Автономный прибор для геофизических исследований скважин Советский патент 1979 года по МПК G01V9/00 E21B47/00 

тор зондирующего тока, каротажный зонд, источник питания, измерительное устройство, включающее входные цепи, два транс форматора, компенсатор, выполненный на реохорде, с обмотки которого с помощью механического контакта снимается компен сирующее напряжение, нуль-орган, исполнительное реле, лентопротяжный механизм с записывающим устройством, а также двоичный счетчик, регистр памяти и ждущий мультивибратор, необходимые для запоминания измеренной информации, переноса указанной информации на носитель записи с одновременным запоминанием новой точки измерения и регистрации на носителе записи служебных сигналов, например отметки начала нового информационно го слова. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому иаоёрётению является автономный прибор для электрического ка-- ротажа, например измерения и регистрации удельного сопротивления горных пород, пересекаемых в процессе бурения скважин 3, содержащий каротажный зонд AMNB, генератор зондирующего тока, усилитель, регистрирующий блок, содержащий лентопротяжный механизм с записывающим устройством, зубчатый диск, входящий в зацепление с перфорационными огверсгиями носителя записи, источник постоянного тока, исполнительное реле, из мерительный блок, выполненный в виде входного и токового трансформаторов, рео хорда компенсатора, с которого с помощью перемещающегося по его обмотке ме ханическ.ого контакта снимается компенсирующее напряжение, находящееся в протич вофазе с измерительным, экстремальногр нуль-органа и реле времени, вводимого в схему в случае дискретной записи измеря. емой информации. Компенсирующее напряжение, снимаемое с реохорда механическим контактом, приводимым через редуктор зубчатым диском, который вращается при перемещении носителя записи, поступает на вторичную обмотку входного трансформатора и сравнивается с измеряемым. Результирующее напряжение с усилителя поступает на вход нуль-органа, который управляет работой исполнительного реле. Наличие реохорда с механическим конгак; ГСМ, аубчагого диска, кинематической связи (редуктора) между указанными элементами, а также двух трансформаторов, что приводит к рассогласованию фаз измеряемого и компенсирующего напряжений и необходимости введения из-за этого в из.мерительный блок экстремального нульоргана, усложняет аппаратурную часть ав- номного прибора, работающего в условиях больщих вибраций и высоких температур и, как следствие, снижает его надежность. Ограниченные габариты скважинного прибора не позволяют разместить в нем аппаратуру повышенной надежности (при каротаже скважин в процессе бурения замеры не могут быть продублированы и поэтому надежность аппаратуры должна быть по-, вьпиена). Целью .настоящего изобретения является упрощение и повышение надежности работы прибора. Поставленная цель достигается тем, что автономный прибор, содержащий каротажный зонд, генератор зондирующего тока, ус илитель, подключенный к измерительным электродам каротажного зонда, и регистрирующий блок, состоящий из лентопротяжного механизма и записывающего устройства с источником питания, снабжен выпрямителем, конденсатором памяти, генератором импульсов и реле времени, причем и . выпрямитель связан с усилителем, а конденсатор памяти через нормально закры тый контакт реле времени подключен к выходу вьшрямителя, а через нормально открытый контакт - к исполнительному реле, нормально открытый контакт которого включен между генератором импульсов и записьшающим устройством. На чертеже представлена принципиальгная блок-схема автономного прибора. Принципиальная блок-схема показана применительно к электрическому каротажу скважин, но может быть применена и для тех случаев, когда датчиком является устройство, выходной сигнал которого имеет форму переменного или постоянного тока. Автономный прибор включает каротажный зонд 1, состоящий из токовых электродов и , подключенных через щунт 2 генератору 3 зондирующего тока и измерительных электродов М и N , подключенных через усилитель 4, выпрямитель 5, нормально замкнутый контакт 6 реле времени 7к конденсатору памяти 8. Конденсатор 8через нормально открытый контакт 9 реле времени 7 подкл19чен к исполнительному реле 1О, нормально открытый контакт 11 которого включен в цепь питания записывающего устройства регистрирующего блока 12. Регистрирующий блок 12 состоит из лентопротяжного механизма, включающего подающую кассету 13, приемную кассету 14, приводимую во вращение элекгродвигателем 15, и записывающего усг ройства, сосгояшего, например, из