УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН

Полезная модель относится к геофизическим приборам, предназначенным для проведения работ по исследованию скважин методом акустического каротажа.
Известны устройства для акустических исследований скважин, состоящие из скважинного прибора, включающего излучатели упругих колебаний и приемник, канала связи и наземного блока преобразования, обработки и регистрации акустических сигналов (В.Н.Широков и др., Скважинные геофизические информационно-измерительные системы, М. «Недра», с.118-124).
Функциональные возможности известных устройств ограничены областью исследования общих закономерностей распространения упругих волн в скважинах и околоскважинном пространстве, при этом основными измеряемыми параметрами являются скорость распространения волн и коэффициент поглощения энергии упругих волн.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство акустического каротажа скважин, содержащее скважинную часть, состоящую из излучателя акустических колебаний, генератора сложного частотно-модулированного зондирующего сигнала, по крайней мере одного приемника, связанного с усилителем, контроллера, коммутатора сигналов, причем усилитель через скважинную телесистему связи и геофизический кабель связан с наземной частью, состоящей из акустического спецпроцессора и последовательно соединенных усилителя, аналого-цифрового преобразователя, буферной памяти (RU 2096812, G 01 V 1/40, 1996).
Известное устройство позволяет в процессе каротажа скважин программным путем адаптировать свои системы под конкретные задачи и геологические условия и в одном комплексе реализовать режимы работы, соответствующие практически всем известным способам акустического каротажа, что в свою очередь позволяет оптимизировать технологии проведения исследований
Однако известные устройства, направлены в конечном итоге на измерение вышеуказанных параметров - скорости распространения акустических волн и коэффициента поглощения энергии упругих волн, а изменение спектральной характеристики сигнала, считается вредным фактором, с которым ведется борьба как техническими, так и методологическими способами, что снижает качество полученной информации.
В основу настоящей полезной модели положена задача создания устройства для акустических исследований скважин, позволяющего повысить достоверность проводимых исследований за счет использования дополнительной информации о зависимости спектральной характеристики акустического сигнала, приходящего из околоскважинного пространства, от механических и петрофизических свойств горных пород, что повышает уровень качества материала по всему разрезу скважины в любых геологических условиях и, соответственно, упрощает интерпретацию полученных данных.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена блок-схема устройства для акустических исследований скважин.
Устройство содержит скважинную 1 и наземную 2 части.
Скважинная часть 1 содержит излучатель акустических колебаний 3, соединенный с квазиимпульсным генератором линейно изменяющейся частоты зондирующего акустического сигнала 4, по крайней мере два приемника сигнала 5, приходящего из околоскважинного пространства, подключенных через усилитель к аналого-цифровому преобразователю 7, шифратор 8 (преобразователь оцифрованного сигнала в помехозащищенный код), подсоединенный к скважинному модулю телесистемы связи 9, и микроконтроллер 10, причем скважинный модуль телесистемы связи 9 подключен через геофизический кабель 11 к наземной части 2 устройства.
Информационный вход микроконтроллера 10 связан с выходом аналого-цифрового преобразователя 7, а информационный и управляющие выходы - соответственно с входами шифратора 8, квазиимпульсного генератора линейно изменяющейся частоты зондирующего акустического сигнала 4 и скважинного модуля телесистемы связи 9.
Наземная часть 2 устройства состоит из последовательно соединенных наземного модуля телесистемы связи 12, усилителя 13, декодера 14, анализатора спектральных характеристик 15, блока сравнения спектров 16, ко второму входу которого подсоединен блок хранения эталонных спектральных характеристик горных пород 17. Выходы декодера 14 и блока сравнения 16 подключены к информационным входам контроллера 18, управляющие выходы которого связаны со вторыми входами наземного модуля телесистемы связи 12, анализатора спектральных характеристик 15 и блока хранения эталонных спектральных характеристик горных пород 17.
Устройство работает следующим образом.
Микроконтроллер 10 осуществляет управление и синхронизацию работы скважинной части, а именно: запускает генератор 4, с которого сигнал поступает
на излучатель 3. Генератор 4 позволяет формировать квазиимпульсный частотно-модулированный сигнал, перекрывающий все характеристические частоты горных пород данного региона. Сигнал, прошедший через околоскважинное пространство, воспринимается приемниками 5, усиливается усилителем 6 и преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя 7. Микроконтроллер 10 кроме функций управления и синхронизации осуществляет первичную обработку сигнала - вычисляет время задержки распространения акустических волн и амплитудный коэффициент поглощения, а также маркирует информацию об этих параметрах и информацию об амплитудно-частотной характеристике. Шифратор 8 преобразует оцифрованный сигнал в помехозащищенный код. Закодированный сигнал через скважинный модуль телесистемы связи 9 и геофизический кабель 11 передается в наземную часть устройства.
Поступивший в наземную часть сигнал, пройдя через наземный модуль телесистемы связи 12, усилитель 13 и декодер 14 разделяется по соответствующим маркерам на две части. Одна часть сигнала, содержащая информацию о задержке распространения акустических волн и амплитудном коэффициенте поглощения сразу поступает в контроллер 18. Другая часть сигнала, содержащая информацию о спектральных характеристиках сигнала, поступает на анализатор спектра 15, где осуществляется быстрое преобразование Фурье, а затем на блок сравнения спектров 16, где сравнивается с эталонными спектральными характеристиками горных пород данного региона, содержащимися в блоке хранения указанных эталонных характеристик 17.
Сравнение эталонных и полученных спектральных характеристик позволяет повысить информативность акустических исследований скважин, поскольку между механическими и петрофизическими свойствами горных пород и их спектральными характеристиками существует прямая зависимость. Проведенные исследования показывают, что, например, для доломита максимум
спектральной характеристики находится в пределах 2,7-2,9 кГц, а для глины в пределах 3,1-3,3 кГц.
Таким образом, совместное использование информации о скорости распространения волн, коэффициенте поглощения энергии упругих волн и спектральных характеристиках горных пород позволяет с большей достоверностью определять свойства горных пород.