Система передачи данных для буровых скважин Советский патент 1984 года по МПК E21B47/12 

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для использования в система передачи данных для буровых скважин Известно устройство дли передачи информации из скважины на поверхност по кабелю связи fl1. Известна система передачи данных для буровых скважин, содержащая наземную часть с приемниками информации, кабель связи и глубинную часть с одним или несколькими глубинными приборами, каждый из которых выполне в виде корпуса удлиненной формы, в котором установлены блок питания и измерительный элемент со вторичным преобразователем 21. Недостатком системы является труд ность осуществления обмена информаци между глубинными приборами и наземной частью, что снижает ее надежност Целью изобретения является повышение надежности системы. Поставленная цель достигается тем что в системе передачи данных для буровых скважин, содержащей наземную часть с, приемниками информации, кабель связи и глубинную часть с одним или несколькими глубинными приборами каждый из которых выполнен в виде корпуса удлиненной формы, в котором установлены блок питания и из ;ерител ный элемент со вторичным преобразова телем, наземная часть снабжена модемом, процессором, шинами, генератором сигналов специфичных адресов и генератором сигналов универсальных адресов, а глубинная часть снабжена модемом, процессором, шинами и интерфейсными схемами, причем модемы . каждой части подключены к кабелю связи и соответствующему процессору а шины глубинного прибора соединены с процессором и с вторичными преобразователями посредством интерфейсны схем со схемами распознавания специфичного и универсального адреса, подключенных параллельно к шинам, а шины наземной части подключены к процессору и параллельно соединены с приемниками и с генераторами сигна лов специфичных и универсальных адре сов. При этом корпус каждого глубинного прибора выполнен по торцам с электрическими разъемами с резьбовыми соединениями для подключения к кабелю связи или к одному из глубинных приборов. На фиг. 1 представлена системы; на фиг. 2 - схема структуры управляющего сигнала, посьшаемого на глубинную аппаратуру; на фиг.З различные виды модуляции, используемые в системе связи; на фиг. 4 и 5 - структура команды соответственно со специфичным и универсальным адресом; на фиг. 6 - структура информационного сигнала, передаваемого глубинной аппаратурой на наземную; на фиг. 7 - структура слова состояний; на фиг. 8 - глубинная аппаратура и, в частности, канал связи и его соединения с глубинным контроллером и приборами; на фиг. 9, 10, 11 - форма различных сигналов, используемых в системе передачи данных; на фиг. 12 - схема универсального интерфейса в сочетании с прибором; на фиг. 13 - схема глубинного контроллера; на фиг. 14 и 15 - соответственно наземный и глубинный модемы; на фиг. 16 и 17 - блок-схема алгоритма работы для наземного контроллера, работающего в режимах команда-ответ (фиг. 16) и непрерывной передачи (фиг. 17); на фиг. 18 - схема телеметрического датчика согласно изобретению, образующего головную часть глубинной аппаратуры. Схема системы содержит наземную часть 1, кабель связи 2 и глубинную часть 3. Наземная часть 1 содержит модем 4,, процессор (контроллер) 5, шины 6, приемники информации 7 и генераторы В сигналов специфичных или универсальных адресов. Глубинная часть 3 содержит модем 9, процессор 10, шины 11, измерительные приборы с вторичными преобразователями и схемами интерфейса 12. Система передачи данных управляется наземным процессором (вычислительной машиной) и использует кодово-импульсную модуляцию. Процессор (контроллер) 5 - основа системы передачи - преобладает над глубинным процессором 10, является вычислительной машиной. Процессор 5 соединен с внешними устройствами с запоминающим устройством на тороидальных сердечниках, аппаратом магнитной записи и клавиатурой печатающего устройства. Наземный процессор (контроллер) 5 посылает управляющие сигналы на различные приборы, например, для контро-ля истинности или ложности прибора. Как было указано, система связи при меняет только цифровые сигналы. Управляющие сигналы, посылаемые процессором, образованы из двух слов, причем одно слово содержит п битов, где для описываемой формы выполнения п равно шестнадцати. Одно из этих слов содержит или адрес, называемый специфичньт, принадлежащий определенному прибору, или адрес, называемый универсальньш, распознаваемый всеми приборами. Последний позволяет посылку информации на все приборы одновременно. При принятии управляющих сигналов обычно все приборы отвечают, направляя сигнал данных на UiOBepxHocTb после формирования импульсов глубинным модемом 9.. На фиг. 2 схематически изображена структура полного управляющего сигна ла, посылаемого наземной аппаратурой по кабелю на приборы. Исходя из команд 13 и 14, вьздаваемых контроллером 5, наземный модем 4 составляет полный управлякядий сигнал, добавляя к двум словам 13 и 14 слово обнаруж ния ошибок 15 и синхронизирующее слово 16. Следовательно, полный упр ляющий сигнал последовательно ив группе содержит синхронизирующее сл во 16, передаваемое наземным моде- г мом и состоящее из семи битов; две команды 13 и 14,вырабатываемые назе ным контроллером и содержащие по шестнадцать битов каждая; слово обн ружения ошибок 15, передаваемое наземным модемом и состоящее из семи битов. В описанной форме выполнения используется только команда 14, а вторая команда находится в распоряжении оператора системы. Когда по кабелю 2 не посылается никакого управляющего сигнала, наземный модем посылает по кабелю биты со значением 0. Управляющие сигналы, вырабатываемыё наземным контроллером, кодируются согласно форме, изображенной на фиг. ЗА. Биты со значением 1 соответствуют сигналам, имеющим определенный уровень амплитуды, и биты со значением О соответствуют другом уровню амплитуды. Этот код обычно обозначают сокращением NRZL (поп return to zero level). Применение этого кода на уровне передачи по ка белю имеет два недостатка: с одной стороны, передача битов с частотой f вызывает необходимость иметь кабель с полрсой пропускания О С другой стороны, синхронизация затруднена в том случае, когда сигнал содержит последовательность битов с одним и тем же значением 1 или 0. Дпя устранения этих недостатков наземный модем 4 преобразует кодированные сигналы NRZL в кодированные сигналы (biphase mark), как это представлено на фиг. Зв. Этот код отличается изменением уровня в начале и конце каждого бита и изменением уровня в середине каждого бита со значением 1. Благодаря применению этого кода облегчается синхронизация управлякнцих сигналов. Что касается полосы пропускания кабеля, которая должна быть в пределах от О до с тем, чтобы пропускать без искажения сигналы NRZL с частотой f, то можно показать, что она должна f 3f быть в пределах от -я- до у- с тем, чтобы пропускать сигналы с частотой . В описанном примере каждый бит управляющего сигнала имеет длительность 50 МКС. Следовательно, полоса пропускания сигналов NRZL равна 10 кГц, но вследствие изменения уровня в середине каждого бита со значением 1 частота основной гармоники удваивается, т.е. равна 20 кГц. Передача управляющих сигналов с поверхности на приборы осуществляется, следова тельно, без несущей частоты и в количестве 20 кбитов (полоса пропускания 10-30 кГц). Можно отметить, что для предотвращения передачи по кабелю крутых фронтов импульса (прямоугольные сигналы) сигналы можно фильтровать на выходе наземного модема 4, округляя форму сигналов. Управляющие сигналы, передаваемые по кабелю, поступают на глубинный модем 9. Последний выполняет несколько функций. В первую очередь, он должен откорректировать по частоте глубинный генератор,исходя и-з управ-ляющих сигналов, состоящих из сообщенкя В«4-М, посылаемого наземной аппаратурой. -Вследствие исключительно суровых условий внутри скважины (повышенные температура и давление) может действительно произойти уход номинальной частоты глубинного генератора относительно частоты наземного генератора, поэтому необходимо регу лирование по частоте на уровне глубинного модема. Последний содержит с этой целью устройство регулирования, которое может быть известным в -практике под названием VCO (voltag control oscillator). Глубинный модем должен также показывать, имеют ли поступающие на него биты значение 1 или 0. Поступающие на глу15инный модем сигналы иска жены как по амплитуде, так и по шири не. Поэтому глубинный модем восстанавливает форму сигналов, получая прямоугольные сигналы, и градуирует сигналы по ширине, т.е. по продолжительности. Глубинный модем также выявляет синхронизирующее слово уп. равляющего сигнала и проверяет истин ность переданного сигнала с помощью слова обнаружения ошибок. Синхронизирукнцее слово 16 и слово обнаружения ошибок 15 не передаются в глубин ный контроллер 10, передаются только команды. Перед передачей глубинный модем демодулирует кодированные сигналы в эквивалентные кодированные сигналы NRZL (фиг .ЗА). Команды передаются от глубинного контроллера 10 на наземные приборы по каналу связи 2. Как уже было указано, адрес, содержапшйся в командах может быть или специфичным,относящимся к одному прибору, или универсальным. В первом случае речь идет о частном указании, даваемом прибору Именно это происходит каждый раз, ко да результаты измерений, проведенных прибором, транспортируются на поверх ность: прибору дается указание выдат данные, хранящиеся в памяти (регистр со сдвигом), которой он снабжен. На фиг. 4 схематически изображена структура команды 14 (фиг. 2) для случая специфического адреса. Семь 9-15 используются для кодированного адреса прибора. Следовательно, имеется возможность кодировать 27 различных адресов, т.е. применять 27 или 128 различных приборов. Разумеется, это количество приборов очень велико и хорошо показывает вбзможности системы передачи. Бит 8-го разряда является битом контроля истинности, который принимает значение 1, когда соответствующий адресу прибор получает указание на посылку данных. Когда бит контроля истийности имеет значение О, все происходит так, как будто прибора не существует Эта возможность является преимуществом, особенно для выключения из схемы определенного прибора, не мешая другим приборам посьшать свои данные. Бит 7-го разряда является битом инициализации. Бит 6-го разряда, называемый битом последнего прибора, используется для указания данному прибору о том, что он должен посылать обратный сигнал в глубинный контроллер по истечении передачи своего сообщения. Биты от 0-го до 3-го разрядов используются для того, чтобы указать прибору число слов, которое он должен передать.Число слов может меняться от нуля до пятнадцати, так как используются четыре бита. Биты 4-го и 5-го разрядов используются или по усмотрению оПератрра, или для увеличения числа слов, которые долженпослать прибор. Если бит 4-го разряда используется, то максимальное число слов, которое может послать прибор, тридцать одно, и если бит Зто разряда также используется, то максимальное число слов шестьдесят три. . Когда по кабелю посылается управ- i ляющий сигнал, содержащий так называемый универсальный адрес, то последний распознаётся всеми приборами. Управляющий сигнал с универсальным адресом приводит все приборы в своего рода -положениеприема приказа, который последует. Этот приказ посыпается специфическим управляющим сообщением, которое следует за сообщением с универсальным адресом. Последнее сообщение используется для отбора режима работы системы связи. Используется только команда 14, вторая команда 13 не используется и не находитсяв распоряжении оператора в противоположность команде со специфическим адресом. На фиг. 5 изображена структура комйнда с универсальным адресом. Биты от 9-го до 15-го разрядов используются для указания универсального.адреса, т.е. адреса, распознаваемого всеми приборами. В изображенном на фиг. 5 примере этот универсальный адрес имеет значение сто семьдесят шесть в вось меричном коде. Бит 8-го разряда является битом инициализации. Биты 6-го и 7-го разрядов являются битами контроля истинности: когда оба бита имеют значение 1, все приборы одновременно контролируются на истинность, когда

