Автономный каротажный измеритель Советский патент 1983 года по МПК G01V3/24 

Изобретение относится к области промысловой геофизики и может быть использовано в автономных приборах для каротажа в процессе бурения в электрическом каротаже скважин методами КС и ПС. Известна измерительная схема автономного скважинного прибора, состоящая из питающих и измерительных электродов, электромеханического компенсатора, нуль-органа, аналого-цифрового преобразователя и ферритовой памяти. Этот прибор обеспечивает многоканальную регистрацию геофизической информации в одном масштабе измерений . Недостатками примененной в нём измерительной схемы являются низкое быстродействие, невысокая надежност и малая точность измерений. Известен также многоканальный преобразователь геофизической инфор мации , содержащий схему переключени масштаба, в которую входят преобраз ватель типа код-аналог, модулятор, усилитель, демодулятор, переключатель масштаба и схема управления. В этом устройстве расширение диа пазона измеряемых величин достигает ся переключением масштаба с помощью делителя, установленного на выходе усилителя 2j . Недостатками этого устройства являются низкая надежность, связан, ная с многократным преобразованием информации, и низкая точность, зависящая от конечного сопротивления переключательных элементов. Наиболее близким к изобретению техническим решением является автономный каротажный измеритель, содержащий токовые электроды, подключенные через выходной трансформатор к генератору зондирующего тока, фор мирователь импульсов заполнения, вход которого соединен с дополнител ной обмоткой выходного трансформато .ра, а выход - со счетчиком импульсо заполнения, подключенным к преобраз вателю код-аналог, измерительные электроды, соединенные с первичной обмоткой входного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с первым компаратором, второй вход последнего подключен к пре образователю код-аналог, первый три гер и регистратор, первый вход регистратора соединен с выходом счетчика импульсов заполнения. Принцип его действия основан на том, что измерение производится в крупном масштабе, а при переполнении разрядной сетки счетчика, связанного с матрицей сопротивления, производится переключение в мелкий масштаб посредством устройства переключения (механических или электронных ключей) Щ Недостатками известного устройства являются необходимость в двухкратном измерении параметров при переключении масштаба, что снижает быстродействие схемы, а также использование переключателей во входных цепях, что снижает надежность и точность измерительной схемы. Цель изобретения - увеличение быстродействия, высокой надежности и точности автономного каротажного измерителя. Поставленная цель достигается тем, ЧТО в автономный каротажный измеритель, содержащий токовые электроды, подключенные через выходной трансформатор к генератору зондирующего тока, формирователь импульсов заполнения, вход которого соединен с дополнительной обмоткой выходного трансформатора, а выход со счетчиком импульсов заполнения, подключенным к преобразователю коданалог, измерительные электроды, соединенные с первичной обмоткой входного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с первым компаратором, второй вход последнего подключен к преобразователю код-аналог, первый триггер и регистратор, первый вход регистратора соединен с выходом счетчика импульсов заполнения, дополнительно введены дешифратор кода произведения динамического диапазона на масштаб записи, второй компаратор, второй триггер, первая, вторая и третья схемы совпадений, схема разделения и инвертор, при этом вход дешифратора кода произведения динамического диапазона на масштаб записи соединен с выходом счетчика импульсов заполнения, а выход - с входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом второй схемы совпадений и инвертором, первый вход второго компаратора соединен с дополнителъной вторичной обмоткой входного трансформатора, второй вход подключен к пре образователю код-аналог, а выход соединен с вторым входом второй схе совпадений и первым входом первой схемы совпадений, второй вход которой соединен с выходом инвертора, а выход - с первым входом схемы раз деления, выход второй схемы совпаде ний соединен с входом второго триггера, выход последнего подключен к первому входу третьей схемы совпаде ний, второй вход которой соединен с выходом первого компаратора, а выход соединен.с вторым входом схемы разделения, выход последней соединен с вторым входом регистратора. В связи с введен 1ем дополнительного компаратора одновременно производится измерение сразу в двух масштабах - мелком и крупном, при чем определяющим является измеререние в мелком масштабе. Если измерение в этом масштабе завершается при числе импульсов заполнения счет чика меньшем, чем произведение динамического диапазона на этот масштаб, производится запись числа в крупном масштабе. Если же измерение завершается при числе импульсов в счетчике, большем чем указанное про изведение, производится запись в мелком масштабе. Дополнительный компаратор необходим для проведения измерений в мелком масштабе записи. Дешифратор кода произведения динамического диапазона на масштаб записи необходим для выделения кода, равного упомянутому произведени Первая схема совпадения необходима для выделения момента компенсации в мелком масштабе. Вторая схема сов падения необходима для выделения мо мента компенсации в мелком масштабе за отрезок кода, равный произведени динамического диапазона на масштаб. Третья схема совпадения необходима для выделения момента компенсации в крупном масштабе. Второй триггер служит для.формирования сигнала раз решающего измерения в крупном масшт бе. На чертеже показана измерительная схема предлагаемого автономного скважинного измерителя. Автономный каротажный измеритель включает генератор 1 зондирующего тока, выходной трансформатор 2, под ключенный к токовым электродам 3 и ч формирователь 5 импульсов заполнения, счетчик 6 импульсов заполнения, связанный, с одной стороны, с дешифратором 7 кода произведения динамического диапазона на масштаб записи ;который соединен первым триггером 8 с инвертором 9 и первой 10 схемой совпадения, а с другой стороны - с преобразователем код-аналог 11, соединенным с первым компаратором 12, входным трансформатором 13 и измерительными электродами 1 и 15, второй компаратор 16, вторую схему Т7 совпадений, второй триггер 18, третью схему 19 совпадений, схему 20 разделения и регистратор 21. Измеритель работает следующим образом. Генератор 1 через выходной трансформатор 2 посредством токовых электродов 3 и питает породу зондиру Ьщим током стабильной частоты. На измерительных электродах 14 и 15 образуется разность потенциалов от падения напряжения при прохождении зондирующего тока через породу. Эта разность потенциалов через входной трансформатор 13 подается на первый 12 и второй 13 компараторы. -Соотношение числа витков вторичных обмоток входного трансформатора 13 выбирается равным мелкому масштабу записи m (например 1:5, 1:10 и т.