УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕОАКУСТИЧЕСКИХ ШУМОВ В СКВАЖИНЕ
APPARATUS FOR MEASURING SPECTRAL CHARACTERISTICS OF GEOACOUSTIC NOISE IN WELL

Изобретение относится к геофизике и может использоваться для проведения измерений геоакустических шумов в различных полосах частот, в частности для измерения спектральных характеристик составляющих вектора естественного геоакустического сигнала в скважине.
Известно устройство для измерения геоакустических шумов в скважине (RU 2123711), содержащее три взаимно ортогональных датчика геоакустических сигналов, коммутатор датчиков, последовательно соединенные и подключенные к выходу усилителя блок фильтров, блок выпрямителей, второй коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок приема-передачи, подключенный к каротажному кабелю, а также два гравитационных акселерометра, выходы которых подключены к входам второго коммутатора, укрепленные таким образом, что их оси чувствительности совпадают по направлению с осями чувствительности двух датчиков геоакустических сигналов, направленных перпендикулярно оси скважинного прибора.
Известно также устройство для проведения геоакустического каротажа (RU 2445653), которое содержит три взаимно ортогональных датчика геоакустических сигналов, усилитель, коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь и блок полосовых фильтров.
Недостатком вышеперечисленных устройств является использование каротажного кабеля для подключения измерительного устройства к источнику питания и передачи данных измерений для последующей обработки. Указанный недостаток затрудняет использование данных приборов в скважинах с агрессивной средой (например, при использовании на месторождениях с высоким содержанием сероводорода в скважине). Кроме того, в вышеперечисленных приборах используются полосовые фильтры, которые не позволяют производить измерения с повышенной точностью.
Задача предлагаемого изобретения - создание автономного устройства для проведения геоакустических исследований с повышенной точностью.
Предлагаемое устройство содержит три взаимно ортогональных датчика геоакустических сигналов, коммутатор датчиков, усилитель, микроконтроллер со встроенным быстродействующим аналого-цифровым преобразователем для измерения спектральных характеристик естественного шумового сигнала, SD карту для хранения получаемой информации, коммутатор SD карты для возможности переключения режимов работы по протоколам SPI и ММС, датчик температуры, блок питания, блок контроля напряжения элементов питания, блок сопряжения с персональным компьютером по протоколу СОМ для настройки параметров работы устройства, блок сопряжения с персональным компьютером по протоколу MMC-USB для передачи данных измерений.
На чертеже (фиг.1) изображена функциональная схема устройства.
Устройство содержит: 1, 2, 3 - три взаимно ортогональных датчика геоакустических сигналов ZN, XN, YN, ось чувствительности одного из них ZN направлена по оси скважинного прибора, а двух других - XN, YN - перпендикулярно оси прибора, 4 - коммутатор датчиков, 5 - усилитель сигнала, 6 - микроконтроллер со встроенным быстродействующим аналого-цифровым преобразователем, 7 - блок контроля питающего напряжения, 8 - блок питания, 9 - датчик температуры, 10 - блок сопряжения с персональным компьютером по протоколу СОМ для настройки параметров работы устройства, 11 - коммутатор SD карты, 12 - SD карта, 13 - блок сопряжения с персональным компьютером по протоколу MMC-USB для передачи данных измерений.
Работает устройство следующим образом.
Перед началом измерений с помощью блока 10 сопряжения с персональным компьютером (на схеме не указан) по протоколу СОМ производится настройка параметров работы устройства (очистка энергонезависимой памяти от результатов предыдущих измерений, установка часов реального времени, установка времени начала измерений, длительности измерений, периода дискретизации, определяющего точность измерений, установка режима SD карты и т.д.). При проведении измерений значение сигнала с каждого из датчиков 1, 2, 3 через коммутатор 4, управляемый микроконтроллером 6, и усилитель 5 поступает в микроконтроллер 6, где на встроенном высокоскоростном аналого-цифровом преобразователе (на схеме не показан) производится их оцифровка с заданной частотой дискретизации. Затем полученные результаты измерений с использованием шины SPI сохраняются на SD карте 12. Сигнал датчика температуры 9 также поступает в микроконтроллер 6, обрабатывается и сохраняется на SD карте 12. Для обеспечения энергопитания устройства используется автономный блок питания 8, который содержит заменяемые элементы питания и стабилизатор напряжения (на схеме не указаны). Для контроля состояния элементов питания используется блок контроля питающего напряжения 7, управляемый микроконтроллером 6. После проведения измерений устройство с помощью блока сопряжения 13 подключается к персональному компьютеру (на схеме не указан) по протоколу USB для дальнейшей обработки результатов измерений. При этом коммутатор SD карты 11 устанавливает ее в режим высокоскоростной передачи данных по протоколу ММС.
Использование высокоскоростного, встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя и SD карты для сохранения результатов позволяет получить объем измерений, достаточный для их анализа с повышенной точностью с помощью спектральных характеристик с использованием методики трехкомпонентного геоакустического каротажа.