Комплексно-комбинированный прибор для каротажа скважин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцнапнстнчесинк

Республик

< и 911411

Ф г г (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 07.02.80 (21) 2879563/18-25 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет (51) М. Кл.

G, 01 Ч 1/40//

Q 01Ч 5/00

Рзоудврствеииый комитет

СССР (53) УДК550 83 (088.8) по делам изобретеиий и откритий

Опубликовано 07.03.82; Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 07.03.82 (72) Автор изобретения

Е. А. Аркадьев (54) КОМПЛЕКСНО-КОМБИНИРОВАННЫ11 ПРИБОР ДЛЯ КАРОТАЖА

СКБАЖИН

Изобретение относится к области гес . физического приборостроения и может быть использовано, в частности, при разработке телеизмерительной системы для комплексно-комбинированной аппаратуры акустического, радиоактивного, электрическоS го и других видов каротажа.

При разработке комплексно-комбиниро- ванных приборов для каротажа скважин наряду с такой сложной технической и то технологической задачей, как оптимальное конструктивное совмещение измерительных зондов, необходимо создать тетелеизмерительную систему, осуществляющую передачу измерительной информации

15 с минимальными искажениями.

Телеизмерительная система должна также включать в себя систему yapaweния комплексно-комбинированным скважинным зондом. Такая система независимо от состава комплексно-комбинированного зонда должна осуществлять унравление исполнительными устройствами, работающими в процессе измерения (переключепце зондов, датчиков, запуск импульоных излучателей, изменение масштабов в коэффициенте усиления, включение калибровочных сигналов. и т. a.), а также управлять исполнительными устройствами, работающими в процессе настройки аппа ратуры перед измерениями (управление прижимными устройствами, рычагами профилемеров, изменение зондовых раостояний, включение радиоактивных реперов и т. д.).

Известны комплексно-комбинированные приборы, содержащие в верхней чаоти скважинного зонда блок телеизмерительной системы, к которому от всех датчиков скважинного зонда поступают информационные сигналы, где они преобразуются и передаются через линию связи (каротажный кабель) к наземным преобразующим и регистрирующим устройствам.

Для построения многоканальных телеизмерительных систем в этом устройстве часто используется многожильный кабель.

Это упрощает электронные схемы сква» жинных зондов, так как сигналы с датчи ков могут быть переданы по отдельным жилам. кабеля. (1) .

Однако из-эа взаимного влияния mr налов подобные системы имеют ограни- s ченное применение.

Известен комплексно-комбинированный прибор для каротажа скважин, телеизмерительная система которого расчитана на семижильный каротажный кабель и использует различные виды модуляции.f2).

Однако в приборе не качественно передаются высокочастотные сигналы, например, от акустического зонда.

Кроме того, для передачи информационных -..Игналов от датчиков неорходимо предусматривать в каждом измерительном зонде значительное количество линий связи, которые требуют дополнительных герметичных электровводов, например, для измерительного зонда акустического каротажа. Число герметичных электровводов, которые могут быть размещены в сечении зонда, ограничено и они являются наименее надежными элементами скважинных зондов. Трудно исключить взаимное влияние между этими цепями и цепями питания и импульсных излучателей. 36

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, является устройство для акустических и радиометрических исследований скважин, содержащее в скважинном приборе блок согласования с ли» 33 нией связи (каротажным кабелем), измерительные зонды, датчики сигналов, коммутатор, частотно-импульсный модулятор, управляемый ключ с согласующим трансформатором, шиНу передачи измери- 40 тельной информации и шину управлениясинхронизации, а в наземной части прибора блок управления, блок демодуляций измерительной информации с согласующим трансформатором и регистрирую- 45 шее устройство.

° Это устройство. обеспечивает высокую помехоустойчивостыцэи передаче измери рительной информации и позволяет управлять исполнительными цепями измеритель- о ных зондов 31.

Однако при расширении комплекса измерительных зондов устройство имеет ограниченные функциональные возможности. 55

Нетью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности прибора, 11 4

Поставленная цель достигается тем, что в комплексно-комбинированном прнборе для каротажа скважин, содержащем скважинную часть, соединенную линией связи (каротажным кабелем) с наземной частью, причем скважинная часть состоит из блока согласования с линией связи, шины передачи измерительной информации, шины управления - синхронизации и цепи питания, которые подсоединены к блоку согласования с линией связи, и измерительных зондов, каждый из которых содержит последовательно соединенные датчики сигналов, коммутатор, частотно импульсный модулятор, который через управляемый ключ и первый согласующий трансформатор подсоединен к шине передачи измерительной информации., а наземная часть состоит из блока управления прибором, блока демодуляции измерительной информации с вторым согласующим трансформатором, блока питания и регистрирующего устройства, причем первичная обмотка второго согласующего трансформатора соединена с линией связи, а вторичная — c блоком демодуляции измерительной информации, выход которого соединен с регистрирующим устройством, блок питания соединен че, рез cpeaeoio точку первичной обмотки второго согласующего трансформатора с входом блока управления прибором, первый выход которого. подсоединен к линии связи, а второй - к регистрирующему устройству, s каждый измерительный зонд прибора введены блок преобразования измерительной информации и блок управления зондом, при этом первый вход блока преобразования измерительной информации соединен через коммутатор с датчиком сигналов, второй вход соединен с блоком управления зондом, а выход через управляемый ключ и первый согласующий трансформатор соединен с шиной передачи измерительной информации, вход блока управления зондом соединен с шиной управления - синхрончзации, а выходы соединены с блоком преобразования измерительной информации, коммутатором и управляющим входом управляемого ключа.