ит 6-го разряда имеет значение О бит 7-го разряда значение 1, все риборы одновременно контролируются а ложность. Это используется в случае поломки, когда для обнаружения неисправного прибора одновременно все приборы приводятся в ложное состо яние, а затем один за другим в истинное состояние для их раздельной проверки. Биты от 0-го и 3-го разряда не используются. Биты 4-го и 5-го раЗ рядов служат для определения режима работы системы связи и выбора способа обмена информацией между поверхностью и забоем.

Система передачи данных по изобретению позволяет в действительности осуществлять несколько режимов работы и два режима передачи данных, называемых полудуплексной и дуплексной связью. Согласно режиму работы команда-ответ наземный контроллер посылает управляющее сообщение на определенный прибор и ожидает ответа от этого прибора перед тем, как послать следующее управляющее сообщение. Этот способ избирается тогда, когда биты 4-го и 5-го разрядов имеют значение О и когда бит 8-го разряда имеет значение 1, Наоборот, в режиме непрерывной передачи данные, идущие от приборов, непрерывно посылаются на поверхность. Режим непрерывной передачи выбирают, давая битам 4-го и 5-го разрядов значение 1, Можно использовать третий режим псевдонепрерывной передачи. Этот режим характеризуется тем, что все приборы одной цепи посылают сообщение через 16,6 мс (запуск, производимый от напряжения питания 60Гц), затем прекращают посыпку. Этот режим избирается приданием биту 4-го разряда значения О и биту 5-го разряда значения 1.. Когда бит 4-го разряда имеет значение 1 и бит 5-го разряда О, команды могут посылаться с поверхности, но приборы не дают никакого ответа.

Данные могут быть переданы в режим полудуплексной связи или в режиме дуплексной связи. Управляющий провод приборов и провод передачи данных на поверхность разделены, При передаче в режиме полудуплексной связи информация проходит по прово- дам неодновременно. Наоборот, в режиме дуплексной связи информация может быть передана одновременно в обоих направлениях, на поверхность и в забой. Изменение способа передачи от режима полудуплексной связи на режим двуплексной связи и наоборот осуществляется просто изменением программирования наземного контроллера, а материальная часть наземной и глубинной аппаратуры остаются без изменения,

Обычно режим работы команда-ответ используется с режимом передачи в полудуплексной связи. Однако возможно использовать режим работы команда-ответ с режимом дуплексной связи, В этом случае наземный контроллер может посылать второе управляющее сообщение в то время, когда прибор отвечает на первое сообщение. Можно показать, что этот режим работы позволяет на полную мощность использовать линию от приборов к поверхности, когда количество передаваемой на поверхность информации больше, .чем количество управляющих сигналов, посьшаемых на приборы (что обычно имеет место),

Когда управляющий сигнал со специфическим адресом передан глубинным контроллером на приборы и один из этих приборов распознал свой адрес, этот прибор посыпает обратно в глубинный процессор 10 сигнал о приеме команды AR, Если контролллер не принимает сигнала AR, он делает вывод, что прибор не сработал или не получил управляющего сигнала, В случае универсальной команды сигнал AR отсутствует; принимается, что эта универсальная команда была распознана всеми приборами. Вместо использования сигнала AR возможно также присоеди нить к каждому прибору схему обнаружения кода ошибки.

