Устройство акустического каротажа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соватскик Социалистичвскик Республик(51) М. Кл. 0 01 Ч 1/40I Е 21 В 47/00 с присоединением заявки Ио Государственный ком нтет СССР по делам изобретевнй н открытнй(72) Авторы изобретения В.И. Антоненко и С,Н. Шестаков Южное морское научно-производстввнное геологогеофизическов объединение Южморгеоф(54) УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА Изобретение относится к областигеофизической разведки и может бытьиспользовано при геофизических исследованиях скважин в аппаратуреакустического каротажа,Известна аппаратура акустического каротажа с перемвнной длительностью мертвого времениф в тракте усиления, содержащая скважинныйзонд и наземную аппаратуру, включающую блок стробирования, генератор линейно-изменяющегося напряжения, зарядный ключ, накопительныйконденсатор, селекторной усилитель,блокинг-генератор, катодный повторитель, регулируемый мультивибратори регистратор 11).Однако относительно малая помехоустойчивость вызвана тем, тракт усиления открывается на относительнодлительное время, ограниченное содной стороны концом селекторногостроб-импульса регулируемого одновибратора, и максимально возможнымвременем пробега сигнала от излучателя до приемника с другой стороны.При этом даже при кратковременныхзатуханиях сигнала (что имеет местопри прохождении скважинным зондомкаверн и участков трешиноватых пород) устройство обратной связи так воздействует иа управляемый одно- вибратор, что последний либо на длительное время закрывает селективный усилитель, либо перестает перекрывать фмвртвов время. При этом время восстановления рдботоспособности селекторного усилителя зависит от частоты посылок зондирующих 10 импульсов, от частоты сыгнала и отдлительности интервала упреждения, равного промежутку времени от конца запирающего строб-импульса до пврвого вступления сигнала. В периоды 15 медленного восстановления работоспособности селвктивного усилителя на регистратор поступают недостоверные данные о временном положении первого вступления сигнала.20 Известно устройство, состоящее изблока стробирования, генератора линейного напряжения, зарядного ключа, накопительного конденсатора, регулируемого одновибратора, катодного пов торителя, одновибратора селекции,диФФервнцирукщей ячейки, блокинг-генератора, селекторного усилителя 2.Это устройство уменьшает последствия сильного затухания сигнала, 30 однако,прн затухании сигнала на вре"687432 выделения первого нступления ближнейволновой картины. При этом нсе жеследует иметь н виду, что уровеньпомех, идущих от дальнего приемника, нсе же выше, чем от ближнегоприемника.Все это приводит к тому, чтоустройстно, достаточно надежно следящее за перньщ вступлением ближнейволновой картины, не обеспечиваеттребуемой надежности слежения эапервым вступлением дальней волновойкартины,Целью изобретения является повышение надежности выделения первоговступления дальней волновой картины.Достигается это тем, что в устройство дополнительно введены компенсирующий одновибратор, расширитель импульсов и логическая схема2 И в И, где входы регулированияи запуска компенсирующего однонибрахора соединены с наземной панелью,а выход через Фантастрон соединен сзапускающим входом расширителя импульсов и первым входом логической схемы 2 И-ИЛИ, регулирующий вход расширителя импульсов соединен с наземнойпанелью, а выход - с вторым входомлогической схемы 2 И в И, третий ичетвертый ее входы соединены а противоположными плечами триггера-ка"налон соответственно, а выход логической схемы 2 И-ИЛИ через разрядныйоднонибратор соединен с запускающимвходом зарядного одновибратора иразрежающим входом однонибраторастроба.На Фиг. 1 приведена блок-схемапредлагаемого устройства; на Фиг. 2изображены з.юры импульсов с выходовэлементов устройства.Устройство содержит наземную панель 1 обеспечивающую синхронизациюустройства, усиление приходящего изскважинного прибора сигнала, соответствующие регулировки компенсирующийодновибратор 2, Фантастрон 3, нредстанляижяий собой, в данном случае,генератор импульсов, управляемый напряжением; расширитель импульсов 4устройство, вырабатывающее импульс,длительность которого строго пропорциональна длительности входного импульса, т.