Многоканальная аппаратура для каротажа скважин Советский патент 1976 года по МПК G01V11/00 G01V9/00 

1

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности, к многоканальным системам, предназначенным для исследования скважин в процессе каротажа.

Известны устройства для передачи скважинной информации на поверхность, использующие метод частотного разделения каналов С частотной модуляцией и детектированием модулируЕощего напряжения в каждом канале.

В известном устройстве информация от каждого геофизического датчика поступает на свой частотный модулятор. Сигналы с выходов частотных модуляторов смешиваются в смесителе. Выходной сигнал смесителя далее передается через линию связи в наземную часть устройства, где с помощью дешифраторов, каждый из которых содержит полосовые фильтры, частотные детекторы и усилители, осуществляется выделение модулирующих напряжений. Затем модулирующее напряжение каждого канала с выхода соответствующего дешифратора выпрямляется с помощью фазочувствительного выпрямителя и подается на регистратор.

Недостаток известного устройства заключается в том, что используется не более четырех каналов, так как комплексирование различиых геофизических методов исследования скважин вызывают необходимость дальнейшего увеличения числа каналов.

Целью изобретения является увеличение количества передаваемой информацтш при неизменном числе несущих и минимальном усложнении телеизмерительной системы.

Цель достигается тем, что в многоканальной аппаратуре для каротажа скважин, сосостоящей из скважинкой и наземной частей, содержащей в скважинной части несколько геофизических датчиков, токовая цепь которых соединена кабельной линией с наземным генератором переменного тока, и частотные модуляторы с ключами переменного тока на входе, а в наземной части - несколько дешифраторов с выходными фазочувствительными выпрямителями, геофизические датчики попарно подключены ко входу частотного модулятора в противофазе, а в наземной части аппаратуры в фазочувствительные выпрямители введены вентили, обеспечивающие фазовую селекцию сигналов.

Для уменьшения погрешностей преобразования информационных сигналов в скважинную часть аппаратуры введен делитель частоты питающего тока, выходные сигналы которого используются для управления ключами переменного тока каждой пары датчиков.

Функциональная схема многоканальной аппаратуры для каротажа скважин приведена на чертеже.

Скважинная часть аппаратуры содержит геофизические датчики In-Izn, ключи перемениого тока 2ц - 2znj частотные модуляторы 3i - Зп. выходное устройство 4, делитель частоты 5, дроссель 6 и конденсатор 7.

Наземная часть аппаратуры содержит дроссель 8, конденсатор 9, фазовращатель 10, генератор питающего тока 11, дешифраторы 12i - 2п, фазочувствительные выпрямители с фазовым разделением сигналов 13ii-ISan и регистраторы Иц- Man.

Назначение отдельных функциональных узлов аппаратуры можно определить на примере одного канала.

Питание скважинной части аппаратуры и зондового устройства осуществляется от генератора питающего тока 11 с частотой FI. Ток /ппт. от генератора 11, пройдя дроссель 8 по центральной жиле кабеля, поступает через дроссель 6 на токовый электрод А зонда и делитель частоты 5. При этом на выходе каждого датчика первого канала появляется переменное напряжение частоты F, а на выходах делителя частоты формируются прямоугольные сигналы с длительностью, равной нескольким периодам частоты F, распределенные во времени таким образом, что наличие сигнала на одном выходе делителя частоты предполагает отсутствие сигнала на другом его выходе и наоборот.

Напряжение с выходов датчиков In и bi поступают в противофазе на измерительные входы ключей переменного тока, на управляющие входы которых попеременно поступают сигналы с соответствующих выходов делителя частоты. При этом на общем выходе ключей формируется фазоманипулированное напряжение, амплитуда которого в течение открытого состояния ключа 2и пропорциональна амплитуде выходного напряжения датчика ц, а в течение открытого состояния ключа пропорциональна амплитуде выходного напряжения датчика Ьь Фазоманипулированное напряжение управляет частотой модулятора 3i, выходной сигнал с которого поступает на вход выходного устройства 4, где смешивается с выходными сигналами остальных частотных модуляторов, усиливается и через разделительный конденсатор 7 подается на центральную жилу кабеля.

На поверхности высокочастотное напряжение, пройдя разделительный конденсатор 9, поступает на вход денлифраторов 12 -12ге, с помощью которых происходит выделение несущей частоты первого канала и частотное детектирование, в результате чего выделяется фазоманипулированное напряжение с частотой Р. Выходное напряжение дешифратора

12i в виде усиленного фазоманипулированного напряжения с частотой F поступает на информационные входы фазовых выпрямителей 13ii и 132ь на вторые входы которых поступает питающее напряжение с выходов фазовращателя 10.

В результате обработки входных сигналов на выходах фазочувствительных выпрямителей выделяются выпрямленные напряжения, соответствующие выходным напряжениям датчиков 111 и lai скважинного прибора.

Далее выходные напряжения фазовых выпрямителей 13ц, 1321 поступают на регистраторы 14ib 1421, где записываются на диаграмме в определенном масштабе измеряемого параметра. Аналогично работают и все остальные каналы.

Коммутацию ключей 2ib 221 скважинного прибора в принципе можно осуществлять выходными сигналами вспомогательного несинхронизированного генератора прямоугольных импульсов, частота которого в п раз меньше частоты питающего напряжения, однако, в этом случае вследствие асинхронности работы вспомогательного генератора и генератора питающего напряжения 11 переключение ключей будет осуществляться в моменты времени, когда мгновенные значения выходных напряжений датчиков 111, bi отличны от нулевого значения. Это обстоятельство приводит к увеличению погрешности измерения.

В аппаратуре в результате того, что коммутирующие сигналы вырабатываются с помощью питающего напряжения, а, следовательно, синхронны с ним, переключение ключей 2ib 221 происходит в моменты времени, когда мгновенные значения выходных напряжений датчиков lib bi близки к нулевому значению.

Формула изобретения

Многоканальная аппаратура для каротажа скважин, состоящая из скважинной и наземной частей, содержащая в скважинной части несколько геофизических датчиков, токовая цепь которых соединена кабельной линией связи с наземным генератором переменного тока, и частотные модуляторы с ключами переменного тока на входе, а в наземной части - несколько дешифраторов с выходными фазочувствительными выпрямителями, отличающаяся тем, что, с целью увеличения количества передаваемой информации, геофизические датчики попарно подключены ко входу частотного модулятора в противофазе, а в наземной части аппаратуры в фазочувствительные выпрямители введены вентили, обеспечивающие фазовую селекцию сигналов.