Автономный каротажный цифровой прибор Советский патент 1989 года по МПК E21B47/12 

Изобретение относится к промысловой геофизике, в частности к приборам для каротажа скважин в процессе бурения.

Целью изобретения является повышение точности измерений, надежности записываемой информации и расширение динамическо- го диапазона прибора.

На чертеже изображена блок-схема при- бора.

Прибор содержит зонд с измерительными М, N и токовыми А,, А, А,, А электродами, 10 входной трансформатор 1, два коммутатора 2 и 3, стабилизатор 4 тока, блок 5 управления, блок 6 питания, датчик 7 включения, два ключа 8 и 9, образцовый резистор 10, распределитель 11 импульсов, суммирующий ,г усилитель 12, нуль-орган 13, аналого-цифровой преобразователь 14, формирователь 15 импульсов, первый элемент ИЛИ 16, элемент И 17, второй элемент ИЛИ 18, блок 19 управления шаговым двигателем, многока- нальньш ключевой блок 20, коммутатор 21 20 группа кодов, фор.мирователь 22 метки цикла, шаговый двигатель 23 и магнитный регистратор 24.

Измерительный электрод подключается к первичной обмотке входного трансформато- 25 ра 1, вторичная обмотка которого соединена с входами коммутатора 2. Токовые электроды соединены с входом коммутатора 3, а об- ш,ий токовый электрод - с первым выходом стабилизатора 4 тока, второй выход которого соединен с входом коммутатора 3, а вход - 30 с первым входом блока 5 управления, который последовательно соединен с блоком 6 питания и датчиком 7 включения. Через ключ 8 второй выход стабилизатора 4 тока соединен с выходом ключа 9, одним из выводов образцового резистора 10 и третьим вхо- дом суммирующего усилителя 12. Один из входов ключа 9 соединен с шестым выходом распределителя импульсов. Первый вход ключа 9 и второй вывод образцового резистора 10 соединены с общей шиной. Управ- 40 ляющие входы коммутаторов 2 и 3 соединены с первыми четырьмя выходами распределителя 1 1 импульсов, пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с вторыми входами ключей 8 и 9. Выход коммутатора 2 соединен с вторым входом сумми- рующего усилителя 12, выход которого через нуль-орган 13 соединен с аналого-цифровым преобразователем 14, аналоговый выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя 12.50

Первый вход блока 5 управления соединен с входом опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 14, а через формирователь импульсов с его тактовым входом. Второй выход блока 5 управления соединен с установочным входом распреде- 55 лителя 1 1 импульсов и с первым входом элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с

входом запуска аналого-цифрового преобразователя 14. Третий выход блока 5 управления предназначен для подачи напряжения на измерительную часть прибора. Второй вход элемента ИЛИ 16 соединен с первым входом элемента И 17, второй вход которого соединен с первым выходом распределителя II импульсов, а выход - с входом блока 5 управления. Десятый, одиннадцатый и двенадцатый разряды аналого-цифрового преобразователя 14 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами элемента ИЛИ 18. Выход конца прет образования аналого-цифрового преобразователя 14 соединен с управляющим входом распределителя 11 импульсов, входом блока 19 управления шаговым двигателем и управляющим входом многоканального ключевого блока 20. Выходы первых девяти цифровых разрядов аналого-цифрового преобразователя соединены с первой группой входов коммутатора 21 групп кодов, а цифровые разряды с четвертого по двенадцатый - с его второй группой входов. Выход элемента ИЛИ 18 соединен с управляющим входом коммутатора групп кодов 21 и первым входом многоканального ключевого блока 20, второй вход которого соединен с выходом коммутатора 21 групп кодов, а его третий вход через формирователь 22 метки цикла соединен с вторым выходо.м блока 5 управления. Выход блока 19 управления шаговым двигателем соединен с первы.м входом элемента И 16 и через щаговый двигатель 23 - с входом .магнитного регистратора 24, второй вход которого соединен с выходом многоканального ключевого блока 20.

Прибор работает следующим образом.