Если предположить, что управляющий сигнал достиг прибора или всех приборов, то сигнал данных посыпается на поверхность. Для этого глубинный контроллер запрашивает глубинный модем о генерировании синхронизирующего кода. Затем глубинный контроллер посылает так называемое слово состояний и, наконец; приборы получают приказ на посылку своих данных. Это схематически изображенона фиг, 6, на котором показана структура сообщения, передаваемого глубинной аппаратурой на наземную. Синхронизирующее слово содержит шестнадцать битов вмес то семи для управляющего сообщения на приборы. Это вызвано тем, что информация в одном сообщении, передаваемом на поверхность, может быть больше, чем в сообщении, передаваемом в забое, и -что чем больше битов используется для опознания синхронизиру ющего кода, тем меньше возможность не правильной синхронизации. Слово состояний подробно изображено на фиг.7 Затем следуют данные, поступающие от приборов. Эти данные представлены в форме слов от 1 до п, где в описанном примере п может максимально равняться шестидесяти одному. Каждое слово состоит из шестнадцати битов. Когда работа осуществляется в режиме команда-ответ, данные сообщения исходят из одного прибора. Наоборот, в режиме непрерывной передачи сообщение содержит последователь ность информационных слов, исходящих от последовательного запроса приборов . Кажйый прибор посыпает определенное количество слов и группа слов посланных приборами, образует слова от 1 до п. Так, например, прибор № 1 может послать три слова, прибор № 2 одно слово, прибор № 3 - пять слов и т.д. Наконец, посьшается слово кода обнаружения ошибки. Код ошибки содержит шестанадцать битов, причем пятнадцать битов используются для собственно кода, а один бит для индикации хорошей или плохой работы прибора Если этот бит имеет значение 1, это означает, что прибор правильно послал Обратный сигнал в конце передачи своего сообщения, если это не так, то бит имеет значение 0. На фиг. 7 схематически изображено слово состояний 17 с фиг 6. слог во генерируется глубинным контроллером каждьй раз, когда глубинная аппаратура посыпает ответ. Бит 0-го разря да принимает значение 1, если один или несколько управляющих сигналов приняты с ошибками. Бит 1-го разряда указывает на то, что вьш1е или ниже уровень управляемого сигнала порога определенной амплитуды. Бит 2-го разряда указывает на то, что не был ли распознан адрес одним или несколькими приборами, следовательно, не был ли передан сигнал AR. Бит 3-го разряда принимает значение 1, если сообщение было правильно. Биты 4-го и 5-го разрядов используются для воспроизведения примененного режима работы, например режима команда-ответ или режима непрерывной передачи. Бит 6-го разряда используется для указания принята ли универсальная команда., Длина сообщения, посылаемого глубинной аппаратурой, указывается битами 7-12-го разряда. Следующие биты 13-го и 14-го разрядов не используются. Бит разряда 15 указывает на хорошую или плохую работу системы: он указывает, что по меньшей мере один из битов 0-го, 1-го и 2-го разрядов извещает об ошибке. Таким образом, оператор немедленно оповещает о плохом или хорошем функционировании системы, справляясь о состоянии бита 15-го разряда. На фиг. 8 схематически изображено соединение приборов с каналом связи (изображено только два прибора, но в действительности можно подсоединить гораздо большее их количество). На фиг. 8 видно, что каждый прибор 12 схематически изображен в виде трех различных частей: часть 18, которая представляет собой собственно прибор, например датчик давления, датчик радиоактивности или акустический датчик часть 19, имеющаяся в каждом приборе, например электронная схема, связанная с датчиками, и универсальный интерфейс, соединенный с каналом связи (шины) 11. Этот интерфейс, идентичный независимо от типа прибора, позволяет соединить любой прибор с каналом связи, если информация, выдаваемая прибором, представлена в цифровой форме. Таким образом, достигается стандартизация соединений приборов глубинной аппаратуры. Сигналы, выдаваемые собственно приборами, имеют обычно аналоговую форму, в то время как интерфейс обрабатывают только сигналы в цифровой форме. Поэтому необходим аналого-цифровой преобразователь в каждой специфической части прибора или на входе каждого интерфейса. Собственно прибор 18 соединен со специфической частью 19. Универсальный интерфейс 20 соединен непосредственно с прибором 18, что позволяет осуществлять непосредственную передачу информации, когда нет необходимости пропускать ее через специфическую часть 19. Эти соединения служат для контроля или управления собственно прибором: например, они используются для команды на открытие лапы или лап прибора, когда последний снабжен лапами. или для подачи электрического тока. Информация, посылаемая прибором в фор ме датчика, проходит от прибора 18 на специфическую часть 19 по соединению 21. Эта информация, обычно относит ся к измерениям физической величины или величин, проводимым прибором 18 Но она может относиться и к самому прибору, например его состоянию. Речь может идти, например, об открытом или закрытом состоянии лапы прибора. Посылаемая прибором 18 информация транспортируется от специфической час ти 19 на универсальный интерфейс 20 по соединению 22. В специфической час ти 19 сигналы претерпевают соответствующую электронную обработку, например усилие, формирование импульсов и др. Это обычная обработка в известных в настоящее время коротажных зондах и не требует подробного описания Кроме того, информационные сигналы в аналоговой форме преобразуются в цифровую форму обычным аналого-цифровым преобразователем. . Глубинный контроллер 10 присоединен к каналу связи 11 так же, как и приборы. С точки зрения передачи данных контроллер рассматривается как прибор. Следовательно, контроллер содержит универсальный интерфейс 20 и собственно контроллер 24. Контроллер связан с приборами каналом связи.11..Канал связи (шины) 11 состоит из пяти электрических проводов. Конец канала адаптирован с характеристическим сопротивлением схемы с помощью сопротивлений 25, соединенных с массой. Глубинная аппаратура должна быт малогабаритной и поэтому для канала связи использовано только пять 26-30 проводов. Первый провод 26 транспортирует управляющие сигналы D. Donnec (D.D) и нисходящие синхронизирующие импульсы D. Horloge (D.H) с частотой 20 кГц. Затем сигналы, перед которыми стоит буква D, передают ся от наземной аппаратуры на глубинную и обратно; сигналы, перед которыми стоит буква и, передаются от глубинной аппаратуры на наземную. Видно, что управляющие сигналы и синхронизирующие импульсы транспорти руются по одному проводу. Второй про вод 27 выделен для сигналов AR, посы лаемых универсальными интерфейсами 2 когда они распознали свои адреса. Третий провод 28 используется для передачи на поверхность данных U. Donnees (U.D)-, исходящих от приборов. Количество данных, передаваемых от глубинной аппаратуры на наземную, обычно больше управляющих сигналов, передаваемых от наземной аппаратуры на глубинную, т.е. информация, которую нужно передать на поверхность, значительно больше информации, которую нужно передать в скважину. Поэтому частота передачи должна быть больше для пересылки информации из скважины на поверхность (40-80 кГц), она .почти соответствует верхнему пределу передачи сигналов по кабелю без искажения. Синхронизирующие импульсы с частотой. 80 или 40 кГц вырабатываются генератором, встроенным в глубинном модеме. Генератор может быть независимым или связанным с генератором импульсов с частотой 20 кГц размеп1енньм на поверхности. Когда закончен цикл выбора приборов, на пятый провод 30 канала связи посылается обратный импульс Retour (возврат) для оповещения глубинного контроллера. В режиме непрерывной передачи прибор, посылающий сигнал Retour (возврат), размещен последним в схеме приборов, передающих данные. Последним прибором в схеме является тот, который принял команду, в которой бит шестого разряда принял значение 1 (см. фиг. 4). В режиме непрерывной передачи импульсы иН пересылаются последовательно от одного прибора к другому. Эти синхронизирующие импульсы являются в некотором роде сигналами выбора. Каждый прибор содержит в интерфейсе запоминающее устройство, в котором хранятся данные. Импульсы UH позволяют переслать содержимое памяти на наземную аппаратуру, причем синхронизирующий импульс запускает передачу бита информации. Емкости запоминающих устройств, фактически регистров сдвига, небольшие и позволяют хранить лишь небольшое число слов на прибор. Полный цикл -выбора, осуществляемый передачей данных приборов по кабелю, соответствует Последовательности п слов, содержащих каждый по 16 битов (фиг. 6). Когда передана информация последнего прибора, т.е. в конце цикла выбора, этот последний прибор посьшает на контроллер сигнал Retour (возврат). Этот сигнал позволяет ввести в запоминающие устройства приборов

новые данные и подать импульсы на вход первого прибора, таким образом, система готова к следующему циклу выбора.

В режиме команда-ответ на определенный прибор посьшается специфичес- . кий управляющий сигнал. Затем содержимое памяти этого прибора посьшается в кабель и транспортируется в контроллер. Когда содержимое памяти передано полностью, прибор посыпает сигнал JQ Retour (возврат) для оповещения глубинного контроллера; запоминающее уст ройство может принижать новые данные. Для передачи на поверхность другой информации того же прибора или друго 5 го прибора наземный контроллер должен вновь послать Специфический управляющий сигнал.

На фиг. 9 изображены кодирование и декодирование информационных (ynpaB ляющих) и синхронизирующих сигналов, посылаемых от наземной аппаратуры на глубинную. При рассмотрении фиг. 3 уже было указано, что сигналы, передаваемые наземным модемом на глубинный модем, представляют собой кодированные . сигналы В{5-М 50. Они содержат информационные и синхронизирующие сигналы. Глубинный модем восстанавливаеТВ отдельности форму информацион ных и синхронизирующих сигналов, изо раженных на фиг. 9 соответственно D. Horloge (DH) и D. Donnl.es (D,D). Эти типы сигналов посылаются в глуби который снова преобр ный контроллер, в единый сигнал, обозначензует их ный D. Signal (DS), который посылает ся по проводу 26 канала связи, соеди няющего приборы с глубинным контроллером. Объединение двух сигналов про изводится с целью экономии одного провода в канале связи. Объединение подчиняется следующим правилам если DD 1 и DH 1, то D + 1. Если DH О, то D 0. Если DD О и DH 1, то D 1. Следовательно, сигнал D может быть трех уровней +1, О и -1, как иаображено на фиг. 9. Интерфейсы, исходя из сигнала DC, восстанавливают синхронизирующие и информационные сигналы. Сигнал DS мог подвергнуться значительному иска жению и, поступая в интерфейсы, може (иметь форму, аналогичную изображенной на фиг. 9 D. Signal FiPtre.Ин терфейсы располагают двумя пороговьм величинами -ь 2 фильтрации сигнала DS. Таким образом восстанавливают информационные и синхронизирующие сигналы, как показано на фиг.9 D. Donnees Rest и Horloge Rest. Видно, что отсутствие синхронизирующих сигналов совпадает с отсутствием информационных слов.

