Устройство электромагнитного каротажа Советский патент 1989 года по МПК G01V3/18 

1

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано при исследовании скважин методами электромагнитного каротажа.

Цель изобретения - повышение точности измерения электрических характеристик горных пород и производительности работ.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого ч стройства электромагнитного каротажа.

Устройство содержит генераторный блок 1, зонд 2, приемно-преобразую- щую часть 3, измерительно-те.ггеметри- ческую часть 4 и наземную часть 5,

Генераторный блок 1 включает в себя задающий генератор 6 двух частот и два усилителя 7 и 8 мощности. Два трехэлементных зонда состоят из генераторных катушек 9 и 10 и двух .приемных катушек 11 и 12 (13 и 14). Приемно-преобразующая часть содержит генератор-гетеродин 15, с. есители - м-ультиплексоры 16 и 17, ограничители 18 и 19. В измерительно-телеметрическую часть входят блок 20 управления, формирователь 21 разности фаз и периода, измеритель 22 разности фаз, измеритель 23 периода промежу- точной частоты, мультиплексор 24, передатчик 25 и линия 26 связи. Наземная часть содержит приемник 27, регистр-указатель 28 измеряемых величин, регистр 29 фазового .сдвига, регистр 30 периода измерения, делитель 31, преобразователь 32 фазового сдвига, цифроаналоговые преобразователи 33 и 34.

Устройство работает следующим об- разом.

Задающий генератор 6 двух частот, управляемьш блоком 20 управления, циклично запускает усилители 7 и 8 мощности, которые питают токами двух разных высоких частот генераторные катушки 9 и 10, Создаваемые в окружающем пространстве высокочастотные электромагнитные поля индуцируют в приемных : катушках .11-14 сигналы, поступающие на входы смесителей-мультиплексоров 16 и 17, на другие входы которых поступают сигналы с блока 20 управления и управляемого генератора-гетеродина 15. Преобразованные сигналы промежуточной частоты усиливаются и ограничиваются по амплитуде ограничителями 18 и 19, поступают на формирователь разности фаз и периода, где формируются временные ин- тервалы, пропорциональные разтюсти фаз и периоду промежуточной частоты Выходы формирователя 21 разности фа и периода соединены с измерителями 22 и 23 разности фаз и периода промежуточной частоты, в которых подсчитываются количества высокочастотных заполняющих импульсов в сформированных временных интервалах разноти фаз и периода промежуточной частоты. Цифровые данные с этих блоков преобразуются мультипл.ексором 24 и передатчиком 25 в последовательный ко и передаются в приемник наземного

Q 5

5

0

регистрирующего блока через линию .26 связи. Преобразованный последовательный код с приемника поступает на регистр-указатель 28 измеряемых, величин, в частности, например, f или , регистр 29 фазового сдвига, регистр 30 периода измерения, С делителя 31, осуществляющего деление сигналов от регистра 29 фазового сдвига и регистра 30 периода, сигналы поступают в преобразователь 32 фазового сдвига в измеряемые величины р и , представляющего собой матрицу палаток. Цифровые данные с преобразователя 32 фазового сдвига преобразуются в аналоговый вид цифроаналоговыми преобразователями 33 и 34.,Делитель 31 осуществляет операции с содержимыми регистров 29 и 30.

,, .i80, iTi,

где л М - истинный сдвиг фаЗ)

- сумма сдвигов фаз за п. периодов промежуточной частоты, Т- - суммарное время измерения

за п периодов промежут.очной частоты.

Работу всех блоков синхронизирует блок 20 управления.

Для измерения р и блоком управления вырабатываются отрицательные импульсы длительностью Т, и положительные импульсы длительностью Т, составляющие полный цикл измерения, причем во время Т, происходит измерение о и осуществляется работа генератора 3 мГц, а во время TI - измерение Е и осуществляется работа генератора 43 мГц. В каждый период измерения Т, или Т2 блок управления дважды осуществляет стробирование смесителей-мультиплексоров, запрещая измерение, чтобы исключить ошибки, возникающие вследствие протекания переходных процессов в аналоговых цепях после коммутации.

Управление смесителями-мультиплексорами блоком управления позволяет коммутировать входные сигналы с измерительных катушек к смесителям-мультиплексорам и осуществлять прямое измерение и реверсивное измерение с целью снижения систематической погрешности вследствие неидентичности фазовых характеристик приемно-преобра- зующей части. Одновременно происходит соответствующее реверсирование измерителя разности фаз.