После спуска прибора в скважину вместе с бурильным инструментом с началом циркуляции промывочной жидкости через трубы датчиком 7 включения включается блок 6 питания, который подключен к блоку 5 управления и через него к измерительной схеме. Напряжение синусоидальной формы, например, частоты 500 Гц с первого выхода блока управления поступает на вход стабилизатора 4 тока и на вход опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 14, на вход тактовых импульсов аналого-цифрового преобразователя поступают прямоугольные импульсы, сдвинутые на 90° относительно опорного напряжения. По сигналу с второго выхода блока управления распределитель И импульсов устанавливается в первое состояние, соответствующее измерению первого параметра, одновременно через первый элемент ИЛИ 16 запускается аналого-цифровой преобразователь 14 и через формирователь 22 метки цикла и многоканальный ключевой блок 20 на 12-й дорожке магнитного носителя ставится метка цикла. Через интервал времени, необходимый

аналого-цифровому преобразователю 14 для преобразования аналогового сигнала с выхода первого коммутатора 6 в соответствующий параллельный двоичный код, на цифровых выходах с первого по двенадцатый разряд появляется двоичный код, соответствующий значению первого параметра. Причем значение кода больще, чем максимальный девятиразрядный код, т.е. 511, то на старших разрядах: десятом, одиннадцатом и двенадцатом присутствует хотя бы одна единичка, при этом элемент ИЛИ 18 открывает коммутатор 21 групп кодов для прохождения на входы многоканального ключевого блока 20 разряды аналого-цифрового преобразователя 14 с четвертого по двенадцатый и записывает метку масщтаба на одиннадцатую дорожку магнитного носителя. Если код на выходе аналого-цифрового преобразователя 14 меньше максимального девятиразрядного, то коммутатор 21 групп кодов пропускает на входы многоканального ключевого блока 20 код с разрядов аналого-цифрового преобразователя 14 с первого по девятый и метка масщтаба не записывается. Одновременно на выходе конца преобразования аналого-цифрового преобразователя 14 появляется импульс, который открывает входы многоканального ключевого блока 20 для выбранной десятиразрядной групцы кодов. Происходит запись выбранной группы кодов на девять первых дорожек магнитного носителя, а на десятой импульса конца преобразования. Импульс конца преобразования переводит распределитель 11 импульсов в следующее состояние и запускает блок 19 управления щаговым двигателем. По окончании действия импульса на выходе блока 19 управления щаговым двигателем щаговый двигатель 23 производит однократное смещение магнитного носителя в магнитном регистраторе 24 и через первый элемент ИЛИ 16 запускает аналого-цифровой преобразователь 14, начинается измерение второго параметра.

При переключении распределителя 11 импульсов .в пятое положение открывается первый ключ 8 и выход стабилизатора 4 тока подключается к образцовому резистору 10, падение напряжения на котором измеряется аналого-цифровым преобразователем 14 и записывается на магнитный носитель. При переключении распределителя 11 импульсов в щестое положение открывается второй ключ 9 и третий вход сумирующего усилителя 12 подключается к общей щине прибора, измеряется «ноль и записывается в магнитный регистратор. Из щестого положения распределитель 11 импульсов переключается в первое и по сигналу с выхода блока 19 управления щаговым двигателем через элемент И 17 подает сигнал в блок 5 управления на отключение питания от измеритель

10

20

25

15

30

3f

40

45

50

5

ной части прибора. Через определенный интервал времени (например, 16, 32 или 64 с) блок 5 управления опять отключает питание к измерительной части прибора и начинается новый цикл измерения.

Повыщение точности достигается тем, что в приборе в каждом цикле дополнительно осуществляется калибровка прибора, для чего последовательно измеряется и записывается на магнитный носитель при подаче на вход усилителя значение выходного сигнала с нулевого, а затем с образцового сопротивления, а при считывании информации с магнитного носителя эта дополнительная информация позволяет устранить погрешность, связанную с уходом нуля и изменением коэффициента преобразования автономно го каротажного прибора. Для этого в прибор введены два ключа и образцовое сопротивление.

Расщирение динамического диапазона при уменьшении числа и циклов измерения и ограниченном числе используемых для параллельной записи дорожек (10) обусловливается использованием аналого-цифрового преобразователя с необходимым динамическим диапазоном (12 разрядов). При этом, когда выходной код аналого-цифрового преобразователя (АЦП) меньще числа 511, т.е. максимального девятиразрядного кода, записываются на магнитный носитель девять младших разрядов АЦП (т.е. с первого по девятый разряд), а если больше, то записываются девять старших разрядов АЦП (с четвертого по двенадцатый разряд) и на одной из дорожек магнитного носителя ставится метка масштаба. С этой целью в схему введены второй элемент ИЛИ и коммутатор групп кодов. Выбор номеров записываемых разрядов, т.е. выбор масштаба происходит автоматически во время одного набора внутреннего счетчика АЦП при измерении каждого параметра. Таким образом, уменьшается время активной работы прибора.

