УСТРОЙСТВО для ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СКВАЖИНКАРОТАЖА Советский патент 1971 года по МПК E21B47/14 G01V3/08 

Изобретеи.ие относится к области нрОМЫСловои геофизики, может быть использовано нри исследовании скважин методо-м электромагнитного каротажа и предназначено д.тя реализации способа элсктромагн.итиого каротажа но авт. св. Ль 236387. основанного на измерении зату.хаиия электромагнитного поля путем деления величии напряжеиности иоля в точках измерения. Кажущееся сопротивление, определеиНое но данному сиособу, мало заБис1гг от BMeiuaioHui.v пород и зоны ироннкновеиия и близко к удельному сопротивлению исследуемого пласта. Точиость определеиия сопротивления по данно1му сиособу в основном определяется тон точностью, с которой измеряется отношенне напряжеииостей иоля в точках из.ме рения. Для того, например, чтобы определить удельиое сопротивлеиие стоOMHoii толщи пород с точиостью 10% необходимо .измер.ить отношение сигнала с точиостью 0,1-0,2%. Аппаратура должна быть устойчивой к темнературиым изменениям и ме.ханической тряске. некр|ИТ,ичион к изменениям напряжения питания и параметров применяемых деталей, обеспечивать возможность осун:ествлеиия контроля ее работы по командам с поверхности земли, а также иметь небольщие габаритные размеры. Известные устройства не могут обеспечить определен-ие затухання электромагнитного ноля по даииому способу.

Цель изобретения -- определеНие затуха1П1Я электромагинтного по.чя на участке точкамн измерепня, новыщение точ.ности измерения малых сигналов и обеспечеиие гра дуировки ириемного тракта непосредственаю неред заппсью и в процессе ее.

Цель доетнгается тем, что в апиаратуро использована дел ггельиая система, напримс) рремя-имиульсная. Применена схема градуировки всего ириемного тракта иепосредственио перед записью и в процессе ее. Мсжд приемными KaTyujKaMii и усилителем, а также в цепи делительной системы включены ко-ммутатор|Ные ключи, связаииые через управ.чяюидие тр:иггеры с одннм выходом задающего генератора, второй выход соедннен с делительной системой.

Ца чертеже приведена бло.к-схема предлоиченной аатпаратуры.

Приемные катушки / и 2. расположепные иа расстоянии ./ друг от друга по оси скважины, через реле 3 градуировки и входиой коммутаторный ключ 4 соединены с избира1ельиым усилителем. Последний состоит л предварительного уснлителя 5 с высоким входным сопротивлением смесительного каскада 6, гете.родина 7. резпстивного усилнте.чя 8 в1)1ходного каскада -С1 лнтеля .9, усмлителя автоматической рсгу;|,ировКИ усиления (АРУ) 10. Выход избирательного -сил1Ителя соединен с .вре.мя-имлульсной делительной системой, которая состоит из нмпульсното делителя напряжения (РЩН) //, выходного ко ммутаториого ключа 12, детекгор а 13, осредняющего / С-фильт:р,а 14, узла 15 для получешш напряжения, ячейки 16 вычитания, усилителя иостоя.нного тока (УПТ) /7, генератора 18 линейного напряжения, ячеЙ1КИ 19 сложения и триггера Шмитта 20. Ко второму выходу ВЫХОДНОГО коммутаторного ключа 12 нодсоедине 1ы н01следоватсльно детектор 21 и о.срсдняюи ий (Ьильтр 22. Выход последнего чсрез ж:илу каротажного кабеля соединяется с новсрх.ностпькм зализывающим устройсгво.м. Управляющие ucn;i .входного и выходного коммутаторных ;1ючей 4 и 12 через триггеры 23 и 24 соединены с задающИ.м И( генератором 25, который связан также со входом генератора /6 ли.мейного иаИряжения. Управляющие цени электромеханического реле через т)игге;ры 26 и 27, высокочастотный ф.ильтр 28 и разделительную ем:коеть 29 присоединяются к жиле кабеля, к которой подсоединен блок 30 .