магнит ной головки 16 и источника питания, например генератора 17 импульсов. Электр двигатель 15 подключен к исгочнику no стоянного тока 18 через нормально откры тый контакт 19 реле времени 7. Автономный прибор работает следующим образом. При проведении каротажа от генератора 3 через шунт 2 к токовым электродам А и В каротажного зонда 1 подводится переменный ток. Возникающая при этом на измерительных электродах разность потенциалов поступает на усилитель 4, а с его выхода на выпрямитель 5, Выпрямленный сигнал через нормально замкнутый контак б реле времени подводится к конденсатору 8 памяти и заряжает его. Через определенный промежуток времени-, который выбирается в зависимости от механическо скорости бурения, срабатырает реле време ни 7, при этом нормально замкнутый контакт 6 размыкается, а нормально открытые контакты 9 и 19 замыкаются. Конденсатор 8 отключается от выпрямителя и через контакт 9 разряжается на обмотку исполнительного реле Ю. Реле 10 включается и его нормально открытый кон такт 11 замыкается. Импульсы с генератора 17 через конгакг 11 поступают на магнитную головку 16 до тех пор, пока реле 1О включено. Одновременно с подключением конденсатора 8 к .обмотке исполнительного реле 10 напряжение с источника постоянного тока 18 через контакт 19 поступает на электродвигатель 15, который через Сйнематические связи вызывает перемещение носителя записи, tj результате на магнитном носителе регистрируются импульсы, число которых пропорционально времени, в течение которого реле 10 было включено. В свою, очередь, время, в течение которого реле 1О находится во включенномсостоянии, пропорционально величине измеренного параметра, например удельному сопротивлению самопроизвольной поляризации горных пород и т.д. Т.е. в дашюм случае имеет место следующая математическая зависимость: NHx.r,f.(4.A . где Ny . число импульсов, зарегистри рованных не магнитном носителе записи; (2) , t - время, в течение когорот-о исполнительное реле включено; и - разность потенциалов на электродах М и N , т.е. величина измеряемого напряження. Из уравнений (1) и (2) следует, что f (J Для измерения и регистрации нескольких парамегров аппаратура может быгь выполнена многоканальной, а наличие многодорожечной магнитной головки позволяет осуществить их одновременную запись. В отношении технико-вконом11ческой эффективности предлагаемого автономного прибора следует отметить, что он имеет более высокую iaдeжнocть по сравнению с приведенными аналогами и прототипом, так как измерительная часть включает на дежно работающие при вибрации генератор iзондирующего тока, усилитель, выпрямитель, конденсатор.памяти, исполнительное реле и реле времени. При таком исполнении измерительной части не требуется применение реохорда, который снижает надежность известных автономных приборов за Счет отказов в их работе, возникающих при отхождении механического контакта от обмотки реохорда под действием вибриций, имеющих место при бурении скважин. Введение конденсатора памяти, осуществляющего включение исполнительного реле, контакты которого подключают источник питания к записывающему устройству, позволяют упростить измерительное устройство за счет исключения из него двух трансформагоров, реохорда и нульоргана. Кроме того, уменьшение числа энергоемких элементов в аппаратуре автономного при.бора позволяет уменьщить потребление тока ог источника питания и как следствие сократить число спуско- подъемных операций бурильного инсррумента (автономный прибор встраивается в колонну бурильных труб) с целью замены питающего блока. Формула изобретения Автономный прибор для геофизических исследований скважин, содержащий каротажный зонд и измерительно-регистрирующую аппаратуру, состоящую из генератора зондирующего тока, усилителя, подключенного к измерительным электродам каротажного зонда и лентопротяжного механизма с исполнительным реле и записывающим устройством, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности, в прибор введены выпрямитель, конденсатор памяти, генератор импульсов и реле времени, причем выпрямитель связан с усилителем, конденсатор памяти через нормально закрытый контакт реле времени подключен к выходу выпрямителя, а через нормально открытый контакт - к исполнительному реле, нормально открытый

контакт которого включен между генера- тором импульсов и записьшаюшим устройством.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3047794, кл. 324-10, 1962,

2.Авторское свидетельство СССР № 269090, кл. Е 21 В 47/ОО,1970.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 215158, кл. Е 21 В 47/00, 1968.