Управляющий сигнал содержит максимально два слова по шестнадцать битов каждое. Следовательно, максимальная длина сигнала D. Donnees Rest составляет тридцать два бита, т.е. тридцать два импульса D. Xorloge Rest. Когда на интерфейсы поступает сообщение, они отсчитьшают тридцать два синхронизирующих импульса и в конце посылают предупредительньй сигнал, как изображено на фиг. 9. Это в некотором роде самообнаружение конца сообщения. Пщинятое слово объявляется истинным. если оно содержит тридцать два бита. если это не так, то оно не учитывается интерфейсом. Синхронизация сигналов, поступивших на глубинное оборудование, показана на фиг. 10. Уже было упомянуто, что управляющие сигналы, кодированные в виде В{5-М для транспортировки по кабелю между наземной и глубинной аппаратурой, декодируются глубинным модемом для восстановления формы синхронизирующих и информационных сигналов, изображенных на фиг. 10 под обозначение MD. Horloge (MDH) и MD Donnees (MDD), причем MD обозначает .нисходящий модем. Когда глубинный модем распознал синхронизирующее слово управляющего сигнала (обозначение 16 на фиг. 2), он выдает сигнал Message (сообщение), соответствующий логическому состоянию 1 в течение тридцати двух синхронизирующих импульсов (длина двух команд по щестнадцати битов каждая). Начало сигнала Message, обозначенное на фиг.10 цифрой 31, соответствует концу обнаружения синхронизирующего кода, сдвинутого, однако, вперед на четверть периода синхронизирующего импульса. Конец 32 согласно Message запаздьшает также на четверть периода синхронизирующего импульса. Глубинный модем проверяет истинность поступившехо управляющего сигнала, анализируя код ошибок 14 (фиг 2) Если модем обнаруживает ошибку, он вьщает сигнал Erreur (ошибка) 33. Сигналы Message и Erreur посылаются на глубинньй контоллер, который пропускает сигналы MDH только в том случае, если сигнал Message в логическом состоянии 1 и если сигнал Erreur в логическом состоянии 0. Так получают в самом глу бинном контроллере сигнал DH 34. Таким же образом в глубинном контроллере вырабатываются сигналы DD 35, если сигнал Message в логическом состоянии 1 и если сигнал Erreur в логическом состоянии 0. На фиг. 11 показана синхронизация различных сигналов для передачи данны от глубинной аппаратуры на наземную. Синхронизирующие импульсы с частотой 40 или 80 кГц, служающие для выбора приборов, выдаются глубинным мoдe.мoJM и изображены на фиг. 11 -обозначением ми. Horloge (мин), где MU обозначает модем на поверхность. Диалог между глубинным модемом и глубинным контроллером осуществляется с помощью сигналов Emission (посыпка) и Ргеfa Emettre (готов к посыпке), изображенных на фиг. 11 цифрами 36 и 37. Сигнал Prefa Emettre посылается на глубинный контроллер глубинным модемом, когда последний готов к передаче данных на поверхность. Сигнал Emis-sion посылается глубинным контроллером на глубинньш модем, когда глубинный контроллер располагает данными для передачи на поверхность. В режиме работы команда-ответ сигнал Emission приводится Б логическое состояние О в конце каждого сообщения, направляемого на поверхность. В режиме непрерывной передачи сигнал Emission приводится в догическое состояние 1 сигналом Retour. Глубинный модем оповещен о том, что данные необходимо транспортировать на поверхность с принятием сигнала Emission 1. В этом случае глубинный модем генерирует синхронизирующий код (38 на фиг. 6), затем посылает на глубинный коллектор сигнал Pret i Emettre 37 Синхронизирующие импульсы UH 39 посы лаются контроллером на приборы для выборки данных. Сигналы UIl, выдаваемые глубинным контроллером, не что иное, как сигналы MUH, выдаваемые глубинным модемом, когда сигнал Emission 9. логическом состоянии 1 и сигнал Pr&t Eraettre в логичес ком состоянии 1. Выбранные синхронизирующими импул сами приборы посылают свои данные в канал связи. Эти данные поступают на модем через глубинный контроллер. Он представлены на фиг. 11 сигналом ;MUD 40. Видно, что данные приборов выбираются задними фронтами синхрони зирующих импульсов 39. Когда сообщение передано, вьщается сигнал Retour 41. Глубинный контроллер генерирует сигнал подтверждения возврата 42, когда он принимает сигнал Retour 41. Наземная аппаратура соединена с глубинной аппаратурой с помощью обычного многожильного кабеля (в описанном примере вьтолнения собственно кабель состоит из семи электрических проводов). Электрический ток питания для глубинной аппаратуры подается в забой по иным проводам кабеля, отличающимся от проводов, используемых для транспортировки данных. Однако электрический ток питания может проходить в тех проводах, по которым передается информация. В этом случае на входе глубинного модема необходимо использовать фильтр. Этот кабель обычно используют в большинстве каротажных операций. Со ссылкой на фиг. 3 упомянуто, что управляющие сигналы, выдаваемые наземным контроллером, кодируются в виде NRZL. Наземный модем преобразует эти сигналы в кодированные сигналы В«5-М (фиг. ЗА и ЗВ ). Сигналы передаются по кабелю от наземного модема на глубинный модем. Модуляция, используемая для передачи информационных сигналов от приборов на поверхность, является фазовой модуляцией известного типа, называемого PSK. Можно отметить, что модуляция для управляющих сигНалов не использует несущей частоты .в противоположность модуляции PSK для информационных сигналов приборов. В соответствии с кодом KRZM (поп return to zero mark) уровень сигнала не принимается в расчет, так как биты 1 представлены в виде изменения уровня в одном или другом направлениях (увеличение или уменьшение уровня) и биты О представлены в виде отсутствия изменения уровня. Кодированные сигналы -PSK в действительности являются сигналами, полученными с помощью несущей волны (80 кГц), модулированной кодированными сигналами NRZM по двум фазам для модуляции .с частотой 40 кГц или по четырем фазам для модуляции с частотой 80 кГц. Модуляция PSK позволяет для данной 1710 полосы пропускания передавать максимальное количество информации. Информационные сигналы, посыпаемые приборами, кодируются в виде NRZL. Эти сигналы глубинным модемом преобразуются в код PSK и затем передаются по кабелю на наземный модем Последний снова преобразует код PSK в код NRZL. На фиг. 12 схематически изображен универсальный интерфейс, обозначенны на фиг. 8 цифрой 20. Этот интерфейс содержит пороговую схему со значениСхема преобразует + 2 . 2 сигнал DS в сигнал DH и в сигнал DD (см. фиг. 9). Оба эти сигнала поступают на вход схемы распознавания адреса 42, которая может быть обычной декодирующей схемой. Эта схема вьщае сигнал на вход 43 схемы выборки адре са 44, когда адрес интерфейса распоз нан схемой 42, и сигнал на вход 45 универсальной схемы 46, когда интерфейс распознал универсальный адрес. Схема 42 выдает также сигнал AR. Схе ма выборки адреса 44 запоминает сигнал DD, поступающий на ее вход 47, когда в сигнале DS содержится специфический адрес, и универсальная схем 46 запоминает сигнал DD, когда в сиг нале DS содержится универсальный адрес. Универсальный адрес и специфический адрес интерфейса,т.е. адрес прибора, избираются путем соединения прово дами схемы распознавания адреса 42. Схема выборки адреса 44 и универсальная схема 46, составляющие запоминающую часть интерфейса, могутбыть, например, буферными регистрами последовательно-параллельного действия. Содержимое счетчика 48 приводится к величине, соответствующей длине сообщения, которое необходимо передать на поверхность (биты от 0-го до 5-го разряда на фиг. 4). Для этого логические состояния битов от 0-го .до 5-го разряда поступают на входы 49 счетчика 48. Эти логические состояния вошли в счетчик, т.е. длина сообщения учтена, когда схема ответа 510 посыпает сигнал на вход 51 счетчика. Счетчик принимает синхронизирующие импульсы иН на входе 52. Когда его содержимое достигает нулевой величины, он посылает сигнал на вход 53 схемы ответа 50 таким образом, что эта схема выдает сигнал Retour (возврат). 2 18 Как показано на фиг. 8 и 12, интерфейсы могут принимать или посылать сигнал Retour (возврат). Действительно, сигнал Retour (возврат) посылается интерфейсом в конце сообщения, т.е. когда содержимое счетчика 48 равно нулю. Этот сигнал принимается, с одной стороны, контроллером, который оповещает об этом глу-бинный так, что последний заканчивает свое сообщение посылкой слова ошибки (54 на фиг. 6) и, с другой стороны, другими интерфейсами таким образом, что они не передают данные в канал связи, пока посылающий интерфейс не закончил свою передачу. Это осуществляется при разрешении в схеме ответа 50 передачи данных от клеммы UD (вход) на клемму OD (выход) только в том случае, если сигнал Retour (возврат) принят на клемме Retour (возврат) схемы 50. Все же для того, чтобы телеметрическая система не прекратила свою работу, когда интерфейс, послав свои данные, не сигнал Retour (возврат), например при неисправности интерфейса, контроллер посылает сигнал Retour (возврат) в конце отрезка времени, соответствующего максимальной длине сообщения, которое нужно передать. Эта длина определяется битами 7-12 (фиг. 7) слова состояний, вырабатываемого глубинным контроллером. Регистр Echo (эхо) 55 представляет собой регистр сдвига, позволяющий возвратить на наземную аппаратуру команду 14 (фиг. 2) из шестнадцати битов, когда сигнал появляется на выходе Echo (эхо) схемы выборки адреса 44, что соответствует на фиг. 4 логическому состоянию всех битов 0-3 или 0-5, указывая на длину сообщения. Регистр Echo (эхо) принимает синхронизирующие импульсы иН на входе 56. Возврат на поверхность осуществляется тем, что это слово из шестнадцати битов подается параллельно на шестнадцать входов 57 регистра 55., когда поступающий от схем 44 сигнал Echo (эхо) приходит на его вход 58. Слово из шестнадцати битов, содержащееся в регистре 55, восстанавливается в форму последонательного действия на выходе 59 регистра 55 и подается в схему ответа 50, которая посыпает его на поверхность через свою клемму UD (выход). Регистр Echo (эхо) используется для проверки нормальной работы систем связи путем контроля согласования команды, посланной наземной аппаратурой, с командой, принятой (эхо) наземной аппаратурой. Схема ответа 50, осуществляющая уплотнение данных, посылаемых приборами, может быть выполнена в виде обычной схемы уплотнения в сочетании с логической схемой контроля посылки данных в канал связи. Выходной сигнал DWDT схемы выборк адреса 44 позволяет ввод данных, содержащих в схеме выборки адреса 44, в регистр сдвига последовательно-параллельного действия (не показан), с целью временного хранения в памяти второй команды 13 (фиг. 2), находяще ся .в распоряжении оператора. Выход DWCK схемы выборки адреса 44 вьщает синхронизирующие импульсы DWCK, позв ляющие управлять внесением команды 1 в память регистра сдвига. Форма и синхронизация импульсов DWCK изображены на фиг. . Когда оператор не ис пользует комннду 13, регистр сдвига не нужен, в противном случае он необ ходим. Сигнал инициализации 1п1 вьвдается универсальной схемой 46 на специфическую часть 19 прибора, с одной сто роны, когда система связи запущена, и, с другой стороны, когда бит 8-го разряда команды 14 имеет значение 1. Сигнал инициализации может быть такж использован, например, для установки на нуль указанного дополнительного регистра, используемого при случае оператором для внесения второй коман ды 13 в память. Сигнал истинности Val появляется на выходе Val, когда интерфейсу дано разрешение на посылку данных. Сигнал Val подается в схему ответа 50. Этот сигнал выдается .