Способ акустического видеокаротажа

Союз СоветскикСоциалистически кРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пп 763828 К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет 6 01 .Ч 1/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО ВИДЕОКАРОТАЖА Изобретение относится к способам геофизических исследований в скважинах, а более конкретно к способам акустического видеокаротажа. 5Известен способ видеокаротажа Щ, заключающийся в сканировании стенки скважины ультразвуковыми импульсами от вращающегося ультразвукового преобразователя, приеме эхо-сигналов,О их усилении и детектировании, передаче видеосигнала по кабелю на поверхность в измерительную панель, его обработке и модуляции яркости луча электроннолучевой трубки ЭЛТработающей в режиме однострочной развертки и регистрации воспроизводимо- го на ее экране изображения на Фотопленку в функции глубины..Известен также способ каротажа . 20 скважин 2, принятый эа прототип и заключающийся в сканировании стенки скважины ультразвуковыми импульсами от вращающегося преобразователя, приеме эхо-сигналов, выделении видеоимпульсов и огибающей их максимальных значений за время одного или нескольких оборотов ультразвукового преобразователя, модуляции яркости свечения ЭЛТ, работающей в режиме 30 однострочной развертки, и регистрации изображения строки на фотопленку в функции глубины.Качество картирования при видеокаротаже зависит от состояния стенки скважины по глубине и по сечению, перпендикулярному оси скважины, степени расцентровки скважинного прибора относительно оси скважины и влияния температурных и гидростатических воздействий на скважинный прибор и скважинную среду.Влияние указанных факторов на качество картирования проявляется в изменении относительного уровня огибающей видеосигнала (контраста) в процессе видеокаротажа. Влияние изменения диаметра скважины, акустических свойств жидкости и горных пород, а также температуры и давления на контраст видеосигнала в функции глубины относится к низкочастотному влияющему фактору и проявляется в виде амплитудной модуляции видеосигнала с частотой, меньшей частоты вращения преобразователя.Влияние изменения диаметра скважины по сечению, перпендикулярному ее оси, наблюдаемого в интервалах желобообразования и при расцентровке прибора, вызывает дополнительную модуляцию видеосигнала с частотой, большей частоты вращения преобразс - вателя.В известном способе выравнивание контраста видеосигнала н процессе видеокаротажа, изменяющегося под влиянием низкочастотных факторов, осуществляют путем специальной обработки видеосигнала, включающей автоматическую нормализацию видеосигнала, автоматическое выравнивание контраста и автоматически регулируемое усилие.После нормализации видеоимпульсов выделяют пиковым детектором низкочастотную огибающую максимальных значений видеосигнала, причем постоянная времени разряда нагрузочной цепи детектора равна или больше одного периода вращения преобразователя. Выделенное таким способом напряжение, несущее информацию об изменениях диаметра скважины.и акустических .свойствах горных пород, регистрируют каротажным регистратором н .функции глубины и, кроме того, используют в качестве автоматически .изменяющегося порогового уровня при амплитудной селекции нормализованных видеоимпульсов, позволяющей выделять только ту часть видеоимпульса, амплитуда которой превышает этот пороговый уровень. Если пороговый уровень селекции фиксирован, то для получения снимков хорошего качества при перемешивании скважиниого прибора от пласта к пласту или изменении диаметра скважины необходимо будет устанавливать другие значения этого уровня. Использование огибающей максимальных значений видеосигнала н качестве управляющего порогового уровня селекции позволяет автоматически выравнивать контрас видеосигнала, огибающая которого модулирована упо.мянутыми низкочастотными влияющими факторами. При этом видеосигнал, амплитуда которого в пределах одного Оборота преобразования становится ниже порогового уровня, не выделяется.