УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАРОТАЖА СКВАЖИН ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МЕТОДОМ Советский патент 1970 года по МПК G01V3/18 

Известно устройство для индукционного каротажа с модуляцией и детектированием сигнала, обеспечивающее устранение дрейфа нуля фазочувствительного детектора, повышение помехоустойчивости и расширение динамического диапазона измерения.

В этом устройстве параметрический модулятор, включенный в сигнальную цепь, выполнен в виде усилителя с управляемым коэффициентом усиления.

С помощью напряжения промежуточной частоты обеспечивается амплитудная модуляция, а на выходе фазочувствительного детектора выделяется напряжение промежуточной частоты, амплитуда которого пропорциональна компоненте сигнала, совпадающей по фазе с коммутирующим напряжением.

Невозможность одновременного измерения этим устройством квадратурных компонент сигнала снижает точность измерения каждой компоненты, ограничивает объем информации, получаемой при каротаже.

Если в аппаратуре для электромагнитного каротажа скважин известное устройство применено в двух каналах, причем в одном канале коммутирующее напряжение синфазпо току питания датчиков, а в другом сдвинуто относительно него на г./2, то в этом случае одновременное помехоустойчивое измерение квадратурных компонент достигается за счет значительного усложнения аппаратуры и снижения ее надежности.

Целью изобретения является увеличение объема информации при каротаже, упрощение устройства, а также повышение его надежности и точности.

Для этого параметрический модулятор подключен между источником коммутирующего напряжения или источником сигнала и фазовым детектором и выполнен в виде фазовращателя с управляемым фазовым сдвигом.

В телеметрическую систему введено устройство для разделения и детектирования четных гармоник, амплитуды которых пропорциональны сдной из компонент сигнала, н нечетных гармоник, амплитуды которых пропорциональны другой квадратурной компоненте.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства (один из вариантов); на фиг. 2-модулятор

с управляемым фазовым сдвигом.

К генератору I. подключена генераторная линия 2 индукционного зонда, измерительиая линия которого и усилитель сигнала служат источником сигнала 3.

В состав устройства входят также фазовый детектор 4, нагрул енный на фильтр, выделяющий промежуточную частоту и ее первые гармоники, источник коммутирующего напрялсения 5, модулятор 6, источник 7 модулируюнеизменной амнлнтуды, телеметрическая система 8, включающая каротажньп кабель 9, п устройство JO для разделения и детектиро1 ан я четных и нечетных гармоник иромежуточиой частоты.

Моду.1ятор (см. фиг. 2) содер/кит включенные 3 токовую цень генератора резисторы 12, 13, конденсатор 14, катодный новторнтель, включающий лампу 15 и катодное сонротивленне 16. К унравляющей сетке катодного иовторнтеля подключен источник 7 модулирующего напряжения.

Ток генератора / создает в генераторной линнн 2 зонда нервичное магнитное ноле,являющееся нсточником ви.хревых токов. Э.д.с., наводимая в измерительной линнн зонда, входящей в состав источника, сигнала, отражает электромагнитные свойства среды, окружаю1цен зонд.

Источником коммутирующего иаиряжения 5 обычно служит ак1нвное либо реактивное сонротизлеиие, включенное в цеиь генераторной линии 2 зоида. Частота коммутирующего наиряжения совнадает с частотой сигнала, а фаза жестко связана с фазой тока, иитающего генераторную линию.

На фазовый детектор 4 иодается усиленный сигнал, а коммутирующее иапряжение.

В модуляторе 6 осуществляется фазовая модуляция коммутирующего наиряження с помощью модулирующего напряження промежуточной частоты и неизменной амнлитуды, подаваемого на модулятор с выхода источника 7 модулирующего напрял ения.

При иитанин скважинного ирнбора стабильным неременным током достаточно низкой частоты модулирующее наиряженне может сниматься,со вторичной обмотки трансформатора (например, силового), включенного в токовую цень.

При. неремиожении сигнала и модулированного по фазе наиряжения, кроме высокочастотных и постоянной составляющих, в токе фазового детектора 4 имеются составляющие промежуточной (т. е. модулирующей) частоты и ее гармоник.