схемой 60 истинности принимающей на два входа сигналы VaE и VaS-2 Сигнал VaB посылается схемой выборки адрс са 44, когда бит 8 в специфической команде находится в логическом состоянии 1 (фиг. 4). Сигнал Va22 выдается универсальной схемой 46, когда в универсальной команде биты 6 и 7 одновременно находятся в логических состояниях 1. Сигнал Parole вьщается схемой ответа 50, когда интерфейс передает свои данные Информационные биТы, вьщаваемые специфической частью 19 прибора ,поступают на вход UD (вход) схемы ответа 50 и вьщаются схемой ответа без изменения, но под контролем ее логи ческой схемы-на выход UD (выход). Режим работы системы, указываемый битами 4-го и 5-го разрядов универсальной команды (фиг. 5), режим непрерывной работы или режим командаответ, сообщается универсальной схемой 46 в схему ответа 50 по соединению 61. Когда в интерфейс поступает команда со- специфическим адресом, т.е. когда данные представлены в схеме выборки адреса 44, схема ответа получает сигнал от схемы выборки адреса 44 по соединению 62. На выходах В4 и В5 схемы выборки адреса 44 появляются биты 4-го и 5-го разрядов команды фиг, 4. Выходы В4 и В5 соответственно соединены с входами В4 и Б5, если биты 4-го и 5-го разрядов исйользуются: для увеличения длины сообщения, передаваемого глубинным оборудованием (см. фиг. 4). Биты от 0-го до 5-го разряда управляющего сигнала, изображенные на фиг. ч, появляются на выходах 63 схемы выборки адреса 44 и поступают на входы 49 счетчика 48 с целью его предварительной установки в положение на длину сообщения, которое должен передать интерфейс. Содержимое счетчика 48 появляется на его выходах 64. Когда эти выходы в логическом состоянии О, на входе 53 схемы ответа появляется сигнал, указывающий на конец сообщения (сигнал) Retour (возврат). На выходе интерфейса 20 (фиг. 8 и 12) имеется много сигналов на соединительных проводах. Эти сигналы представляются в распоряжение оператора, так как их иногда можно использовать в других целях, а не по назначению. Например, логические состояния выходов В4 и В5 схемы выборки адреса можно использовать для других целей,-а не только для увеличения длины сообщения, когда нет необходимости в увеличении длины. Логические состояния на клеммах 63 и 64, указывающие соответственно длину передаваемого сообщения и содержимое счетчика 48, можно использовать, например, для избирания ячейки памяти специфической части 19 в зависимости от ее емкости, когда эта специфическая часть содержит одну или несколько запоминающих ячеек. Сигнал Va2 (битов 6-го и 7-го разрядов команды с универсальным адресом - фиг. 5 и бита 8-го разряда команды со специфическим адресом - фиг. 4), служащий для обнаружения неисправного прибоpa и его возможного отключения, можно использовать, например, для воздействия на переключатель, позволякщий включить в цепь избыточный элемент или схему по отношению к неисправному прибору. Предшествующие примеры показывают гибкость применения и многочисленные возможности глу бинной аппаратуры. На фиг. 13 схематически изображена схема вьшолнения глубинного контроллера. Глубинный модем принимает управляющие Сигналы, поступающие с поверхности, и посылает их на глубяат контроллер в виде сигналов MDD и MDH. Сигналы MDD и MDH поступа ют на два входа регистра последовательно-параллельного действия 65. Регистр принимает также сигнал Message (сообщение) (см. фиг. 10) и выдает на выходе 66 синхронизирующие и информационные сигналы, которые по даются в схему распознавания адреса 67, которая может быть обычной кодирующей схемой. Когда адрес, содержапщйся в информационном сигнале, явля ется универсальным, на вход 68 униве сальной памяти 69 подается сигнал ис тинности, тогда сигнал MDD запоминае ся в этой универсальной памяти данны 69. Также когда адрес, распознаваемы схемой 67, является специфическим адресом контроллера, на вход 70 запо минающего устройства 71, называемого адресной памятью контроллера, пода ется сигнал истинности так, что сиг нал MDD запоминается в адресной памя ти контроллера 71. Сигнал, хранящийс в универсальной памяти 69, применяет ся для выбора типа диалога, используемого системой связи (биты 4 и 5 команды, фиг. 5): например, режима команда-ответ, режима непрерывной передачи или режима псевдонепрерывной передачи. Содержимое памяти 69 подается на вход 72 схемы 73, контролирующей диалог между глубинным модемом и глубинным контроллером. Для этого схема 73 получает сигналы MUH Message (сообщение) и Pret а Emettre (готов к посылке). Сигнал MUH преобразуется в сигнал ин, как уже было пояснено в отношении фиг. 11. Схема 73. выдает сигналы Emission (посылка) и Confirmationde Retour (подтверждение возврата) на глубинный модем и синхронизирующие импульсы UH в схему уплотнения 74, на счетчик 75 и на регистр состояний 76. Синхронизирующие импульсы ин получены из синхронизирующих импульсов мин, когда синхронизирующие импульсы MUH совпадают с сигналами Emission (посылка) и Fret а Emettre (готов к посылке). Эти импульсы ин заставляют срабатывать счетчик 75, регистр состояний 77 и схему уплотнения 74. Причина различия и синхронизирующих импульсов ин и ин заключается в том, что когда регистр состояний передает слово состояний, интерфейсы не должны одновременно передавать данные от приборов (известно, что только импульсы JUH используются для передачи данных). Хронирующая схема 73 получает так- же на вход 78 сигнал истинности, посылаемьш схемой обнарз жения состояний 77 которая контролирует нормальную работу системы и указывает на возможную неисправность, а также на сигналы Retour (возврат), Confirmation de Retour (подтверждение возврата) иАЕ. Схема обнаружения состояний 77 принимает на входе сигналы Message (сообщение) , Retour (возврат), AR Niveau Signa2 (уровень сигнала), fransmission (передача) и Command Universelle(универсальная команда). Она принимает также сигнал Emission (посылка). Использование этих сигналов уже пояснялось. В частности, упомянуто, что сообщение, посыпаемое глубинной аппаратурой (фиг. 6), содержит слово состояний (фиг. 7). Состояние (истинность или нет) различных сигналов, принятых схемой обнаружения состояний 77, регистрируется в регистре состояний 76, который может быть регистром последовательнопараллельного действия, загружаемым схемой обнаружения состояний 77. Этот регистр выдает сигнал состояния на схему уплотнения 74, которая принимает также сигналы UD, посылаемые интерфейсами приборов. Память контроллера 71 выдает на счетчик 75 максимальную длину сообщения, которое необходимо передать на поверхность. Схема объединения 79 выдает сигнал с тремя уровнями (фиг. 9), вырабатываемый путем объединения сигналов MDD и MDH, выдаваемых глубинным модемом. DS выдается только в том случае, если сигнал Message (сообщение) в логическом состоянии 1 на входе 80 схемы объединения 79 и если схема обнаружения состояний 77 выдает сигнал иcтин - ти на вход 81 схе.мы объединения 79. Работу глубинного контроллера, изображенного на фиг. 13, легче понять, если обратиться к фиг. 7, 9, .10 и 11. Схема обнаружения состояний 77 вырабатывает биты разрядов О, 1, 2, 3, 6и 15 слова состояний (фиг. 7), которые подаются на вход регистра состояний 76, который передает их на вход 82 схемы уплотнения 74 синхронно с синхронизирующими импульсами ин. Хронирующая схема 73 вьщает импульсы UH на интерфейсы приборов, исходя из импульсов мин, если одновременно имеются сигналы Emission (посылка) и Pret а Emettre (готов к посылке) (см. фиг.11). Когда глубинная аппаратура хочет послать на поверхность сообщение,хронирующая схема 73 посылает сигнал Emission (посыпка) на глубинный модем для сигнализации о том, что у контроллера имеется сообщение для выдачи. В этом случае глубинный модем прежде всего посылает синхронизи рующее слово 38 (см. фиг. 6) на поверхность, затем сигнал Fret а Eraet tre (готов к посылке) в хронирующую схему 73. Тогда контроллер знает, что модем готов к передаче данных Он вьщает команду в схему уплотнения 74 сначала посылается слово состояни (17 на фиг. 6 и 7) на глубинный моде затем хронирующая схема 73 направляе импульсы ин на различные интерфейсы приборов так, чтобы осуществить выбо ку данных. Появляется сигнал UD на входе схемы уплотнения 74, которая передает на глубинный модем сигнал MUD (фиг. 11). Когда счетчик 75, показания которого изменяются в ритме импульсов ин от значения, соответствующего максимальной длине передаваемого сообщения (вьщаваемого памятью контроллера 71), достигает зн чения нуль, он посылает сигнал на вход 83 хронирующей схемы 73. Послед ний сигнал или сигнал Retou.r (возврат) , посыпаемый интерфейсами в схе му обнаружения состояний 77 и поступающий на вход 78 хронирующей схемы, подает команду на останов схемы уплотнения 74, которая прекращает пере 10 2 дачу данных. Из этого следует, что сигнал Emission (посылка) переходит из логического состояния 1 в логическое состояние О и что глубинный модем переводит сигнал Fret а Emettre (готов к посьшке) из логического состояния 1 в логическое состояние 0. Когда схема обнаружения состояний 77 не обнаруживает сигнала AR, в то время как сообщение с поверхности распознано, она посьшает сигнал на вход 78 хронирующей схемы 72, которая управляет схемой уплотнения 74 таким образом, что последняя посьшает только укороченное сообщение, т.е. сообщение, состоящее только из синхронизирующего слова, слова состояний и слова ошибки, а информационные слова не посылаются, они передаются только в режиме команда-ответ. Глубинный контроллер может с преимуществом содержать микропроцессор, объединенный с запоминающим устройством. Микропроцессор может быть размещен, например, на входе глубинного контроллера, т.е. между глубинным модемом и контроллером. Микропроцессор может использоваться для выполнения различных задач. Управляющие сигналы, поступающие с поверхности, могут быть помещены в память, объединенную с микропроцессором. Последний передает команды контроллеру в зависимости от готовности контроллера. Этот режим работы представляет исключительный интерес, в частности, когда система работает в режиме команда-ответ и когда управляющие сигналы имеют большую длину, чем информационные сигналы. Частота синхронизирующих импульсов выбора приборов (80 кГц) выше частоты, применяемой для управляющих сигналов (20 кГц), поэтому образуются интервалы времени, в течение которых глубинная аппаратура не передает данных. Благодаря микропроцессору,и объединенной с ним памяти команды на глубинный контроллер можно адресовать, как только это будет возможно. В режиме непрерывной передачи момент ответа прибора определяется его положением в цепи приборов. С помощью микропроцессора порядок ответа приборов может быть независимым от их взаимного положения в цепи и легко определяться с помощью logiciel. Кроме того, микропроцессор может осуществлять предварительную обработку данных прибора, уменьшая количество передаваемых на поверхность данных. Примеры выполнения наземного и глубинного модемов изображены соответственно на фиг. 14 н 15. Каждый модем можно разложить на нисходяпщй и восходящий каналы. Нисходящий содержит схемы модема для транспортировки информации от наземной аппаратуры на глубинную и нисходящий содер жит схемы для транспортировки информации от глубинной аппаратуры на наземную. Наземный модем принимает по нисходящему каналу (фиг. 14) управляющие сигналы, посылаемые наземньш контроллером. Данные управляющего сигнала, т.