Автономный каротажный измеритель Советский патент 1980 года по МПК E21B47/00 G01V3/00 E21B47/12 

(54) АВТОНОМНЫЙ КАРОТАЖНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ Устройство относится к области промысловой геофизики, в частности к многоканальной цифровой автономной аппаратуре, предназначенной для каротажа скважин в процессе бурения. Для.каротажа скважин в процессе бурения известны несколько типов автономных устройств. Известен автономный каротажный измеритель, в котором измеряют переменное напряжение компенсационным способом. Одновременно с набором компенсирующего напряжения формируют двоичный код, который запоминают на ферритовой памяти. С помощью переключателя ферриты перемагничиваются и считываемые импульсы после .формирования подают на магнитную головку. Измерение и регистрация одного параметра производятся в одном масштабе 1. Недостатком этого измерителя является то, что регистрируют один параметрй в одном масштабе.. / Известен автономный измеритель, измеряющий несколько параметров, регистрируемых в несколькии масштабах в цифровой форме на магнитный носитель 2. Для этого использована электромеханическая система переключения и сложйый регистратор, что снимает надежность и достоверность измерений; Кроме того, регистрация параметров в небольших масштабах приводит к непроизводительному расходу носителя записи и снижению объема памяти. Прототипом настоящего устройства явется автономный прибор каротажный цифровой АЦ 3. Этот прибор основан на компеисацйоином принципе измерения переменного напряжения. Набор компенсационного напряжения формируют из полуволн зондирующего тока двоичным кодом и подают на магнитную головку. Это устройстве) содержит генератор зондирующего тока, измерительный канал, компенсатор, матрицу сопротивления, двоичный счетчик с ключом и формирователем, блок управления, включающий задающий генератор, делитель, формирователц ключ и блок задержки, магнитный регистратор и элементы памяти и управления записью. Недостатком прибора, рассчитанного на измерение нескольких параметров, является измерение и регистрация параметров толь-

ко в одном масштабе и, следоват1ельно, невозможность измерения параметров, изменягощихся в широком диапазоне (например, большие зонды электрического каротажа).

Данное устройство лишено указанного неД(астатка: - .

Целью изобретения является расширение динамического диапазона измерений путем автоматического выбора масштаба.

Цель достигается тем, что в автономный каротажный измеритель, содержащий генераторную цепь, включающую в себя пи-тающие электроды, подключенную через переключатель к шунту, соединенному с не-, .точником сигнала, измерительную цепь, включаюч(ую измерительные датчики, соединенные через трансформатор с устройством сравнения, блок передачи опорного сигнала, подключенный к шунту и соединенный с устройством- сравнения, матрицей сопротивлений и формирователем, нагруженным через ключ На вход двоичного счетчика, соединенногос матрицей сопротивлений и магнитным регистратором, подключенным также к выходу блока сравнения, а/также блок управления с источником питания, соединенный с источником сигнала и магнитным регистром , введено устройство переключения масштаба регистрации, включеннйе между трансформатором и матрицей сопротивлений, соединенное также со старшим разрядом двоичного счетчика и магнитным регистратором.

При этом введенное устройство содержит ключи переключения масштабов, включенные между трансформатором и матрицей сопротивлений, управляющие входы которых подключены к выходу триггера, вход которого совместно с входом счетчика подсоединен к выходу старшего разряда двоичного счетчика, при этом выход счетчика соединен с входом магнитного регистратора.

Регистратор состоит из мНогбэлёктродного зонда каротажа с двумя измерительными (М и N) и несколькими питающими {Ai, АЗ, АЗ, А4 и В) электродами, генератора переменного тока, состоящего из задающего генератора 1 и усилителя 2 мощности, являющегося источником сигнала в Цепи питающих электродов, переключателя 3 датчиков, трансформатора 4 компенсатора с первичной 5 и вторичн.ыми 6 и 7 обмотками, шунта 8 с отводами 9, формирователя 10 и ключа И, двоичного (девятиразрядного) счетчика 12 с дополнительной ячейкой десятого разряда 13, матрицы 14 сопротивления, трансформатора 15, ключей 16-17 переключения масштабов, устройства 18 сравнения, формирователя 19 опорного напряжения, триггера 20, одноразрядного счетчика 21, блока 22 задержки, входного регистра 23 памяти, магнитного накопителя 24 с головкой 25 и двигателем 26, блока 27 отгспючения, делителя 28, ключа 29 питания.

746093

цепи 30 задержки, источника 31 питания и датчика 32 включения.

Питающие электроды с шунтом и источником сигнала образуют генераторную цепь. Блок передачи опорного сигнала включает 5 трансформатор 4 компенсатора и формирователь опорного напряжения. В магнитный регистратор входят входной регистр памяти, магнктньга накопитель, двигатель, блок задержки, управляющий работой регистратора. Блок управления с источником питания содержит задающий генератор, делитель, ключ питания, цепь задержки и блок отключения. .

Устройство работает следующим образом. После начала прокачки промывочной. жидкости датчик 32 подключает источник 31 питания к блоку управления (задающий генератор I, делитель 28, ключ 29 питания и цепь 30 задержки). Делитель 28 преобразует гармонический сигнал от генератора 1 в импульсы, следующие через каждые 16,

0 32, 64 или 128 сек. Через ключ 29 питание поступает в устройство через 16, 32, 64 или 128 сек. После подключения питания в устройстве начинаются переходные процессы, после завершеняя которых цепь 30 задержки открывает ключ 11.

Зондирующий ток от источника 2 сигнала проходит через шунт 9 и электроды, например. At и В. На электродах MN возникает разность потенциалов, которая через трансформатор 15 поступает на устройство.