Блок преобразования измерительной информации состоит из формирователя сигналов с датчиков и частотно-импульсного модулятора, причем входы формирователя сигналов являются входами блока преобразования измерительной информации, а выход соединен с частотноимпульсным модулятором, выход которого

5 911 является выходом блока преобразования измерительной информации.

На фиг. 1 преаставлена блок-схема устройства, на фнг. 2 - анаграммы, поясняющие его работу.

Комплексно-комбинированный прибор для каротажа скважин содержит в скважинном зонде блок l согласования с линией связи (каротажным кабелем), включающий в себя схему 2 формирова- >о ния синхросигнала, выходной каскад 3, согласующие трансформаторы 4 и 5, схему 6 формирования сигналов. управле, ния - синхронизации, блок 7 питания, шину 8 Hepellaw измерительной v.-s$op- д мации, шину 9 управлений — синхрониза.ции и цепь 10 питания, проходящие че рез все измерительные зонды 11-13 которые включают в себя датчики 14 сигналов, коммутатор 15, блок l 6 пре- щ образования измерительной информации, включающий в себя формирователь 17 сигналов с датчиков для передачи с помощью частотне-импульсной модуляции и частотно-импульсный модулятор 18, 45 управляемый ключ 19, согласующий трансформатор 20 и блок 21 управления зондом. Прибор содержит также линию 22 связи, в наземной части оаппаратуры находятся блок 23 управления прибором, Зэ согласующий трансформатор 24, блок 25 демодуляции, измерительной информации, блок 26 питания и регистрирующее устройство 27.

Блок-схема (фиг. 1) содержит три 35 измерительных зонда;, подключенных к блоку согласования с линией связи, хотя их количество может быть от одного до нескольких.

Комплексно-комбинированный прибор 4О работает следующим образом;

Электрические схемы скважинйого зонда питаются переменным напряжением . частоты 400 Гц (фиг. 2 с ), которое подается от блока 26 питания в назем» 45 ной части аппаратуры, Передача сигналов управления и информации осуществляется синхронно с этой частотой питающего напряжения. Блоком 23 управления прибором вырабатываются сигналы управления

50 (фиг. 26 ) - импульсы с различными частотами заполнения. Комбинация этих импульсов по частоте и длительности, синхронно с частотой питающего напряжения, через линию 22 связи поступает на схе55 му 6 формирования сигналов управления — синхронизации в блоке 1 согласования с линией связи. Далее эти импульсы поступают в измерительные зонды 11411 6

13 по шине 9 управления - синхронизации. В каждом измерительном зонде нм« ходится блок 21 управления зондом, в котором ocyu:åñòâëÿåãñÿ выаеление и дешифрация сигналов управления.

Работа измерителыц4х зондов показана на примере измерительного зонда 13.

Сигналы от датчиков 14 измерительного зонаа через коммутатор 1 5 поступают в блок 16 преобразования измерительной информации на. ахоп формирователя 17 сигналов с датчиков пля передачи с помощью частотно-импульсной моауляции и палее на частотно-импульсный мо аулятор 18. С целью исключения влияния моауляторов apyr на друга через согласующие трансформаторы, между согласующим трансформатором 20 и частотным модулятором 1 8 установлен управляемый

1 ключ 19. Управление коммутатором 15, формирователем 17 сигналов и управляемым ключом 19 осуществляется от блока 21 управления зондом.

Информация в модулированном и преЬбразованном виде от каждого измерительного зонда с временным уплотнением поступает по шине 8 передачи измерительной информации в блок 1 согласования с линией связи и далее через согласующие трансформаторы 5 и 4 выходного каскааа 3, линию 22 связи и согласующий трансформатор 24 -,. в блок 25

Информационного сигнала.

От измерительных зондов, в которых используется временной анализ сигналов, поступает импульс синхронизации через средние точки согласующих трансформаторов 20 и 5 и далее через схему 2 формирования синхросигнала, согласующие трансформаторы 4 и 24 в блок 23 управления прибором, где он выделяется и вместе с информационным сигналом поо/ тупает в регистрирующее устройство 27.