е.Ср = К(ргде- длительность импульса расширителя импульсон;К - константа - заданный вручнуюили автоматически некоторыйкоэффициент;1 р - длительность импульса Фантастрона.Кроме того устройство содержит логическую схему 2 И-ИЛИ 5, разрядныйодновибратор б; зарядный однонибратор7, логическую схему И 8, зарядно-раз"рядную схему 9, устройство, имеющее мя болЬшее И периодов захвата первого вступления эта система не обеспечивает, Здесь И численно равно периоду сигнала (т.е. 30-40 мксек), деленному на длительность импульса однонибратора строба.Известно устройство, содержащее зарйдно-разрядные схемы, триггер заряда, одновибратор строба и одно- вибратор разряда, Фантастрон, логическую схему И, нуль-орган, однониб ратор переменной задержки 3), При работе Фантастрон вырабатывает импульс, длительность которого пропорциональна напряжению с выхода заряд- но-разрядной схемы. По заднему Фронту этого импульса запускается одно- вибратор разряда и идет разряд емкости памяти зарядно-разрядной схемы. После однонибратора разряда по его заднему Фронту опрокидывается триггер заряда и начинается заряд емкости2 О нарядно-разрядной схемы. Одновременно с опрокидыванием триггера заряда запускается один из.одновибраторов переменной задержки, а за ним одно- вибратор строба, имеющий короткую длительность, обеспечивающий защиту от помех. В установившемся режиме время разряда равно времени .заряда и состояние зарядно-разрядной схемы не меняется при условии, что токЗО заряда и ток разряда емкости памяти равны друг другу. Это устройство обладает значительной помехоустойчивостью, благодаря короткой длительности одновибратора строба, однако, 35 при кратковременном пропадании .входного акустического сигнала возможен сбой. Этот нид сбоя исключен в описываемом ниже устройстве.Наиболее близким к изобретению 40является устройство, состоящее изодновибратора задержки, генератора,управляемого напряжением, одновибратора строба, триггера заряда, одновибратора заряда, логической схемы И, 45нуль-органа и зарядно-разряднойсхем 4). Сбой при кратковременномпропадании сигнала устранен благодаря таким связям элементов друг сдругом, при которых изменение состоя Ония зарядио-разрядных схем происходило бы только при приходе акустического сигнала. Однако помехоустойчивость всех известных устройств различна при выделении первого вступления ближней и дальней волновых картин. Объясняется это большим путем,проходящим акустической волной отизлучателя до дальнего приемника.Ввиду этого интенсивность волны,пришедшей к дальнему приемнику, мень Оше интенсивности волны, пришедшейк ближнему приемнику. Поэтому приодном и том же уровне помех условиявыделения первого вступления дальнейволновой картины хуже, чем условия687432 конденсатор памяти и ее цепь заряда и разряда (источники токов заряда и разряда), служит для запоминания в вяде напряжения времени первого вступления. По существу является првобраэователем время - в напряжвнив усилитель 10, Формирователь, обеспечивающий обработку сигнала от скважин ного прибора; триггер 11 каналов, обеспечивающий раздельную обработку сигнала ближней и дальней волновых картин; одновибратор 12 строба, разрешающий изменение состояния зарядноразрядной ячейки только по приходу первого вступления. Передний Фронт импульса с его выхода является моментом первого нступления; кабель 13, соединяюций скнажинный прибор с на" земной панелью; излучатель 14 акустических импульсов; ближний приемник 15 акустических импульсон 1 дальний приемник 16 акустических импульсов.На фиг, 2 а и з изображены соответственно, ближняя и дальняя волновые картины, т.е. сигнал на входв усилителя-Формирователя 10 на Фиг.1; б, и - сигналы с выхода усилителя- Формирователя, соответствующие ближ" ней и дальней волновым картинам; в, л - импульсы одновибратора строба 12; г, м - импульсы одновибратора разряда б; д - импульсы одновибратора эаряда 1 е - импульс Фантастрона ж - импульс компенсирующего одионибратора; к - импульс расширителя импульсов. Принцип, устройства основывается на определенной связи между временами прихода сигнала от излучателя к ближчему и дальнему приемникам.