Устройство акустического каротажа Советский патент 1984 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к геофизи ческим методам исследования скважин, а именно к методам акустического каротажа, и как устройство, в котором ийпользован способ энергоп тания комплектов аппаратуры, связа ных между собой кабельными линиями связи, может- быть применено в сист мах телемеханики. Известны устройства акустическо го каротажа, в которых использован способ питания скважинного прибора по геофизическому кабелю с наземно го блока питания, переменным током частоты 50 или 400 Гц по фантомной схеме. В этих устройствах в скважи ном приборе имеется повышающий тра форматор и выпрямитель для заряда накопительной конденсаторной батареи генератора возбуждения электро акустических преобразователей. С целью уменьшения уровня помех возникающих при заряде конденсаторной батареи, используется система синхронизации работы наземного пульта и скважинного прибора с привязкой к сетевого напряжения (пусковые импульсы подаются с наземного пульта на скважинный прибор в моменты перекода напряжения питания Через нуль ) Ц и 23Недостаток этих устройств - необ ходимость иметь в скважинном приборе высоковольтный блок питания и, сист. .iy синхронизации с привязкой к нулю напряжения питающей сети. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство акустического каротажа, состоящее из скважинного прибора, содержащего акустический зонд и бло электроники, в состав которого входят генератор возбуждения излучателей, накопительная конденсаторная батарея, блок управления, усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и связанного со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерения кинематических и динамических параметров упругих волн, высоковольтный источник постоянного напряжения, низковольтный стабилизатор постоянного напряжения и приемный фантомный /трансформатор, При этом в скважинно приборе к первому входу генератора возбуждения излучателей подключена накопительная конденсаторная батарея, а к второму - блок управления, выход усилителя информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора, а в наземном пульте вторичная обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входам блока измерения кинематических параметров Упругих волн, который соединен с блоком измерения динамических параметров упругих волн. По фантомной схеме подается питание с наземного низковольтного стабилизатора постоянного напряжения на шины питания блока управления и усилителя информационного сигнала, а заряд накопительной конденсаторной батареи осуществляется от наземного высоковольтного блока питания по третьей жиле кабеля. При этом упрощается конструкция скважинного прибора (отсутствует низковольтный и высоковольтный блоки питания), повышается надежность работы 32. Недостатком известного устройства является необходимость постоянного использования всех трех жил геофизического кабеля, что затрудняет использование подобного прибора акустического каротажа в составе комплексной аппаратуры, так как при переходе на использование двух жил кабеля необходимо в скважинный прибор вводить относительно сложное устройство - преобразователь напряжения. Цель изобретения - уменьшение уровня помех в информационном канале связи и повышение надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве акустического каротажа, состоящем из скважинного прибора, содержащего акустический зонд и блок электроники, в состав которого входят генератор возбуждения излучателей, накопительная конденсаторная батарея, блок управления, усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и связанного со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерения кинематических и динамических параметров упругих волн, высоковольтный источник постоянного напряжения, низковольтный стабилизатор постоянного напряжения и приемный фантомный трансформатор, при этом в скважинном приборе к первому входу генератора возбуждения излучателей подключена накопительная конденсаторная батарея, а к второму - блок управления, выход усилителя информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора, а в наземном пульте вторичная обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входам блока измерения кинематических параметров упругих волн, который соединен с блоком измерения динамических параметров, упругих волн, в скважинный прибор введен диодный коммутатор, вход которого подключен к средней точке вторичной обмотки фантомного трансформатора, один из выходов

соединен с накопительной конденсаторной батареей, а другой - с шинами питания блока управления и усилителя информационного сигнала, а в наземный пульт введены блок разряда линии связи, два транзисторных ключа и генератор импульсов управления, два выхода которого соединены с транзисторными ключами, включенными соответственно между высоковольтным источником постоянного напряжения, низковольтньи«1 стабилизатором постоянного напряжения и средней точкой первичной обмотки приемного фантомного трансформатора, к которой подключен по отношению к броне геофизического кабеля блок разряда линии связи, вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсов управления.

