне- , После окбнчания эталонировки, заоиваетс. цилиндрическая гайКа ксатор) 42 и конусный Йакойечник 48 г,4). Перед началом рабочих измерений ммы "а" и "б" (фйг.1) перемыкаются, Предлагаемое устройство обладает слеОщимй техническими преймуществами ЕД ПРОТОИПОМ.В каждом цикле измерения скважиннЬ й д форйирует цуг напряжений типа "Йер", число перепадов которого соответстт расстоянйю от сканирующего учателя до отоажающей стенки, а Фго ятельность - времени пробега ультразбу"ым импульсом указанного расстояния, ыми словами в однбм и том же сигнале ожена информация о времени и расстои, и не требуется, как в прототипе, поСле ерения времени пробега ультразвуковоимпульса передавать временной интеркалибратора, Измерейие дальности Нрипользовании устройства производится в альйом масштабе времени, без дополниьных преобразований и расчетов путем10 15 20 25 30 35 40 45 50 простой индикации числовых значений, что повышает оперативность получения информации и упрощает работу оператора,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, И тем самым исключается погрешность в определении дальности связанные с изменением фронтов этих импульсов за счет помех или других факторов,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.Повышается помехоустойчивость, как за счет понижения час 1 оты измеренного сигнала при делении последовательности на два, что приводит к улучшению условий передачи 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,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.Следует отметить упрощение предложенной аппаратуры по сравнению с прототипом, что облегчает обслуживание.. Формула изобретения1, Акустический профилемер подземных полостей, заполненных жидкостью, содержащий наземную регистрирующую аппаратуру с первым блоком уплотнения, усилителем, блоком развертки дальности и масштабных меток, индикатором кругового обзора, следящей системой азимутальной привязки, фоторегистратором, самописцем с дисковой диаграммой и скважинный зонд, соединенный с наземной регистрирующей аппаратурой кэротажным кабелем и включающий защитный кожух, второй блок уплотнения, блок управления, устройство сканирования с привязкой к магнитному меридиану, датчик угла, вращающийся отражатель, акустический преобразователь, блок возбуждения зондирующего сигнала, усилитель отраженных сигналов, калибратор с акустическим излучателем и приемником, блок возбуждения излучателя калибратора и усилитель сигналов калибратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, оперативности и упрощения профилемера, а также его помехоустойчивости, скважинный зонд дополнительно содержит первый и второй формирователи, триггер разрешения, схему окна разрешения, схему задержки, ждущий мультивибратор, схему окна управления, триггер-делитель, схему И, при этом акустический преобразователь подключен на вход усилителя отраженных сигналов, а выход последнего соединен с входом первого формирователя, выход первого формирователя через схему окна управления подключен на установочный вход триггера разрешения, акустический приемник калибратора соединен с входом усилителя сигналов калибратора, выход последнего подключенна 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 к входу второго блока уплотнения, вход ждущего мультивибратора соединен с блоком управления, а выход - с управляющим входом схемы окна управления; прямой выход триггера разрешения подключен на упрэвлвощий 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 блоком управления, вход схемы задержки также соединен с блоком управления, а выход схемы задержки одновременно подключен на управляющие входы триггера-делителя и триггера 55 разрешения, на входы блока возбуждения излучателя калибратора и блока возбуждения зондирующего сигнала, а выход последнего соединен с акустическим преобразоватвлем, при этом наземная регистрирующая аппаратура дополнительно со- Ч