В качестве делительной системы применена так называемая время-ямнулъсная делительная система, -построенная :но за-мкиутой схеме. Точность деления, обесиечиваемая данной системой, может быть доведена до 0,05- 0,1%.

Точность деления оиределяется лн1нейиостыо и стабильностью работы блоков, преобразующих величины паиряжений, нодлежащих делению, в длительность лрямоугольиых И1М ;П ул ьс о,в (ЩИ р о THOHi.M п ул ьс н ы и :,Юд у л я тор, ШИМ) и в их амплитуду (амилитудноимиульсиый модул-ятор, АИМ).

Линеаризация блока ШИМ осундествляется с иомощью следящей системы, сравн ивающей выходное нанряжеиие (снимаемое со следящего осредняющего фильтра 14) со строго постоянным опорИЫМ 1-гат ря кеНИем 15 (о пределяющ.н.м масщтаб записи).

Линейность блока ШИМ определяется в основном коэффициеггОМ усиления -сил.ителя постоянного тока 17, входящего в цоиз обрат 1ой связи.

Роль амилитудно-и.миульеного модулято за выполняют и:м:пульсиый делитель напряжения //, представляющий собой ключевую схему на транзисторах, детекторы 13, 21 и осредняющие фильтры 14 и 22. Ключевая схема унра|вляет1ся прямоугольны ми имнул1 саМН, сн.Имаемы.ми с триггера Шмнтта 2U.

Устройство работает следующим образом.

Переменное элект|ромагиит1юе ноле, созданное специальным скважным генератором, с помощью приемных катущек / п 2 преобразуется в величины на1НряжеНИй (снтналы) и и f/2, про-порциональные нанряжелиостч матиитной сО|Ста зляк)Н1ей этого поля. Через )( 3 сипнал) /Л н (Л лостунают :1Я .

коммлтаюриого ключа -/, нредставля1ощс10 собой два транзистора, э.ммнтеры которых соединены соответственно с приемными катуш1каМИ / н 2, а коллекторы соединены вместе и подсоединены ко входу избирательного усилителя.

С помоигью нря1моугольного напряжения частотой 200 гн, поданного на базы транзисторов в нротивофазах, происходит переброс

Q кО|ММ -таторного ключа, т. е. в один нолу.чериод открывается транзистор, нодс:)едилс: :1ын к иерзой катугике, н закры.вается транзисто), 1одсоединен.ный ко второй катушке, а в другой нолупериод закрывается первый Тзанзнсr тор н открЫВается второй.

Ta.KHiM образом, за один по,)иод на вход усилителя подается сигнал U сиятьп с первой приемной катущки, а во второй нол период - силпал Uz, снятый со второй ириjQ емиой катущ.ки. с1 лепие снг.чалов Ui и U пронзводится одним усилителем, си.тенные сигналы с выхода усилителя 9 через импульсный делитель напряжепья 11 Поступают на вход выходпого ко-ммутаторного ключа 12,

- работаюндего синхронно е входным коммутаторным к:1к:)чум 4. кот-орьп 1 осуи1ествляет разде.тение сигна:101з, С11ятых е соответствующе приемной катуШКИ. снле;1ный енгнал U через детектор 21 поступает па вход осредняю„ щего фильтра 22, а -силеппый сигнал U через детектор 13 поступает па 5ход осредпяющего фи.тьтра 14, которьп .включен в цепь обратной связи иитротно-имату.чьсного мод лятора. С помощью широтно-1Н,мну,1ьспо1о . лятора величина Uz нреобразуется в дл1ггел1 пость прямоугольных нмнульсов, ширина которых обратно проиО:рциональна величине (Л. Последовательность прямоугольных и:.1П -льеов переменной скважности, снимаемая с вы„ хода триггера Шмнтта 20 ( имнульсог; обратно пропорциональна величине Uz), у.чраизляет работой имнульсного делителя напряжения //, открытое еостоянне которого опрсде, яется шириюй ирямоугол;лшго пм,,. пз 1ьса. Таки.м образО-М, на вход осредняклдего ()р льтра 22 иодается П)ямоугольный е1и-нал, ами.тптуда которого равна Ll. а HjnjjiiHa 1

W

j) ПостоЯЩая еоставляюи1ая такой носледователыюсти нрямоугольиых имнульсоВ нрн неизменной частоте следоваиня импульсов, В1)1деляе:Мая осредияюнди.м (рильтром 22, будет прол()|1циональна п.тониьти пм11 льса, т. е.