Блок управления осуществляет также тактирование и запуск передатчика 25 после окончания измерения разности фаз .

Введение измерения периода промежуточной частоты снимает ограничение на точность поддержания промежуточной частоты, что, в свою очередь, упрощает требования, предъявляемые.к стабильности гетеродина и, кроме того, после процедуры деления в делителе 31 информация о фазовом сдвиге имеет повышенную точность измерения, что в конечном счете увеличивает точность определения р и ,

Формула изобретения

Устройство электромагнитного каротажа, содержащее задающий генератор частот, усилитель мощности, трехэлементные зонды, состоящие из пары генераторных и общей пары измерительных катушек, приемно-преобразующую часть, включающую два идентичных смесителя, усилители промежуточной частоты, ограничители, генератор-гетеродин, измерительно-телеметрическую часть, состоящую из фазоизмерительно-

го блока, телеметрии, и наземную регистрирующую часть, при этом входы усилителей мощности соединены с выходами задающего генератора частот, а выходы подключены к генераторным ка- тущкам трехэлементных зондов, измерительные катущки зондов соединены с входами смесителей, вторые входы которых соединены с выходом генератора-гетеродина, а выходы через ограничители соединены с фазоизмерительным блоком, выход которого соединен через блок телеметрии, линию связи с наземным регистрирующим блоком, о. т- личающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения электрических характеристик горных пород и производительности работ,

5

0

5

дополнительно введены вторая пара измерительных катушек, смесители- мультиплексоры в приемно-преобразую- щей части, цифровая измерительная схема, содержащая формирователь разности фаз и периода, измеритель периода промежуточной частоты, телеметрию, блок управления, в наземном регистрирующем блоке приемник, регистр- указатель измеряемьгх величин, регистр фазового сдвига, делитель, регистр периода измерения, преобразователь фазового сдвига измеряемых величин, цифроаналоговые преобразователи, при этом вторая пара измерительных катушек соединена с парой смесителей-мультиплексоров, входы формирователя разности фаз и периода промежуточной частоты подключены к выходам ограничителей и блока управления, а выходы соединены с измерителем разности фаз и периода промежуточной частоты, выходы которых соединены с входа и мультиплексора, входы передатчика подключены к выходу мультиплексора и блока управления, а выход соединен с линией связи и далее с входом приемника наземной Q части, выход которого соединен с входами регистров-указателей измеряемых величин, фазового сдвига, периода измерения, выходы регистров фазового сдвига и периода измерения соединены с входами делителя, выход которого соединен с преобразователем фазового сдвига, к его другому входу под- соединеН выход регистра-указателя, выход преобразователя фазового сдвига соединен с цифроаналоговыми преобразователями, управляющие выходы блока управления соединены с задающим генератором двух частот, смесителями- мультиплексорами, генератором-гетеродином, мультиплексором, измерителями разности фаз и периода, причем длина и база зондов выбираются таким образом, чтобы обеспечить одинаковую глубинность исследования двумя зондами. 0

5

0

5

Изобретение используется для измерения электрических характеристик горных пород при проведении ГИС. Цель изобретения - повышение точности измерения электрических характеристик горных пород и производительности работ. Аппаратура содержит задающий генератор частот, усилители мощности, два трехэлементных зонда, состоящие из двух генераторных,- и двух пар измерительных катушек, измерительную часть, включающую два идентичных смесителя-мультиплексора, генератор- гетеродин, усилители-ограничители промежуточной частоты, хщфровые блоки: управления, телеметрии, измерения сдвига фаз, периода несущей частоты, наземное регистрирующее устройство. Генераторные катушки подключены через усилители мощности к задающему генератору частот. Измерительные катушки соединены с входами усилителей преобразователей, к вторым входам которых подключены выходы генератора-гетеродина, а выходы через усилители-ограничители соединены с входами цифрового фазои мерительного блока. Длины и базы трехкатушечных зондов выбираются таким образом, чтобы обеспечить одинаковую радиальную глубинность исследования. Уменьшение влияния девиации частоты повышает точность определения удельного электрического сопротивления и относительной диэлектрической проницаемости горных пород. Одновременное измерение двумя зондами за одну спуско- подъемную операцию скважинного прибора при ГИС повышает производительность геофизических работ. 1 ил. G S ХЙ ОЭ СО 4;i со О