В устройстве могут быть применены частотно-импульсные модуляторы с цент ральной частотой, равной 1 25 кГц. Применяя уавоение частоты при модуляции частоты по этому каналу, могут быть переданы сигналы с частотами от 0 до 50 Гц.

На фиг. 2 (в, г, д. е ) приведены для примера сигналы, которые могут быть переданы каналу телеметрии с применением частотно-импульсной модуляцщь

Сигналы акустического зонда (фиг. 2в) передаются по каналу телеметрии без предварительного преобразования.,На фиг. 2r представлен цифровой двоичный

911

7 сигнал, который может быть передан по каналу телеметрии: B цифровом виде может быть передана информация от зондов радиоактивного каротажа, электрического каротажа и ряда других. S

На фиг. 2д представлен сигнал от зондов электрического каротажа (например, БКЗ). Информация от каждого зонца передается -в виде полусинусоиды регистрируемого сигнала, Но, учитывая 10 большой:.динамический диапазон, он может быть передан с различными масштабами (на фиг. 2ц показано 3 масштаба) .

На фиг. 2е показан сигнал, который может быть передан от восьмирычажного профилемера.

В комплексно-.комбинированном при,боре могут быть использованы вместе с частотно-ймпульсной1 модуляцией и другие виды угловой импульсной модуляции при передаче информационных сигналов, например, фазс -импульсная, широтноимпульсная и их различные комбинации

Основным требованием при этом остает у5 ся совместимость по ряду параметровспектр частот, режим энергопотребления, синхронизация, единые узлы блока согласования и др.

Комплексно-ксмбинированный прибор цля каротажа: скважин выгодно отличается от известных тем,что rtpHMe8eHное в нем техническое решение позволяет значительно расширить комплекс измерительных приборов, функциональные воэмож ности и повысить надежность . Это путь к созданию единой системы совместимых скважинных приборов, дающий возможность гибкого маневрирования комплексом иэмерительных зонцов в соответствии с решаемыми задачами и геологотехническими условиями фоведения измерений в скважинах.

Формула изо бретения

1. Комплексно-комбинированный при5ор для .каротажа скважин, содержащий скважинную часть, соединенную линией связи (каротажным кабелем) с наземной

50 частью, причем скважинная часть состоит из блока согласования с линией связи, шины передачи измерительной информации, шйны управления » синхронизации и цепи питания, которые подсоединены к блоку согласования с линией связи, s измерительных эонцов, кажцый иэ которых содержи последовательно со411 Я единенные датчики сигналов, коммутотор, частотно-импульсный модулятор, который через управляемый ключ и первый согласующий трансформатор подсоединен к шине передачи измерительной информации, а наземная часть состоит из блока управления прибором, блока демодуляции измерительной информации с вторым согласующим трансформатором, блока питания и регистрирующего устройства, причем первичная обмотка второго согласующего трансформатора соединена с линией свяэи, а вторичная - с блоком демодуляции измерительной информации, выход которого соединен с регистрирующим устройством, блок питания соединен через среднюю точку первичной обмотки второго согласующего трансформатора с входом блока управления прибором, первый выход которого подсоединен к линии связи, а второй - к регулирующему устройству, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей прибора и повышения его надежности, в каждый измерительный зонд прибора введены блок преобразования измемерительной информации и блок управления зондом, при этом первый вход блока преобразования измерительной информации соединен через ксммутатор с датчиком сигналов, второй вход соединен с блоком управления зондом, а выходы через управляемый ключ и первый согласующий трансформатор соединен с шиной передачи измерительной информации, вход блока управ леиия зондам соединен с шиной управления - синхронизации, а выходы соединены с блоком преобразования,измерительной информации, коммутатором и управляющим входом управляемого ключа.

2. Прибор по п. 1, о т л и ч а к шийся тем, что блок преобразования

Измерительной информации состоит из формирователя сигналов с датчиков и частотно-импульсного модулятора, причем входы формирователя сигналов являются входами блока преобразования измерительной информации, а выхоц соецинен с частотно-импульсным Модулятором, выход которого является BblxolloM блока преобразования измерительной информации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лаптев В.В.. Филин Н.И. и др.

Агрегатированная система скважинкой геофизической аппаратуры для исследования бурящихся скважин. Сб. Непромыслоg 911411 10 ной аппаратуры. Сб. «Непромысловая геофизика, М., 1978 вып. 8, с. 150.

3. Авторское свидетепьство СССР

2. Мечетин В. Ф. и ар. Некоторые % 655211, «л. Э Ь 01V 5/00, 197S. вопросы разработки компиексной каротаж- i (прототип).

911411

1

1

1

Составитель Н. Журавлева

Техред Ж. Кастелевич Корректор Л. Бокшан

Редакто Т. Кугрышева

Заказ ° 1117/35 Тираж 71 9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений . и открытий

113035, Москва, Ж-35, Ра шская наб., a. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород., ул. Проектная, 4