0 18 сравнения. Напряжение с обмотки 7 трансформатора 4 подводится к матрице 14 сопротивлений. В исходном состоянии с матрицы 14 снимается нулевое компенсирующее напряжение. Это напряжение в противофазе с измеряемым подается на устройство 18 сравнения, куда также подается опорное напряжение с формирователя 19.

После того, какключ II открылся, импульсы, сформированнью блоком 10 из полуволн или волн напряжения на обмотке 8

0 поступаю11г на двоичный счетчик 12. Код со счетчика 12 подается на входной регистр 23 памяти магнитного регистратора и матрицу 14 сопротивления. Ключи в матрице 14 переключают цепи R-2R, набирая на выходе матриць компенсирующее напряжение. За каждый Период переменного напряжения .(зондирующего тока) происходит ступенчатое увеличение компенсирующего напряжения. Это напряжение, как упоминалось выще, суммируется в противофазе с измеряеJJ мь1м. Внанале включен ключ 16 и с вторичной обмотки трансформатора 15 снижается полное измеряемое напряжение (при включении ключа 17 снимается напряжение с . /10ч)бмотки трансформатора 15). Ключ 16 включен, так как триггер 20 имеет одно устойчивре состояние (ключ 16 открывается по цепи а-а).

В процессе набора компенсирующего напряжения происходит его сравнение с измеряемым и при равенстве их с устройства 18 сравнейия поступает сигнал на регистр 23 памяти, цепь сброса счетчика 12, цепь запирания ключа 11 и блок задержки 22. При. этом информация со входного регистра 23 памятипередается на гоЛбйКу 25 и записывается на магнитной ленте, счетчик 12 об,нуляется, ключ II запирается, а блок 22 задержки через небольшой интервал 1времени включает двигатель 22 на шаговое смещение лентьг (при этом переключатель 3 также смещается на следующее положение). С блока .22 сигнал подается на цепь задержки. время, определяемое цепью заде|)Жки, сигнал подается на ключ 11 и начинается измерение второго параметра.

Положим теперь, что величина измеряемого параметра превышает ДиаЬазон первого масштаба. Тогда при полностью заполненном счетчике 12 компенсация не произойдет и счетчик 12 будет продолл ать счет.

Когда, состояние дополнительной ячейки будет характеризоваться единицей (счет 512) триггер 20 перейдет во второе поддерживаемое единицей ячейки 13 состояние, при этом ключ 16 закроется, а откроется ключ 17. Теперь с компенсирующим напряжением будет суммироваться 1/10 измеряемого. Фактически это означает увеличение диапазона в -10 раз (второй масштаб 0-5110). В момент компенсации с регистра памяти 23 в головку 25 будет передан двоичный код (диапазон 0--5И) и метка масштаба (увеличение в 10 раз).

Если измеряемый сигнал (что практически не может быть) все же превысит компенсирующее напряжение и за второй период счета счетчик 12 переполнится, то второй сигнал с ячейки 13 переведет одноразрядный счетчик 21 в единичное положение, через цепь управления регистром памяти поступит сигнал на завершение процесса измерения (запись на ленте переполнения значений счетчика и пере.ход на следующий канал измерения). Это необходимо для предотвращения сбоя работы аппаратуры. При считывании записанной информации эта точка будет исключена из измерения.

Рассмотренная система может быть использована для увеличения числа масщтабов. Например, может быть введен поиск одного из трех или четырех масштабов. В этом случае увеличится число ключей переключения MacujTa6oB, разрядность триг,гера 20 и счетчика 21.

Ключи переключения масштабов 16 и 17 по схеме показаны в цепи вторичной обмотки входного трансформатора, однако они могут быть использованы и в цепи компенсирующего напряжения, но с действием на

увеличение величины компенсирующего напряжения в десять раз.

Автономный каротажный измеритель обладает преимуществами перед известными, так как содержит одно устройство сравнения для всех каналов, в процессе измерений обеспечивается поиск оптимального масштаба для всех каналов и запись только одного значения регистрнрубмого параметра.

Формула изобретения

10

1Автономнь1Й каротажный измеритель, содержащий генераторную цепь, включающую в себя питающие электроды, подключенные через переключатель к щунту, соединенному с источником сигнала, измерительную цепь, содержащую измерительные датчики, соединенные через трансформатор с устройством сравнения, блок Передачи опорного сигнала, подключенный к шунту и соединенный с устройством сравнения, матрицей сопротивления и формирователем/нагруженным через ключ на вход двоичного счетчика, соединенного с матрицей сопротивлений и магнитным регистратором, подключенным также к выходу блока сравнения, а также

блок управления с источником питания,-соединенный с источником сигнала и магнитным регистром, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического л иапазона измерений путем автоматического выбора мас1 щтабов, в него введено устройство переключения масщтаба регистрации, включенное между трансформатором и матрицей сопротивлений, соединенное также с6 старшим разрядом двоичного счетыика и магнитным регистратором.

f 2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что устройство переключения масштаба регистрации содержит ключи переключения масщтабов, включенные между различными отводами вторичной обмотки трансформато- ра и матрицей сопротивлений, управляющие входы которых подключены к выходу триггера, вход которого совместно с входом .счетчика подсоединен к выходу старшего разряда двоичного счетчика, при этом - выход счетчика соединен с входом магнит1 него регистратора.

Источники информации,V. принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 269090, кл. 5а 47/00, 1968. O 2. Авторское свидетельство СССР № 226533, кл. 5а 47/00, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2521629/25, кл. 5а, 1977 (прототип).

k6

25

о

/3

а ff

±