55и --- и, - ,

Коэффи-циепт пронорциональности данного

отнощеиИя определяется масштабным напряжение.м (Jo, подаваемым с узла 15. Таким образом, с осредпяюидего фильтра 22 еинмается

., и, ,, постоянный сигнал, раВ1Из1и -.-- бо, который

.ли.ровка усиления (АРУ), иостояниые времени срабатывания и отпускания которой значительно превышают период коммутации усилителя. В результате за период коммутации, в течение которого происходит нереключение сигналов Ui |И U, коэффициент усиления усилителя П ра:ктически не меняется и происходит разное усиление обоих сигналов, а следовательно, не меняется и величина нх отношения.

Требуемый коэффициент усиления усилителя довольно высок (порядка Ю) и обеспечить требуемый дина:мическ«й диапазон (особенно в случае применения тра:изистор0в) без применения АРУ не представляется возможным. Кроме того, примеиенле системы АРУ благоириятпо сказывается на точ.ности дела-iтельной системы, так каК лиией.ность амплитуд1но-,им1пульсного и широтио-импульсиого модуляторов в этом случае нужно обеспечивать в значительно более узком диапазоне изменений напряжения.

Таким образом, примеиение системы АРУ позволяет сохранить равное усиление сигналов, снятых с обеих ирием.ных катушек, расширить динамический диапазон усилителя и создать благоприятные условия для работы делнтельной системы.

Реле 3 служат для градуировки всего приемиого тракта аппаратуры. Обмотки электроме.ха.нических реле включены в коллекторные цеПИ соответствующего триггера, иереброс которых осуществляется путем подачи с поверхности земли высокочастотного напряжения различной частоты на базу соответствуюИ1,его триггера. Разделение командных сигналов для переброса нужного триггера осуществляется с помощью фильтров 28.

По команде с поверхности земли реле подключает одну прием.ную катушку на оба входа коммутаторного ключа 4.

Напряжение, снимаемое с выходного фильтра 22, в этом случае будет соотвстстповать отношению сигналов

U;

Точное значение градуировочного сигнала, позволяет устранить влияние иестабильпости

коммутаторных ключей 4 и 12 и опорного ианряжеиия на результаты измереиия отношения 0 и соответствующим образом от6;

регулировать поверхностную

аппаратхру испосредственно перед записью.

П р е д м е т и з о б р с т е и и я

1.Устройство для электромагнитного каротажа ск важн;1, содержащее нриемиые катушки, избирательный усилитель с системой автоматического управлеиия, задающ,ий генератор, блок пита.ния и пазомную регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что, с целью определения затухания электромагннт ного поля на участке между точками нзмереиия, повышення точности измереиия малых сигналов и обеснечения градуировки приемного тракта непосредственно перед записью и в нроцессе ее, оно содержит делительиую систему для измерения отношения величин папряжеииост поля в точках измереиня, схе.у коммутации сигналов с нриел1иых катушек н схему градуировки ириемного тракта.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что схема коммутации содержит входной коммутаторный ключ, включенный между приемными катушками и избирательным усилителем, и Быходио коммутаторный ключ, включенный в схему делительиой системы.

3.Устройство по по. 1 и 2, отличающееся тем, что входной и выходиой коммутаториые ключи связа-ны через управляющие триггеры с задающим генератором, второй выход которого связя} с делительной системой.

4.Устройство ио ип. 1-3, отличающееся тем, что оно содержит время - импульсную делительную систему.

5.Устройство но ип. 1-4, отличающееся тем, что схема градуировки приемного тракта содержит электромеханическое реле, включен1ное между ириемиыми катушками и выходным коммутаторным ключом, связанное через управляющие триггеры, высокочастотный фильтр и разделительную емкость с пазе м н о 11 р е Г11 с тр и р у ю ще Ii а и и а р а р о i i.

30

7.Э

Гч

25

г/n ц

иЛ LJJ