е. слова 13 и 14 из шестнадцати битов каждое, как показано на фиг. 2, последовательно входят в параллельной форме на шестнадцать входов 83 наземного модема. Первое и второе слова запоминаются соответственно в регистрах 84 и 85 из шестнадцати битов каждый. Хранящееся в регистре 85 первое слово может свободно использоваться оператором, а хранящееся в регистре 84 второе слот во содержит адрес, который может бы1ь или специфическим, или универсальным.Этот адрес может быть также адресом самого наземного модема, ког да управляющий сигнал предназначен ему. Адрес, содержащийся в управляющем сигнале, декодируется с помощью схем декодирования адреса 86. Последняя соединена с логической схемой контроля 87, которая интерпретирует сигнал, декодированный схемой адреса 86 Если декодированный адрес является адресом наземного модема, логическая схема контроля 87 вьщает сигнал исти ности на вход 88 программной памяти при этом сигнал позволяет внести в память 89 два информационных слова, содержащихся в регистрах 84 и 85 и -подаваемых на входы 90 и 91 запоминающего устройства 89. Когда адрес, декодированный схемой декодирования адреса 86, является адресом прибора или приборов, данные, содержащиеся в двух регистрах 84 и 86, должны быт переданы на глубинную аппаратуру. Со общение, передаваемое по кабелю наземным модемом, кодируется в виде В«4-М Сфиг. ЗВ ) и передача осущест/бляется на частоте 20 кГц с помощью импульсов, выдаваемых синхронизирующим генератором 92. Структура вырабатьшаемого сигнала изображена на фиг.2.Схема последовательного действия 93 и схема ИЛИ 94 позволяет модему послать сначала синхронизирующее слово (16 на фиг. 2), затем две команды (13 и 14 на фиг. 2) и, наконец, слово контроля ошибки (15 на фиг. 2). Логическая схема контроля 87 посьшает сигнал начала передачи на вход 95 схемы последовательно1о действия 93. Последняя дает команду на генератор синхронизирующих слов 96, который по схеме ИЛИ 94 посылает синхронизирующее слово на вход 97 кодирующей схемы 98. Кодирующая схема преобразует кодированные сигналы NRZL в кодированные сигналы . Синхронизирующее слово посыпается затем в коде B(i-M по кабелю через усилитель 99. Затем содержимое регистров 84 и 85, т.е. обе команды, подаются на вход преобразователя параллельного кода в последовательный, преобразующий обе команды в последовательный сигнал из тридцати двух битов. Этот сигнал подается на вход 97 кодирующей схемы 98. Оба слова в коде передаются по кабелю с помощью усилителя 99. Наконец, слово обнаружения ошибки посылается схемой 100 кода ошибки. Код ошибки передается по кабелю в коде с помощью усилителя 99. Логическая схема контроля 87 по- , сьшает сигнал Transmission en Cours (передача в действии), когда наземный модем передает свои данные. В этом случае наземный контроллер получает предупреждение о том, что он должен посыпать новые данные. Сигнал Fin de Message (конец сообщения) подается в логическую схему контроля 87 наземным контроллером. Сигнал Suppression Porteuse (подавление несущей) может быть послан наземным контроллером в логическую схему контроля 87 для подавления синхронизирующих импульсов 92, что означает подавление сигнала, посыпаемого по кабелю наземным модемом. Для этого подаётся сигнал на вход 101 схемы последовательного действия 93. Сигнал Interruption de transmisision (прерывание передачи) может быть подан контроллером на логическую схему контроля 87 для помехи передачи любого сигнала по кабелю. Сигнал Etats (состояния) подается логической схемой контроля 87 на наземный контроллер, этот сигнал указывает, правильно ли произведена передача, выдает указания, например, выше или ниже амплитуда передаваемого сигнала, чем предварительно остановленный порог. Сигналы на выходе 102 (фиг. 14) нисходящего канала наземного модема подаются по кабелю связи на вход 103 нисходящего канала глубинного модема (фиг. 15). Сигналы в коде В,-М прежде всего демодулируются с помощью демодулятора 104, который преобразует их в кодированные сигналы NRZL. Демодулятор 104 восстанав ливает, с одной стороны, управляющие сигналы на его выходе 105, и, с другой стороны, синхронизирующие сигналы MDH на его выходе 106. Управляющие сигналы прежде всего поступают в схему 107 обнаружения синхронизирующего кода, что позволяет обнаружить начало сообщения. Затем данные временно заносятся в запоминающее устройство 08 с тридцатью двумя битами. Это запоминающее устройство 108 синхронизируемое импульсами MDH, выдает на выходе сигнал MDD. Код ощибки, последнее слово сообщения, анализируется с помощью детектора рассогласования 109. Последний указывает на схему обнаружения состояний 110 на наличие или отсутствие ошибки. Таким же образом схема обнаружения синхронизации 107 сигнализирует в схему обнаружения состояний 110, правилен ли синхронизирующий код. Демодулятор также указывает в схему обнаружения состояний 110, не больще или не меньше определенного порога амплитуда полученного сигнала Схема обнаружения состояний 110 вьща ет на глубинный контроллер сигналы Niveau SignaE (уровень сигнала) и transmission (передача). Логическа схема контроля 111 выдает Message (сообщение) в течение пересылки трид цати двух битов на контроллер, если синхронизирующий кед обнаружен. Гене ратор 112 выдает синхронизирующие им пульсы частотой 80 кГц на- глубинный контроллер. Эти импульсы могут быть синхронны импульсам MDH , выдаваемы наземным модемом, благодаря средства изображенным пунктирной линией 113. Следует отметить, что синхронизация необязательна. Структура информационного сообщени передаваемого глубинной аппаратурой содержит синхронизирующее слово, слово состояний, п информационных слов и, наконец, слово кода ошибки. Эт сообщение модулировано методом PSK. (фиг. 3) с частотой 40 или 80 кГц. Когда глубинный контроллер имеет данные для передачи на поверхность, он посылает сигнал Emission (посылка) на логическую схему контроля 114 глубинного модема. Схема 114, управляемая синхронизирующими импульсами частотой 80 кГц, обеспечивает формирование сообщения, которое должно быть послано по кабелю на поверхность. Схема прежде всего дает команду генератору синхронизирующих слов 115, который посыпает синхронизирующее слово, поступающее на вход 116 схемы ИЛИ 117. Затем синхронизирующее слово модулируется в код PSK модулятором 118 и посылается по кабелю после усиления в усилителе 119. После посылки синхронизирующего слова необходимо послать слова состояния и данных. Логическая схема контроля 114 посылает сигнал Pret а Eraettre (готов к посылке) на глубинный контроллер, который посылает в обратной связи сигнал ШВ. Этот, сигнал передается непосредственно на модулятор PSK 118, пройдя через схему ИЛИ 117, затем в кабель через усилитель 119. Сигнал MUD также поступает на вход 120 генератора кода ошибки 121, который соединен своим входом 122 с логической схемой контроля 114. Код ошибки может быть кодом контроля четности, который зависит от значения битов, входящих в сигнал HUD. Генератор кода ошибки выдает слово кода ошибки, которое после модуляции PSK в 118 и усиления 119 посыпается по кабелю. Когда глубинный контроллер закончил передачу своих данных, он изменяет состояние сигнала Emission (посылка), т.е. переводит его из логического .состояния 1 в логическое состояние 0. После этого модем готов передавать новую информацию. Сигнал Suppression Porteuse (подавление несущей) может быть подан на вход 123 модулятора PSK 118 так, чтобы подавить несущую частоту сигнала, передаваемого на поверхность. Этот сигнал вьздается наземным контроллером в логическую схему контроля 87 (фиг. 14) и передается в скважину в виде частного бита нисходящего сообщения. 29 1 Сигнал Confirmation de Retour (подтверждение возврата) (42 на фиг. 11), используемый для индикации посылки сигнала Retour (возврат) последним прибором, в сущности явля етс первым битом слова кода ошибки Его ввод в сообщение управляется логической схемой контроля 114 с помощью схемы 124 и 117. Коммутационный сигнал частотой 80-40 кГц может быть подан на вход 125 модулятора PSK 118. Этот сигнал позволяет посылать сообщение с частотой 40 килобитов или 80 килобитов. Информационные сигналы, посылаемые глубинной аппаратурой на наземную, поступают на наземный модем на вход 126 демодулятора PSK 127. Сигналы демодулируются на выходе демодулятора 127 преобразуются в кодированные сигналы NRZL и поступают на вход схемы обнаружения синхронизации 128, которая обнаруживает синхронизирующее слово, первое слово сообщения (фиг. 6). Информационные слова, следующие за синхронизирующим словом,, преобразуются в форму слов из шестнадцати параллельных битов преобразователем последовательного кода в параллельный 129, затем запоминаются в регистре 130. Шестнадцать выходов регистра 130 соединены параллельно с шестнадцатью входами 13 наземного контроллера. Это изображено на фиг. 14 в виде сигнала Donnees (данные). Слово кода ошибки анализируется с помощью схемы обнаружения ошибки 132, связанной с входом 133 регистра состояний 134, на которьй она сиг нализирует о наличии или отсутствии ошибки в сообщении. Вход 135 регистр принимает также сигнал демодулятора PSK 127, обозначающий амплитуду полу ченного сигнала. Если амплитуда слиш крм мала, он сигнализирует об этом на регистр состояния 134, а также на вход 136 схемы обнаружения синхро низирующего слова, от программной па мяти 89 поступает сигнал с индикацие избранного режима работы, например режима непрерывной передачи или режи команда-ответ. Схема обнаружения синхронизирующего слова 128 подает сигнал на вход 137 регистра состояни 134 и на вход 138 логической схемы контроля 139 с индикацией о правильности или неправильности синхронизации. Логическая схема контроля 139 2 выдает на своем выходе 140 сигнал, предупреждающий наземньй контроллер о том, что данные в наличии имеются. Эта логическая схема 139 выдает также сигналы Debut de Message (начало сообщения) de Message (конец сообщения), соответствующие первому и последнему словам сообщения. Регистр состояний 134 выдает на контроллер различные сигналы Elats (состояния), обозначающие хорошее или плохое качество передачи сообщения, например амплитуду получаемого сигнала, состо яние различных уровней синхронизации, ошибку передачи и т.д. Программная память 89 выдает на вход 141 схемы обнаружения синхронизирующих слов 128 сигнал с индикацией длины сообщений, поступающих на модем. Уже упомянуто, что программная память 89 подает на вход 136 схемы обнаружения синхронизирующих слов 128 сигнал, характеризующий избранный способ передачи. Речь идет в сущности, об управлении подходящим образом открытием вентильной схемы, которая пропускает или не пропускает данные, идущие из кабеля. В режиме команда-ответ схема обнаружения 128 открывает эту вентильную схему, как только она обнаружила синхронизирующее слово, и она держит вентильную схему, открытой в продолжение сообщения, которое должно быть принято (указанное программной памятью 89 на входе 141). Когда сообщение принято, схема обнаружения 128 открывает вновь эту вентильную схему тогда, когда она обнаружила следующее синхронизирующее слово. Наоборот, в режиме .непрерывной передачи, после приема первого цикла (получение которого осуществляется таким же образом, как и в режиме команда-ответ) схема обнаружения синхронизирующего слова 128проверяет наличие синхронизирующего слова без ошибки в равные промежутки времени (длина сообщения) и держит вентильную схему открытой для пропуска данных. В случае нераспознавания синхронизирующего слова вентильная схема запирается до следующего распознавания. Наземаът контроллер 54 (фиг. 1) подает на наземный модем 4 управляющие сигналы, которые необходимо передать на приборы, и принимает по обратной связи данные, посылаемые