Повышение надежности записываемой информации достигается тем, что запись метки «Измерение производится при каждом измерении, а метки «Начало цикла - при измерении первого параметра. При-- ем для записи метки «Начало цикла отвощтся отдельная дорожка на магнитном носителе. Для формирования метки «Начало цикла в прибор введен формирователь метки «Начало цикла.

Формула изобретения

Автономный каротажный цифровой прибор, содержащий зонд с измерительными и токовыми электродами, измерительные электроды подключены к первичной обмотке входного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с первым коммутатором.

foKOBbie электроды подключены к входам второго коммутатора, а общий электрод - к Первому выходу стабилизатора тока, вто- f)ofi выход которого соединен с входом вто- j)oro коммутатора, а вход - с первым вы- Кодом блока управления, управляющие входы первого и второго коммутаторов соеди- лекы с первыми четырьмя выходами рас- 1ределителя импульсов, выход первого ком- лутатора соединен с первым входом сумми- зующего усилителя, выход которого через 1уль-орган соединен с аналого-цифровым 1реобразователем, аналоговый выход кото- )ого соединен с вторым входом суммирую- дего усилителя, первый выход блока управления соединен с входом опорного напряже- тя аналого-цифрового преобразователя не- юсредственно и через формирователь им- тульсов - с его входом тактовых импульсов, зторой выход блока управления соединен с установочным входом распределителя им- 1ульсов и с первым входом элемента ИЛИ, зыход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, вто- эой вход элемента ИЛИ объединен с первым входом элемента И и подключен к выходу блока управления шаговым двигателем, второй вход элемента И соединен с первым вы- |ходом распределителя импульсов, а выход - |с первым входом блока управления, датчик включения через блок питания соединен с |вторым входом блока управления, выход преобразования аналого-цифрового преобразователя соединен с управляющим входом распределителя, входом блока управления |шаговым двигателем и управляющим вхо- 1дом многоканального ключевого устройства, выход блока управления щаговым дви

Q 0 Q

5

гателем соединен через шаговый двигатель с первым входом магнитного регистратора, второй вход которого соединен с выходом многоканального ключевого блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, надежности записываемой информации и расширения динамического диапазона прибора, в него введены два ключа, образцовый резистор, второй элемент ИЛИ, коммутатор групп кодов, формирователь метки цикла, причем пятый выход распределителя импульсов соединен с первым входом первого ключа, .второй вход которого соединен с выходом стабилизатора тока, шестой выход распределителя импульсов соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого объединен с одним из выводов образцового резистора и подключен к шине нулевого потенциала, другой вывод образцового резистора объединен с выходами ключей и подключен к третьему входу суммирующего усилителя, второй выход блока управления через формирователь метки цикла подключен к первому входу многоканального ключевого блока, выходы первых девяти разрядов аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими входами коммутатора групп кодов, на другие входы которого подключены выходы с четвертого по двенадцатый разрядов аналого-цифрового преобразователя, выходы две- надцатого, одиннадцатого и десятого разрядов которого подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора групп кодов и к второму входу многоканального ключевого блока, третий вход которого соединен с выходом коммутатора групп кодов.

Изобретение относится к геофизике, в частности к приборам для каротажа скважин в процессе бурения. Цель изобретения -- повышение точности измерений, надежности записываемой информации и расширение динамического диапазона прибора. Для этого в прибор введены ключи 8 и 9, образцовый резистор 10, элемент ИЛИ 18, коммутатор 21 групп кодов и формирователь 22 метки цикла. Прибор также содержит измерительный зонд с измерительными (М, N) и токовыми (А. А, АЗ, АЧ) электродами, в.ходной трансформатор 1, коммутаторы 2 и 3, стабилизатор тока 4, блок (Б) управления 5. Б питания 6. датчик 7 включения, распределитель 11 импульсов, суммирующий усилитель 12, нуль- орган 13, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, формирователь импульсов 15, элеменг ИЛИ 16, элемент И 17, Б 19 управления шаговым двигателем, многоканальный ключевой Б 20, паговый двигатель 23, магнитный регистратор 24. В измерений, состоящем из шести последователь- ны.х измерений, четыре измерения отводят под измерение гео(}1пзических параметров, а два - под измерения образцового сопротивления и измерение при закороченном выходе уси.чителя. начала цикла измерений формируется и записывается при первом измерении. Информация с выхода лве- падцатиразрядного АЦП производится на девять дорожек ма1 нитного носителя. Если выходной код с .ЛЦП меньше максимального девятиразрядного, то заиысываются первые девять разрядов выхода АЦП, начиная с четвертого, а на десятой дорожке магнитного носителя ставится метка масштаба. 1 ил. S (Л 4 сл to ;о 00