УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОАКУСТИЧЕСКИХ ШУМОВ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к геофизике и может использоваться для проведения измерений геоакустических шумов в различных полосах частот, в частности, для измерения составляющих вектора естественного геоакустического сигнала в скважине с целью определения местоположения тектонических нарушений в стволе и около скважинном пространстве, движения флюидов, воды, нефти, газа и т.п.
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 выше перечисленных устройств, которые можно принять  в качестве прототипов, является использование каротажного кабеля для подключения измерительного устройства к источнику питания и передачи данных измерений для последующей обработки. Использование специального каротажного кабеля снижает надежность и затрудняет использование данных устройств в скважинах с агрессивной средой (например, при использовании на месторождениях с высоким содержанием сероводорода в скважине). В тоже время, использование скребкой проволоки вместо каротажного кабеля не только обеспечивает автономность измерений, но и снижает вероятность выхода из строя устройства по причине порчи каротажного кабеля. Кроме того, при проведении измерений прибор должен быть подключен к вычислительному устройству, управление которым осуществляет специально обученный оператор, что также повышает затраты на проведение измерений. Таким образом, вышеперечисленный недостаток прототипов не обеспечивает автономности измерений, а также снижает надёжность перечисленных аналогов при использовании их в скважинах с агрессивной средой.
Известны также спектральные и акустические шумомеры, предназначенные для геофизических исследований газовых и нефтяных скважин, которые отличаются небольшими габаритами и могут работать в автономном режиме. Однако в данных приборах в качестве первичных преобразователей акустического сигнала не используются взаимно ортогональные датчики, что не позволяет использовать для проведения исследований преимущества методики трехкомпонентного геоакустического каротажа.
Задача предлагаемого изобретения - создание автономного устройства для проведения геоакустических исследований методом трехкомпонентного геоакустического каротажа. Технический результат - обеспечение автономности и надежности устройства, а также повышение точности измерений за счет учета температуры непосредственно в стволе скважины.
Предлагаемое устройство содержит в скважинном приборе три взаимно ортогональных датчика геоакустических сигналов, коммутатор датчиков, усилитель, подключенные к выходу усилителя блок фильтров, коммутатор частот, блок амплитудного детектора и аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер управляющий работой коммутаторов и аналого-цифрового преобразователя, автономный блок питания, блок контроля питающего напряжения, энергонезависимую память для хранения результатов измерений, датчик температуры предназначенный для непосредственной корректировки результатов измерений, блок сопряжения с персональным компьютером.
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, 6 - блок фильтров, 7 - коммутатор частот, 8 - амплитудный детектор, 9 - микроконтроллер, 10 - энергонезависимая память последовательного доступа, 11 - датчик температуры, 12 - аналого-цифровой преобразователь, 13 - блок питания, 14 - блок контроля питающего напряжения, 15 - блок сопряжения с ПК.
Работает устройство следующим образом.
Значение сигнала с каждого из датчиков 1, 2, 3 через коммутатор 4, управляемый микроконтроллером 9, и усилитель 5 поступает в блок фильтров 6, который разбивает весь диапазон частот, принимаемых датчиками сигналов, на три поддиапазона. Затем с помощью коммутатора частот 7, амплитудного детектора 8 и аналогово-цифрового преобразователя 12, управляемых микроконтроллером 9 сигналы оцифровываются и сохраняются в энергонезависимой памяти 10. Сигнал датчика температуры 11 также поступает в микроконтроллер 9 и сохраняется в памяти 10. Для обеспечения энергопитания устройства используется автономный блок питания 13, который содержит заменяемые элементы питания и стабилизатор напряжения (на схеме не указаны). Для контроля состояния элементов питания используется блок контроля питающего напряжения 14, управляемый микроконтроллером 9. После проведения измерений устройство с помощью блока сопряжения 15 подключается к персональному компьютеру (на схеме не указан) для обработки результатов измерений.
Преимуществом данного устройства является применение микроконтроллера, позволяющего более гибко настраивать периоды опроса датчиков, использование энергонезависимой памяти, использование температурного датчика, позволяющего корректировать данные непосредственно во время замера. Автономность данного устройства позволяет отказаться от применения специализированного одножильного каротажного кабеля в пользу скребковой проволоки, что особенно актуально при использовании на месторождениях с высоким содержанием сероводорода в скважине.