приборами. Возможны два способа выполнения. В обоих случаях контроллер 5 содержит программируемые средства, например вычислительную машину.

По первому способу, изображенному схематически на фиг. 1, контроллер соединен каналом связи 2 с устройствами получения и обработки данных, причем каждое из этих устройств соответствует определенному прибору. Поэтому структура устройства можзт быть структурой, свойственной прибору, которому оно придано. Он может, в частности,содержать микросчетное устройство для обработки данных, получаемых со -своего прибора. Внешние устройства, например печатающие, магнитной или оптической записи, могут быть подсоединены к различным устройствам обработки 7 с помощью канала связи 6. Канал связи соединен с устройствами обработки 7, внешними устройствами и контроллером 5. Таким образом контроллер 5 малогабаритная вычислительная машина или микромашина, способная, с одной стороны хранить в памяти список команд, передаваемых на приборы, и передавать их на наземный модем в определенном порядке и ритме, и, с другой стороны, принимать данные от приборов и распределять их на устройства обработки 7 или непосредственно на периферийные устройства.

По второму способу выполнения (не изображен) контроллер 5 является более мощной вычислительной машиной, чем в первом способе, так как он сам может осуществлять все операции обработки данных. Устройства индивидуальной обработки 7 заменены единственным блоком. Эта система содержит .вычислительную машину, принимающую каротажные данные с помощью интерфейса и соединенную с периферий ными устройствами, например памятью, записывающими устройствами и т.д.

На фиг. 16 и 17 в качестве пример показана блок-схема алгоритма функционирования наземного контроллера 5, работающего в режимах команда-ответ (фиг. 16) и непрерьгоной передачи (фиг. 17).