Рассмот.:"м в упроценном виде распространение акустической волны от излучателя до приемника. Акустический импульс от излучателя, пройдя по буровому раствору, заполняющему скважину,. достигает стенки скважины и входит н окружаюцую породу. Пройдя по породе расстояние Ь или Ь+ Г и вновь распространяясь по буРовому раствору, некоторая часть излученной акустической энергии достигает ближнего и дальнего приемников и преобразуется ими в электрический сигнал, передаваемый по кабелю в наземную панель, Видно, что часть пути, проходимая волной по буровому раствору как до ближнего приемника, так и до дальнего приемника равны.Обозначим время, затраченное волной на прохождение зтогс пути через , . Путь, проходимый волной по породе до ближнего приемника, равен Ь, а до дальнего приемника - Ь+ Ю и определяется конструкцией скважин- ного прибора.Соответственно время, затраченное волной на прохождение пути Ь, обозначим 1, а пути Ь+с через . Отсюда= кс ь+1 где К Ь определяется конструк цией скважинного прибо 5 ра.Таким образом, время, затраченноеволной на прохождение пути до ближнего приемника,составит Т =+ 1 адо дальнего приемника - Т = 1, +10"фАкустическая волна, пришедшая кближнему приемнику, имеет большую ин"тенсивность, чем волна, пришедшая кдальнему приемнику. Следовательно,время Т, от момента излучения доприхода волны К ближнему приемникуможет быть определено известными устройствами с большей достоверностью,чем гремя Т.Зная конструкцию скважинного при"20 бора, можно определить значение коэффициента расширения нремени 11 - параметр К. Для одной и той же скважины и скважинного прибора время 1 рможно считать постоянным и оно можвт25 быть установлено в процессе предварительной настройки.Предлагаемое устройство осущестнлено на основе изложенных соображений, т.е. при известныхи К иэ 30 меряют время 1, и, умножая его н Краз определяют примерную временнуюобласть, в которой должно появитьсяпервое вступление дальней нолновойкартины.Устройстно работает в статическом режиме, т.е. н режиме, когдаусловия прохождения акустическойволны неизменны от цикла к циклу,следующим образом, Вначале, н первомцикле, должно быть определено времяТ - время от момента излучения акустического импульса до его приходак ближнему приемнику. Синхрониэирующим импульсом от наземной панели,совпадающим с моментом излучения акустического импульса, запускаетсякомпенсирующий одновибратор 2. Онвырабатывает импульс длительностью1 о (Фиг. 2 ж) и задним фронтом запускает фантастрон 3. Длительность им 50 пульса фантастрона равна 1(фиг2 в)и определяется управляющим напряжением от зарядно-разрядной схемы 9.Задним Фронтом Фантастрона запускается расширитель импульсов 4, но 55 триггер каналов 11 разрешает прохож"дение червз цепь 2 И-ИЛИ импульсатолько от Фантастрона, поскольку меряется время Т 1. Задним фронтом импульса Фантастрона, прошедшего через 50 цепь 2 И-ИЛИ, запускаются последовательно одновибратор разряда б и одно,вибратор заряда 7. Импульс одновнбратора разряда б (фиг. 2 г) являетсяразрешающим для одновибратора стро ба 12. Если в течение этого импуль 687432са поступает от усилителя-Формиронателя импульс, то запускается одновибратор строба 12 и н течениеодной части его происходит разрядэарядно-разрядной схемы, а другой -ее заряд фиг. 2 н, г, д) . Импульсодновибратора разряда б выбираетсядостаточно коротким порядка 1015 мк-сек, что повышает помехоустойчивость выделения, первого вступления. Регулирукицее напряжение сныхода эарядно-разрядной схемы пос 1 Отупает на фантастрон и при неизменных условиях прохождения а 1 устичвс"кой волны в породе окно слеженияпервого вступления будет неизменново времени. Если условия изменятсято акустическая волна придет с нв"которым сдвигом но времени по отношению к предыдущему циклу. Импульсодновибратора строба также сдвинется но времени, поэтому время раэряда в заряде эарядно-разрядной схемизменится. Изменится также ев выходное напряжение, воздействующее наФантастрон. Изменится, следовательно, и время импульса Фантастрона 1, 25Результатом всех этих изменений ивоздействия Обратной связи должнобыть новое состояние равновесия системы.