Пооле выравнивания видеосигнала по контрасту осуществляют его автоматически регулируемое усилие до уровня, обеспечивающего среднюю яркость свечения строки на экране ЗЛТ. Помимо этих регулировок, используют также регулировку коэффициента ослабления эхо-сигнала на входе скважин- ного усилителя ультразвуковых импульсов.Такой способ акустического видеокаротажа имеет следующий недостаток.В случаях когда модуляция огибающей видеосигнала происходит с частотой, превышающей частоту вращения преобразователя, например при рас- центровке прибора или при исследовании интервалов желобообраэовакия,происходит потеря значительной частиинформации (иногда до 50) иэ-эа клапанирования амплитудным селекторомвидеоимпульсов, огибающая которых 5 затухает ниже порогового уровня селекции, Таким образом, применениеизвестного способа видеокаротажаприводит к потере качестна картирования при сложных профилях сеченияскважины, локальных нарушениях,встенке скважины или расцентровкеприбора. Большой объем предварительных исследований выявил наблюдаемыев массовом порядке интервалы винтообразного желобообраэования, результаты картирования которых трудноинтерпретируются, особенно при поиске трещин на фоне глубоких акустических теней.Целью изобретения является улуч шение качества иэображения в скважинах со сложной поверхностью стенки.Укаэанная цель достигается тем,что в известном способе акустического видеокаротажа, заключающемся нсканировании стенки скважины ультразвуковыми импульсами, приеме отраженных эхо-сигналов, их усилении идетектировании, передаче видеоимпульсов по кабелю на поверхность в изЗ 0 мерительную панель, выделении огибающей максимальных значений видеосигнала, сопоставляют огибающуюмаксимальных значений видеосигналас опорным напряжением, а выходнойсигнал результата сопоставления регистрируют каротажным регистратором ии используют для регулирования амплитуды импульсов излучения ультразвукового преобразователя .таким образом, чтобы огибающая максимальных 40 значений видеосигнала на входе сопоставляющего устройства оставаласьна уровне опорного напряжения, причем модуляцию яркости ЭЛТ осуществляют импульсами, длительность которых 45 пропорциональна амплитудам видеоимпульсов, коэффициент пропорциональности автоматически регулируют напряжением, полученным после выделенияогибающей видеосигнала пиконым детектором с постоянной времени нагрузкидетектора, меньшей или равной 1/8 периода вращения преобразонателя, аамплитуду импульсов излучения регулируют так, чтобы средний уровеньогибающей видеосигнала за указанноевремя оставался на уровне опорногонапряжения.Таким образом, отрицательная обратная связь, охватывающая цепи формирования, преобразования, усиления д 0 ультразвуковых импульсов и видеоимпульсов в скважинном приборе, промывочную жидкость, кабель, блокиобработки видеосигнала в измеритель-,ной панели, поддерживает огибающуюмаксимальных значений видеосигналана входе сравнивающего устройства на заданном уровне, независимо от таких влияющих факторов, как изменения диаметра скважины, акустических свойств жидкости и горных пород, температуры и гидростатического давления. При этом видеосигнал, выделен 5 ный в наземной панели, содержит информацию о состоянии стенки исследуемой скважины в виде модулированных , по амплитуде видеоимпульсов с нижней граничной частотой модуляции, большей частоты вращения преобразователя. Тем самым решена задача оптимального . использования динамического диапазона приемного тракта скважинного прибора, который передает информацию о дефек тах стенки скважины по сечению, а информация о низкочастотных влияющих факторах (кавернообразовании, акустических свойствах жидкости и горных пород ), содержащаяся в выходном сигнале устройства сравнения, регистрируется в функции глубины каротажным регистратором и используется для литологического расчленения разреза.В данном способе модуляцию луча ЭЛТ осуществляют изменением времени свечения элементов строки на экране ЭЛТ. Для этого последовательность видеоимпульсов, модулированную по амплитуде, преобразуют в последовательность импульсов, модулированных по длительности, и используют для модуляции луча ЭЛТ. Такое преобразование информации позволяет исключить нелинейность модуляционной характеристики ЭЛТ и расширить диапазон полутонов, отображаемых с ее экрана на фотоматериал в линейном масштабе.