На чертеже изображена блок-схема устро.йства акустического каротажа.

Устройство состоит из скважинного прибора I, соединенного геофизическим К1абелем 2 с наземным пультом 3.

Скважинный прибор 1 содержит, например, трехэлементный акустический зонд, состоящий из двух магнитострикционных излучателей 4 и 3 и пьезоэлектрического приемника б, и блок 7 электроники,

В состав блока 7 электроники входят генератор 819 ) возбуждения излучателей, накопительная конденсаторная батарея 10, блок 11 управления, усилитель 12(13) информационного сигнала, фантомный трансформатор 14 диодный коммутатор 15.

Наземный пульт 3 включает, кроме (блоков.16 и 17 измерения кинематических и динамических параметров упругих волн, высоковольтный источ|ник 18 постоянного напряжения, подключаемый через транзисторный ключ l9 к средней точке первичной обмот,ки приемного фантомного трансформатора 20, к которой через транзисторный ключ 21 также подключается низковольтный стабилизатор 22 постоянного напряжения. Приемный фантомный трансформатор 20 через две жилы геофизического кабеля 2 соединен с фантомным трансформатором 14 скважинного прибора 1.

Управление транзисторными ключами 19 и 21 осуществляется от генератора 23 импульсов управления. Кроме того, генератор импульсов 23 управления работой блока разряда линии 24 связи.

Устройство работает следующим образом.

При включенном наземном пульте 3 поочередно на выходах каналов гене.ратора 23 импульсов циклически появляются импульсы управления. Допустим, импульс управления появился

на выходе первого канала, к которому подключен транзисторный ключ 19, Транзисторный ключ ly открывается, и на среднюю точку первичной обмотки приемного фантомного трансформатора 20 подается напряжение отрицательной полярности с высоковольтного источника 18 постоянного напряжения, которым через параллельно включенные по питанию жилы геофизического кабеля 2, фантомный трансформатор 14 и диодный коммутатор- 15 скважинного прибора 1 начинает заряжаться накопительная конденсаторная батарея 10. Время подключения выбирается из условия заряда накопительной конденсаторной батареи 10 до выходного напряжения высоковольтного источника 18 постоянного напряжения с учетом максимально возможной длины кабеля, его типа и величины емкости конденсаторов. После заряда накопительной конденсаторной батареи 10 транзисторный ключ 19 запирается, и от генератора 23 импульсов наземного пульта 3 подается импульс включения блока разряда линии 24 связи, закорачивающего линию связи на броню кабеля (земляную шину) со стороны наземного пульта 3. Это необходимо для защиты источников питания и транзисторных к-:ючей 19 и 21 от перегрузок при их срабатывании. При закорачивании линии 24 связи происходит разряд распределенной емкости кабеля, после чего блок защиты линии 24 связи отключается и по второму каналу генератора 23 импульсов подается управляющий импульс на вход транзисторного ключа 21. В этом случае к линии 24 связи оказывается подсоединенным низковольтный стабилизатор 22 постоянного напряжения, которым и осуществляется через фантомный трансформатор 14 и диодный коммутатор 15 подзаряд конденсаторов фильтров параметрических стабилизаторов напржения питания блока 11 управления и усилителя 12 1.13) информационного сигнала, состоящего из предусилителя, включенного на выходе пьезоэлектрического приемника акустического зонда, и усилителя мощности. В блоке 11 управления из переднего фронта этого импульса питания формируется задержанный на время пере ходного процесса в цепях питания усилителя 12 (13) импульс запуска генератора 8 (9) возбуждения излучателей. Происходит разряд предварительно заряженной накопительной конденсаторной батареи 10 на обмотку возбуждения одного из излучателей акустического зонда.