При этом установится новое значение выходного напряжения эаряднораз Орядной схемы,и импульса Фантастрона1 4,причем время заряда и время разрядастанут опять равными друг другуТаким образом, определяя время Т 1,мы определяем время 14, равное длительности импульса Фантастрона. Этовремя нам необходимо для определениямомента первого вступления дальнейволновой картины, которов осуществляется во втором цикле.Во втором цикле триггер каналов11 меняет свое состояние. При этом,воздействуя на логическую схему 8,запрещает изменение состояния зарядво-разрядной схемы 9, а воздействуя на логическую схему 2 И-ИЛИ 5, 45разрешает прохожчвнив импульса черезнее только от расширителя импульсов 4,Итак, по синхронизирующему импульсу от наземной панели одновременно 50с опрокидыванием триггера каналов11 запускается компенсирующий одновибратор 2. Длительность его импульса н результате настройки установилась равной времени о Задним Фронтом этого импульса запускается Фан"тастрон 3. Длительность импульсовкоторого задается напряжением с выхода зарядно-разрядной ячейки. Послефантастрона 3 срабатывает расширитель Оимпульсов 4. Длительность его импульса ранна длительности импульса фантастрона, умноженной на заданный постоянный коэффициент, определяемыйпараметрами скважинного прибора. 65 Задним фронтом расширителя импульсов 4 запускается однонибратор разряда б, задающий окно, в котором с большой вероятностью поянляется первое вступление. В данном случае первое вступление дальней волновой картины, т.е. импульс одновибратора разряда б разрешает запуск одновибратора строба 12 от усилителя-формирователя 10 при поступлении волновой картины от снаряда. Таким обра" эом, передний фронт импульса одно" вибратора 12 будет моментом первого вступления.Таким образом, предложенное устройство обеспечинает повышенную надежность выделения первого вступления дальней волновой картины,что исключает пропуск части информации и позволяет более качественно обрабатывать информацию.Предлагаемое устройство будет использовано н измерительной панели акустического каротажа скважин, разрабатываемой по ОКР на 1977-78 г.Формула изобретенияУстройство акустического каротажа, содержащее скважинный прибор с излучателем и приемниками акустических импульсов, связанный кабелем с надежной панелью, к которой парал" лельно подключенй триггер каналов, усилитель Формирователь с цепью регулирования усиления и порога, связанный с одновибратором строба, Фантастрон, последовательно связанные между собой зарядный и разрядный одновибраторы, логическая схема связанная одним входом с разрядным одновибратором, вторым входом с зарядным одновибратором, третьим входом с триггером каналов, четвертым входом с одновибратором строба, и эарядно-разрядная схема, о т л ич а ю щ е е с я твм, что, с целью повышения надежности выделения первого вступления дальней волновой картины, введены компенсирукиций одновибратор,расширитель импульсов, логическая схема 2 И-ИЛИ,гдв входы регулирования из запуска компенсирукицего одновибратора соединены с наземной панелью, а выход через Фантастрон соединен с запускающим входом расширителя импульсов и первым входом логической схемы 2 И-ИЛИ, регулирующий вход расширителя импульсов соединен с наземной панелью, а выход - со вторым входом. логической схемы 2 И-ИЛИ, третий и четвертый ее входы соединены с противоположными плечами триггера-каналов, соответственно, а выход логической схемы 2 И-ИЛИ через разрядный однонибратор соединен с запускающим входом зарядного одновиб687432 НИИ ПИ Заказ 5725ираж 697 Подписное Филиал ППП Патент, Ужгород, ул. Проектная ратора и разрешающим входом одновибратора строба. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Патент СИА Р 3259880,кл. 340-18, опублик, 1965 г. 2. Авторское Р 356609, кл. С 3. Авторское Р 477376, кл. С 4. Авторское 5 Р 577492, кл. С