Кроме того, способ позволяет осуществить автоматическое выравнивание контраста по сечению скважины, соэ О дающегося при желобообразовании в открытом стволе, деформации обсадной колонны или расцентрировке скважин- ного прибора. Формула изобретения Способ акустического видеокаротажа, включающий сканирование стенки скважины ультразвуковыми импульсами от вращающегося ультразвукового преобразователя, прием отраженных эхосигналов выделение видеоимпульсов и огибающей их максимальных значений за время одного илй нескольких оборотов ультразвукового преобразо" вателя, модуляцию яркости свечения электроннолучевой трубки и регистрацию на фотопленке в функции глубины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества изображения в скважинах со сложной поверхностью стенки, огибающую максимальных значений видеосигнала сопоставляют с опорным напряжением, а выходной сигнал результата сопоставления используют для регулироваНия амплитуды импульсов излучения ультразвукового преобразователя таким образом, чтобы огибающая максиДля этого выделяют огибающую ви 45 деосигнала пиковым детектором с постоянной времени нагрузки детектора, равной или меньшей 1/8 периода вращения преобразователя, и используют это напряжение для регулирования чувствительности преобразователя информации в обратно пропорциональной зависимости. При этом постоянная времени нагрузки детектора может устанавливаться исходя из следующих . 55 соображений.В простых случаях, например,при наклоне скважинного прибора относительно оси скважины, наблюдаемое сечение ее представляет собой эллипс, 9) вследствие чего будет наблюдаться амплитудная модуляция видеосигнала с частотой, равной 2 М, где й - частота вращения преобразователя. В этом случае постоянную времени на- у 5У грузки детектора устанавливают равной или несколько меньшей 1/8 периода вращения преобразователя.В сложных случаях, когда сечение скважины имеет сложную конфигурацию, частота модуляции огибающей видеосигнала может быть в несколько раз выше, поэтому постоянная времени нагрузки детектора должна быть пропорционально уменьшена.При общем плохом состоянии стенки скважины, например,при осыпании породы или сплошной коррозии в колонне, возникает необходимость поддерживать средний уровень огибающей видеосигна- ла на уровне опорного напряжения, для чего необходимо установить постоянную времени разряда нагрузочной цепи пикового детектора равной или меньшей 1/8 периода вращения преобразователя. В этом случае выходной сигнал сравнения, используемый для регулирования амплитуды импульсов возбуждения преобразователя, будет компенсировать влияющие факторы как по глубине скважины, так и по ее сечению, поддерживая средний уровень огибающей видеосигнала эа 1/8 периода вращения преобразователя на заданном уровне.Таким образом, предлагаемый способ акустического видеокаротажа, включаю" щий в себя автоматическое выравнивание контраста видеосигнала по глубине и по сечению, позволяет повысить качество получаемого иэображения в скважинах со сложной поверхностью стенки, повысить производительность акустического видеокаротажа за счет исключения пробных и повторных съемок и более детально охарактеризовать разрез по стволу скважины.763828 Составитель Э.ВолконскийТехред Н.Граб Корректор М.Шароши Редактор Т.Орловская Заказ 6276/40 Тираж . 649 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мальных значений видеосигнала навходе сопоставляющего устройства оставалась на уровне опорного напряжения, причем модуляцию яркости ЭЛТосуществляют импульсами, длительность которых пропорциональна амплитудам видеоимпульсов, причем коэффициент пропорциональности автоматически регулируют напряжением, полученным после выделения огибающей видеосигнала пиковым детектором с постоянной времени нагрузки детектора,меньшей или равной 1/8 периода вращения преобразователя, а амплитудуимпульсов излучения регулируют так,чтобы средний уровень огибающей видеосигнала за указанное время остЬвался на уровне опорного напряжения.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США В 3369626,кл. 181-5, опублик. 1968.2. Патент США 9 3724589,кл. 181-5, опублик. 1973 (прототип).