Контроллер начинает с инициализации системы и внесения в свою память листа управляющих сигналов, которые необходимо передать на приборы (блок 142). Затем первая команда листа подается на выход контроллера в ожидании внешнего сигнала. Последний может быть послан, напри {ер, обычным каротажным устройством, вьадакяцим сигнал о глубине каждый раз, когда зонт прошел определенное расстояние в глубину скважины. Внешний сигнал может также характеризовать определенный интервалвремени. Когда появляется сигнал глубины или времени, первая команда подается на входы 83 нисходящего канала наземного модема. Затем система связи ожидает ответа глубинной аппаратуры на управляющий сигнал, передавая на наземную аппаратуру информационный сигнал. Когда информационный сигнал поступил на наземный модем, последний своей логической схемой контроля 139 (фиг. 14) вьщает сигнал Fin de Message (конец сообщения) для сигнализации на контроллер о конце сигнала. В зтот момент данные заносятся в память вычислительной машины (блок 143). Истинность принятых сигналов (блок 144) проверяется контроллером. Для этого консультируется регистр состояний 134 (фиг. 14) наземного модема. Если по лученное сообщение истинное, данные транспортируются (блок 145) на различные устройства обработки 7 (фиг. 1). Если полученное сообщение ложно, на глубинную аппаратуру вновь посылается управляющий сигнал повторением команды. Затем исследуется лист хранящихся в блоке 142 команд, чтобы определить, все ли команды поданы (блок 14.6). ЕСЛИ контроллер достиг конца листа, в блок 142 вводится новый лист команд и первая команда нового листа появляется на выходе контроллера. Наоборот, если лист еще не закончился, вызывается следующая команда (блок 14) для посылки на глубинную аппаратуру.

На фиг. 17 схематически и в качестве примера изображены операции, производимь е наземньо4 контроллером, когда истема связи работает в режиме непрерывной передачи. Контроллер начинает осуществлять инициализацию системы связи и посылает универсальный упг равляющий сигнал таким образом, чтобы система работала в режиме непрерывной передачи (блок 148). Глубинная аппаратура посылает данные на поверхность и выдает сигнал Fin de Message (конец сообщения) в конце каждого цикла выборки данных прибора. Данные вводятся затем в память вычи лительной маш;1ны (блок 149). Эта па мять может содержать определенное число информационных слов, которые образуют блок данных. Блок анализируется контроллером для определения его полноты (блок 150), Если он неполный, в память вводятся новые данные. Если блок полный, то полученны данные будут анализироваться и посы латься на различные ус1Д)ойства обра ботки, соответствующие прибору, и адреса памяти контроллера, принимающего данные, приводятся в их перво начальное состояние (блок 151),истинность первого сообщения, содержа гося в памяти вьгчислительной машины подвергается анализу (блок 152). . Если сообщение недействительно, оно устраняется. Это подавление отмечается для того, чтобы отключить прибор или приборы, если они продолжа ют посьшать сообщения с ошибками. Если полученное сообщение истинно, то данные посыпаются (блок 153) на устройство обработки 7, к которым они относятся. В конце блока (фиг. 154) данные обрабатываются и регистрируются (блок 155) и это является концом программы. Если конец блока не подошел, вызывается следующее сообщение (блок 156). Последнее, как и первое, сообщение анализируется на истинность (блок 152) и данные посьшаются на устройство обработки, к которым они относятся (блок 153). На фиг. 18 изображен телеметрический датчик в соответствии с изоб ретением. Телеметрический датчик укрепляется на конце кабеля 2, соединяющего глубинную аппаратуру с наземной, и является верхней частью глубинной аппаратуры. Телеметрический датчик имеет прочный корпус 157 зздлиненной формы, предпочтительно цилиндрической. Два диска 158 и 159 закрывают концы корпуса 157. Эти диски, образующие втулки, пересекаются электрическими соединениями, образуя разъемы. Диск 158 снабжен штепселями 160, а диск 159 содержит отверстия 161 для гнезд, Конец кабе ля 2 зафиксирован на кабельной муфте 162, имеющей втулку 163 с отверстиями 164, образующими гнезда, соединяемые со штепселями 160. Электрические провода кабеля 2 соединены с некоторыми гнездами, при этом чис ло гнезд равно или больше числа электрических проводов кабеля. Конечная муфта 162 имеет внутреннюю резьбу, выполненную таким образом, что муфта может ввинчиваться на конец корпуса благодаря резьбе, выполненной на внешней поверхности этого конца корпуса. Таким образом штепсельные соединения и дополнительная резьба обеспечивают соответственно электрическое и механическое соединение корпуса с кабелем. Внутри корпуса установлены модулятор - демодулятор (модем) 9, контроллер 10 и интерфейс 20. Эти элементы во всем идентичны указанным элементам и обозначены теми же цифрами. Модем 9 соединен с кабелем 2 электрическими приводами. Контроллер 10 соединен с модемом 9 электрическим соединением, состоящим из нескольких проводов. В корпусе находится также канал связи (шины), состоящий из пяти проводов 26-30. Интерфейс 20 и контроллер 10 подсоединены параллельно к каналу связи. Таким образом электрические сигналы могут проходить от одного к другому по этому каналу. Концы проводов канала связи, не соединенные с контроллером 10, электрически соединены с отверстиями, принадлежащими к группе отверстий, образующих гнезда втулки электрического соединения. Внутри корпуса размещена также схема электропитания 165, соединенная с питающими проводами кабеля 2. Электрические провода 166 и 167 служат для питания модема 9, контроллера 10 и интерфейса 20. Эти провода соединены также с гнездами диска 159, образующего электрическую втулку. Внешняя пове ность одного конца корпуса 157 имеет выемку и заканчивается кольцевым выступом. В этой выемке установлено , свободно вращающееся в выемке. Кольцо снабжено заплечиком, опирающимся на кольцевой выступ. На его конце имеется шаг внутренней резьзы. Эти элементы составляют механические средства, благодаря которым можно соединить телеметрический датчик со следующим глубинным прибором. Электрические связи штепсельных соединений на, обоих концах приборов и телеметрического датчика осущестлены таким образом, что когда приборы размещены встык, причем первый прибор соединен с концом телеметри 35108708236

ческого датчика, каналы связи различ- бинную аппаратуру модульной формы, ных приборов и телеметрического дат- при которой каждый модуль представчика образуют единый канал связи. ляет собой прибор или телеметричесТо же самое касается шин электричес- кий датчик, и любой тип прибора можкого тока, образующих единую питающую s но подсоединить к другому прибору

линию. Таким o6ji. зом, получают глуи в любом порядке. 1

1 Оо 1 О 1 1 1 о

J I I 1Г

А

1

1. СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ДЛЯ БУРОВЫХ СКВАЖИН, содержащая наземную часть с приемниками информации, кабель связи и глубинную часть с одним или несколькими глубинными приборами, каждый из которых выполнен в виде корпуса удлиненной формы, в котором установлены блок питания и измерительный элемент со вторичным преобразователем, отличающаяся тем, что, с цепью повьпиения надежности. наземная часть снабжена модемом, процессором, шинами, генератором сигналов специфичных адресов и генерато- , ром сигналов универсальных адресов, а глубинная часть снабжена модемом, процессором, шинами и интерфейсными схемами, причем модемы каждой части подключены к кабелю связи и соответствующему процессору, а шины глубинного прибора соединены с процессором и со вторичными преобразователями посредством интерфейсных схем со схемами распознавания специфичного и универсального адреса, подключенных параллельно к шинам, а шины наземной части подключены к процессору и параллельно соединены с приемниками и О) с генераторами сигналов специфичных и универсальных адресов. с 2. Система по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что корпус каждого глубинного прибора выполнен по торцам с электрическими разъемами с резьбовыми соединениями для подклю00 чения к кабелю связи или к одному из глубинных приборов. о 00 1C

с 1 /wwwm 15 fff fJ f2 11 Ю 8 7 6 5 15 т 13 12 11 10 9 8 7 6343 2 10

я

15 / /J 10 9 в 76 О z.J

Фиг Л

Фиг. 5

Фиг.7 /vwi/i/ H- д 210

I

LL

BO

/ 1

/

iHI-1

г

JTJTJlJlJlJlJTJnj L

гктгкишгьп

1(111 I I I I и { I -I I I I

d I I I I I I I I I I I Ы i I I Ч11ЛТЛ±иТЛТ11

jijijn rijnjTJiJi n-ri rLr

J

J/

:j

Ji

:rijx ijnj:in

ТП I I

26 27 .29 JO ,. ИЧ I f

I / I/2 I

I

.(9

Л

T

. jj

Фиг.Ю jnjnjHJ JlJlJlJlJTJT JJ7

IL:

JS

::ЛLJ J JlJlJПJ LГl

-m

.2 7 i« } L 1 ШьШь. 5 Ъ.й

1

j

/

rt:

Фиг. 11

о

Q

о

/ k 63 f--X5 .-ю; /51

Фиг.П I :S IT

9д

U2.n