д.). Поэтому на первый компаратор 2 подается напряжение переменного тока в m раз больше, чем на второй компаратор 16J Т.е. первый компаратор 12 находится в цепи измерения с крупным масштабом записи, а второй компаратор 16 - в цепи измерения с мелким масштабом записи. На другие входы компараторов подается компенсирующее напряжение. Для его образования с вторичной обмотки .выходного трансформатора 2 снимается сигнал переменного тока,.который преобразовывается формирователем импульсов заполнения 5 в прямоугольные импульсы той же частоты, поступающие на счетчик импульсов заполнения. На выходе счетчика импульсов заполнения 6 установлен преобразователь 11 коданалог, с которого и снимается компенсирующее напряжение. Амплитуда напряжения на выходе преобразователя 11 код-аналог линейно возрастает по мере заполнения импульсов заполнения счетчика 6.. 5 Сравнение двух измеряемых напряжений (в мелком и крупном масштабах осуществляется одновременно и параллельно. При этом из всей последовательности счетных импульсов, постулающих на сметчик 6 импульсов заполнения, число которых равно динамичес кому диапазону N, выбирается отрезок t числом импульсов, равным , которое соответствует диапазону изме рений в крупном масштабе записи. Например, если измерение проводится в двух масштабах 1:1 и 1:5 и , то . Набор компенсирующего напряжения в преобразователе 11 код-аналог соответственно коду числа в счетчике импульсов заполнения 6 происходит независимо от величины измеряемых параметров и масштаба. Запись числа в нужном масштабе осуществляется выбором соответствующего компаратора и коммутацией его выхода с устройством управления регистратора 21. Тот или иной компаратор выбирается в зависимости от того, произошла к омпенсация на втором компараторе 16 мелкого масштаба на величину отрезка N или нет. Величина отрезка N задается дешифратором 7, соединенным со счетчиком 6 импульсов заполнения. На выходе дешифратора 7 стоит первый триггер 8, который устанавливается в 1 по первому импульсу и опрокидывается в О по М;|-му импульсу. Если на отрезке N-f (пока в первом триггере 8 записана 1) произошла компенсация в мелком масштабе, на выход второго компаратора 16 устанавливается , через вторую схему 17 совпадения опрокидывается в единичное состояние второй триггер 18 и по 7 сигналу компенсации с первого компаратора 12 в цепи крупного масштаба единица через третью схему 19 совпадения и схему 20 разделения проходит на регистратор 21. Это является командой на запись числа из счетчика 6 импульсов заполнения, т.е. происходит регистрация числа с индикацией . крупного масштаба. Если же на отрезке М.,),на выходе второго компаратора 16 нет единицы, т.е. имеет место недокомпенсация в мелком масштабе, при компенсации образуется цепь, сигнал О с выхода первого триггера 8 через инвертор 9 открывает первую схему 10 совпадений для прохождения сигнала компенсации через ту же схему 20 разделения на регистратор 21, т.е. производится запись числа из счетчика 6 импульсов заполнения с индикацией мелкого масштаба. После регистрации очередногочисла из счетчика импульсов заполнения 6 все элементы схемы возвращаются в исходное состояние для проведения последующего цикла измерений. Аналогичные операции могут быть проведены и при измерениях в п масштабах, естественно с применением п компараторов . Таким образом, при выборе масштаба записи не затрачивается дополнительное время, так как образование , в счетчике 6 импульсов заполнения идет непрерывно, не используются какие-либо ключевые схемы в . информационном канале между датчиками и компаратором. Применение изобретения позволяет повысить быстродействие прибора, а также надежность и точность измерений.

АВТОНОМНЫЙ КАРОТАЖНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ, содержащий токовые-электроды подключенные через выходной трансформатор к генератору зондирующего тока, формирователь импульсов заполнения, вход которого соединен с дополнительной обмоткой выходного трансформатора, а выход - со .счетчиком импульсов заполнения, подключенным к преобразователю код-аналог, измерительные электроды,соединенные с первич. ной обмоткой входного трансформатора, ..вторичная обмотка которого соединена с первым компаратором, второй вход последнего подключен к преобразователю код-аналог, первый триггер и регистратор, первый вход регистратора соеI Slfrr,.. - / динен с выходом счетчика импульсов заполнения, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, надежности и точности автономного каротажного измерителя, в него дополнительно введены дешифратор кода произведения динамического диапазона на масштаб записи, второй -компаратор, второй триггер, первая, вторая и третья схемы совпадений, схема разделения и инвертор, при этом вход дешифратора кода про- изведения динамического диапазона на масштаб записи соединен с выходом счетчика импульсов запо.пнения, а выход - с входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом второй схемы совпадений и инвертором, . первый вход второго компаратора соединен с дополнительной вторичной обмоткой входного трансформатора, второй вход подключен к преобразовате/во код-аналог, а выход соединен с вторым входом второй схемы совпадений и первым входом первой схемы совпаде-, НИИ, второй вход которой соединен с ю выходом инвертора, а выход - с перо со вым входом схемы разделения, выход второй схемы совпадений соединен с . VI входом второго триггера, выход последнего подключен; к первому входу третьей схемы совпадений, второй вход которой соединен с выходом первого компаратора, а выход соединен с вторым входом схемы разделения, вы;Ход последней соединен с вторым входом регистратора.