Амплитуды четных и нечетных гармоник промежуточной частоты пропорциональны соответствующим квадратурным компонентам сигнала.

Напряжение на нагрузочном фильтре фазового детектора 4, содержащее четные и нечетные гармоники иромежуточной частоты, нередается но одноканальной телеметрической системе 8 к устройству 10 для разделения и детектирования четных и нечетных гармоник нромежуточной частоты. В некоторых случаях параметрический модулятор может быть включен между нсточником сигнала и фазовым детектором. С выхода этого устройства нродетектированные напряжения нода отся на регистраторы.

(Препмуп.ества передачи ЧМ-колебаний по каротажному кабелю общепризианы). В этом случае между фазовым детектором и кабелем 1одключается частотный модулятор. В 01и-1сываемом устройстве амилитуды четиых и нечег 5ы lapMOHHK 1 ромежуточной частоты не зависят от дрейфа нуля фазового детектора, что обесиечивает высокую стабиль ность сисгемы и щирокий д 1намический измерительный диапазои. Вместе с тем для передачи информации о двух иараметрах (квадратурных компонентах сигиала) исиользуется одни телеметрический канал (возможно, в частиости, использование одножильного кабеля). Это существенно уирощает аппаратуру, повыщает ее иадежиость и расщиряет область иримеиения. Больщим преимуществом устройства является иаличие лишь одного фазового детектора, причем разделеиие четных и

нечетных гармоник осуп1ествляется в наземном устройстве.

При малом индексе фазовой модуляции можно ограничиться рассмотрением иервой и второй гармоник нромежуточной частоты,

разделение которых может быть осуществлено частотными фильтрами. При необходимости учета высщих гармоник для частотного разделения четных и нечетных гармоник нромежуточной частоты применяют гребенчатые

фильтры.

Возможио также одиовремеиное разделение и детектирование четных и нечетных гармоник промежуточной частоты. С этой целью устройство 10 выполняется в виде двух синхронпых детекторов, опорными напряжениями которых служат гармоники иромежуточной частоты соответствующей четности (наиример, первая и вторая гармоиики).

Чувствительность синхронного детектора к

гармонике, четиость которой иротивоположна чепюсти оиориого наиряжения, равна нулю. Возможно сочетание этого метода разделения четных и нечетных гармоник с частотным методом.

В фазовращателе (с.м. фиг. 2) резисторы 12, 13, коиденсатор 14 и выходное сопротивление катодного повторителя на лампе 15 с катодным сонротивлением 16 образуют фазовращательную цепь, фазовый сдвиг которой

нзменяется в соответствии с изменением выходиого сопротивления катодного новторителя, т. е. в соответствии с модулирующим наi(ряжением неизмененной амплитуды и нромежуточной частоты, иостунающим на уиравляющую сетку лампы 15 от нсточника 7.

Р1ндекс .юдуляции в рассматриваемом нрнмере не превыщает ±я/2. Амнлитуда ФМ-напряжения, используемого в качестве коммутируюн 1,его напряжения фазового детектора, не зависит от модулирующего наиряжения промежуточно частоты.

Предмет изобретения

Устройство для каротажа скважин электромагнитным методом, состоящее из зонда с питающей и приемной цепямн, генератора, соединенного с питающей цепью, источника сигнала, связанного с приемной непью, фазового детектора, нагруженного на фильтр, источника коммутирующего напряжения, электрически связывающего генератора и фазовый детектор источника модулирующего напряжения, параметрического модулятора и элементов телеметрической системы на основе каоельнои линии связи, отличающееся тем, что, с целью одновременного измерения и передачи по одной кабельной лпнии связи обоих компонентов электромагнитного сигнала, модулятор выполнен в виде фазовращателя с управляемой величиной фазового сдвига и подключен мелчду источником коммутируюnj,ero напряжения или источником сигнала и фазовым детектором, телеметрическая система содержит устройства для детект ро.йпп;: и разделения четных и нечетных гармоник сигнала.

/г регистрам

fuz.2