Способ радиоактивного каротажа

 

Способ радиоактивного каротажа, содержащий измерение и передачу информационных сигналов по каротажному кабелю, включающую изменение коэфиициентов передач канала телеметрии, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния помех, коэффициент передачи канала телеметрии изменяют прямо пропорционально комплексно-сопряженной спектральной плотности информационных сигналов и обратно пропорционально спектральной плотности мощности помех в полосе частот, занимаемой информационными сигналами.

Изобретение относится к радиоактивным способам исследования глубоких и сверхглубоких скважин, при реализации которых измеряемая информация передается по бронированным каротажным кабелям в наземную регистрирующую аппаратуру. Одной из причин снижения точности измерений при радиоактивном каротаже глубоких и сверхглубоких скважин является потеря значительной доли измеряемой информации, передаваемой по каротажному кабелю большой длины (10-15 км) вследствие низкой пропускной способности кабеля, обусловленной узостью его полосы пропускания и значительным уровнем помех. Известен способ передачи информации по каротажному кабелю при котором с целью уменьшения просчетов "мертвое" время канала телеметрии задается специальным формирователем "мертвого" времени непродлевающего типа в скважинном приборе, а учет просчетов осуществляется с помощью корректирующих ингредиентов в наземной панели. Однако указанный способ позволяет устранить потери информации лишь при величине просчетов, не превышающей 20% что недостаточно при длине кабеля, превышающей 5 км. Известен способ передачи информации по каротажному кабелю при спектрометрическом каротаже заключающийся в уменьшении импульсной загрузки, подаваемой в кабель, с сохранением закона изменения амплитуд импульсов. Это достигается введением в скважинный прибор схемы делителя числа импульсов, поступающих с детектора с числом деления l, и линейного пропускателя, пропускающего в каротажный кабель каждый l-ый импульс без искажения его амплитуды. Однако указанный способ приводит к существенному усложнению схемы скважинного прибора, а следовательно, и к снижению надежности аппаратуры в целом. Кроме того, указанный способ передачи не предусматривает мер борьбы с влиянием внешних помех, что существенно снижает точность результатов каротажа глубоких и сверхглубоких скважин. Наиболее близким решением к данному изобретению является способ передачи информации по каротажному кабелю при радиометрии скважин, при котором коэффициент передачи линии связи изменяют таким образом, чтобы он не зависел от частоты в полосе частот, занимаемой спектральной плотностью информационных сигналов. Это позволяет снизить просчеты в канале телеметрии при длине кабеля до 6 км и получить на его выходе временное распределение информационных сигналов, совпадающее с временным распределением на выходе детектора излучений, и повышает точность измерений Однако применение указанного способа при радиоактивном каротаже глубоких и сверхглубоких скважин (глубиной 10-15 км) встречает затруднения, связанные с возрастающим влиянием внешних и внутренних помех (из-за расширения полосы пропускания канала телеметрии) на форму распределения информационных сигналов, а это приводит к значительному росту погрешности в определении конкретного геофизического параметра (в случае спектрометрических исследований погрешности в определении концентраций элементов могут достигать десятков процентов). Особенно заметным влияние помех становится при радиоактивном каротаже сверхглубоких скважин, при которых длина кабеля достигает 10-12 км. Целью настоящего изобретения является уменьшение влияния помех на передаваемую информацию при радиоактивном каротаже глубоких и сверхглубоких скважин. Это достигается тем, что в способе радиоактивного каротажа, содержащем измерение и передачу информационных сигналов по каротажному кабелю, включающую изменение коэффициента передачи канала телеметрии, коэффициент передачи канала телеметрии изменяют прямо пропорционально комплексно-сопряженной спектральной плотности информационных сигналов и обратно пропорционально спектральной плотности мощности помех в полосе частот, занимаемой информационными сигналами. Указанное изменение осуществляют блоком, установленным между выходом каротажного кабеля и входом наземной регистрирующей аппаратуры. Этот блок имеет коэффициент передачи , (1) где К_o const; K₁(jω) коэффициент передачи каротажного кабеля; S^*(jω) комплексно-сопряженная спектральная плотность информационного сигнала; W(ω) спектральная плотность мощности помех, приведенная к входу канала телеметрии; t_o время задержки; ω круговая частота; j мнимая единица. Кроме того, блок имеет линейную амплитудную характеристику в заданном динамическом диапазоне. При таком способе передачи информации на выходе канала телеметрии максимизируется отношение сигнал/помеха. Это происходит за счет компенсации начальных фаз спектральной плотности входного информационного сигнала S(jω) обусловленной прямой пропорциональностью коэффициента передачи канала телеметрии комплексно-сопряженной функции S^*(jω) а также за счет обратной пропорциональности спектральной плотности мощности помех W(ω) При этом обеспечивается подчеркивание тех составляющих спектральной плотности информационного сигнала, для которых интенсивность помехи меньше. За счет увеличения отношения сигнал/помеха существенно уменьшается влияние помех на передаваемую информацию (улучшается энергетическое разрешение) и повышается точность определения конкретного геофизического параметра. На основе предложенного способа выполнен канал телеметрии сцинтилляционного гамма-спектрометра, предназначенного для исследований глубоких и сверхглубоких скважин. Спектральная плотность информационного сигнала в канале имеет вид

где U амплитуда сигнала;
τ постоянная времени анодной цепи блока детектирования;
q время высвечивания сцинтиллятора. Приведенная к входу канала телеметрии спектральная плотность мощности помех имеет вид

где а и b константы, определяемые экспериментально. Предлагаемый способ поясняется чертежом. Активный фильтр 1, состоящий из операционного усилителя J, в цепь отрицательной обратной связи которого включена Т-образная мостовая схема, обеспечивает заданную в (1) частотную зависимость модуля коэффициента передачи блока в целом (используется каскадное включение шести идентичных активных фильтров) в полосе частот, занимаемой информационными сигналами. Компенсация начальных фаз спектральной плотности входных информационных сигналов осуществляется посредством мостового Т-образного фазового контура 2, модуль коэффициента передачи которого тождественно равен единице, а элементы рассчитаны при условии компенсации нелинейности фазочастотной характеристики информационных сигналов. Построенный на основе предложенного способа передачи информации канал телеметрии сцинтилляционного гамма-спектрометра (предназначенного для исследований глубоких и сверхглубоких скважин), состоящий из термоустойчивого скважинного спектрометрического усилителя, каротажного кабеля КГ-3-100-120 длиной 10,5 км и блока, изменяющего коэффициент передачи канала телеметрии, обеспечивает (при U 10В, τ = 1,5·10^-6 с. Θ = 0,25·10^-6 с. a 2,44·10₁₂ рад Гц, l 20·1·10₂₄ рад.Гц) улучшение энергетического разрешения за счет подавления помех в 3,5 раз по сравнению с прототипом. При этом среднеквадратическая ошибка в воспроизведении энергетического спектра на выходе канала телеметрии снижается также в 3,5 раза, в том числе при значениях спектральной плотности мощности помех, достигающих 0,3·10_-6B₂/Гц.

Формула изобретения

Способ радиоактивного каротажа, содержащий измерение и передачу информационных сигналов по каротажному кабелю, включающую изменение коэффициента передач канала телеметрии, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния помех, коэффициент передачи канала телеметрии изменяют прямо пропорционально комплексно-сопряженной спектральной плотности информационных сигналов и обратно пропорционально спектральной плотности мощности помех в полосе частот, занимаемой информационными сигналами.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---