В скважину излучаются упругие колебания, которые, пройдя через исследуемую среду, воздействуют на пьезоэлектрический приемник зонда. К этому моменту напряжения питания устройств усилителя 12 (13) ста билизируется, и усиление выходных электрических сигналов пьезоэлектри ческого приемника акустического зон да и их передача по двухпроводной линии связи на блоки 16 и 17 измерения кинематических и динамических параметров упругих волн наземного пульта 3 происходит в режиме питания стабилизированным постоянным напряжением с низким помех. Длительность импульсЬа питания от низковолйтного стаби5пизатора 22 постоянного напряжения выбирается в общем случае из условия обеспечения работы усилителя 12 (13) информационного сигнала во время передачи по линии связи на наземный пульт 3 полного акустического сигнала. После прекращения импульса управ ления транзисторный ключ 21 закрывается, и от генератора 23 импульсов подается импульс включения блок разряда линии 24 связи. Происходит разряд кабельной линии. Блок разряда линии 24 связи отключается, и снова по первому каналу от генератора 23 импульсов включается транэисТорньлй ключ 19, подключающий высоковольтный источник 18 постоянного напряжения, и цикл работы повторяется. Такой,импульсный режим питания не оказывает влияния на работу блока 11 управления скважинного прибора 1, так как в современной геофизи ческой скважинной аппаратуре импульсные устройства выполнены на элементах микроэлектроники с микромощным режимом токопотребления, поэтому энергии, запасенной в конденсаторе фильтра цепи питания блока 11 управления, достаточно для обеспечения его устойчивого функционирования в паузах (при разряде кабельной линии связи) и во время заряда накопительной крнденсаторной батареи 10. В предлагаемом устройстве акусти ческого каротажа можно использовать любую из существующих систем синхронизации работы скважинного прибора и наземного пульта, предпочтительнее систему синхронизации снизу (со скважинного прибора с передачей времяимпульсного кода признака канала синхронизации по информационной линии связи. Положительный эффект от использования предлагаемого устройства для акустического каротажа заключается в снижении за счет питания импульсами постоянного Напряжения уровня помех в канале связи при передаче информационного сигнала со скважинного прибора на наземный пульт, а следовательно, в повышении качества получаемой геофизической информации. Повышение технико-экономического эффекта достигается за счет сокращения используемых жил геофизического кабеля с трех до двух и повышения надежности работы скважинного прибора.

УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, состоящее из скважинного прибора, содержащего акустический зонд и блок электроники, в состав которого входят генератор возбуждения излучателей, накопительная конденсаторная батарея, блок управления, усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и связанного со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерения кинематических и динамических пар.аметров упругих волн, высоковольтный источник постоянного напряжения, низковольтный стабилизатор постоянного напряжени-я и приемный фантомный трансформатор, при этом в скважинном приборе к первому входу генератора возбуждения излучателей подключена накопительная конденсаторная батарея, а к второму - блок управления, выход усилителя информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора, а в наземном пульте вторичная обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входами блока измерения кинематических параметров упругих волн, который соединен с блоком измерения динамических параметров упругих волн, отличающееся тем, что, с целью уменьшения уровня помех в информационном канале связи и повышения надежности работы устройства, в скважин ный прибор введен диодный коммутатор, вход которого подключен к средней точке вторичной обмотки фан(Л томного трансформатора, один из выходов соединен с накопительной конденсаторной батареей, а другой - с шинами питания блока управления и усилителя информационного сигнала, а в наземный пульт введены блок разряда линии связи, два транзисторных ключа и генератор импульсов управления, два выхода которого соедине ны с транзисторными ключами, вклю00 ченными соответственно между высо00 ковольтным источником постоянного напряжения, низковольтным стабили00 00 затором постоянного напряжения и средней точкой первичной обмотки приемного фантомного трансформатора, к которой подключен по отношению к броне геофизического кабеля блок разряда линии связи, вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсов управления.