Комплексно-комбинированный прибор для каротажа скважин Советский патент 1982 года по МПК G01V11/00 G01V1/52 G01V5/04 

(54) КОМПЛЕКСНО-КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ КАРОТАЖА Изобретение относится к области геофизического приборостроения и может быт использовано, в частности, при разработке -телеизмерительной системы для комплексно-комбинированной аппаратуры акуо тического, радиоактивного, электрического и других видов каротажа. Гфи разработке комплексно-комбиниро ванных приборов для каротажа скважин наряду с такой сложной технической и технологической задачей, как оптимальное конструктивное совмещение измери тельных зондов, необходимо создать тетелеизмерительную систему, осуществляю щую передачу измерительной информации с минимальными искажениями. Телеизмерительная система должна также включать в себя систему управления комплексно-комбинированным сква- жинным зондом. Такая система независимо от состава комплексно-комбинированного 3Ofiaa должна осуществлять управление исполнительными устройствами, рабо тающими в процессе измерения (переклюСКВАЖИНчетю зондов, датчиков, запуск имп льоных излучателей, изменение масштабов в коэффициенте усиления, включение калибровочных сигналов, и т. д.), а также управлять исполнительными устройствами, работающими в процессе настройки аппаратуры перед измерениями (управление прижимными устройствами , рычагами профилемеров, изменение зондовых расстояний, включение радиоактивных реп&ров и т. д.). Известны комплексно-комбинированные приборы, содержащие в верхней чаоти скважинного зонда блок телеизмерительной системы, к которому от всех датчиков скважинного зонда поступают информационные сигналы, где они преобразуются и передаются через линию связи (каротажный кабель) к наземным преобразующим и регистрирующим устройствам. Для построения многоканальных телеизмерительных систем в этом устройстве часто используется многожильный кабель. Это упрощает электронные сх«лы сква- жинных зондов, так как сигналы с датчиков могут быть переданы по отдельным жилам, кабеля 1 . Однако взаимного влияния сипналов подобные системы имеют ограниченное щ)именекие. Известен комплексно-комбинированный прибор для каротажа скважин, телеизмерительная система которого расчИтаиа на семижильный каротажный кабель и использует различные виды л4одуляшш. С2 ; Однако в приборе не качественно передаются высокочастотные сигналы, например, от акустического зонда. Кроме того, для передачи информацион ных сигналов от датчиков необходимо предусматривать в каждом измерительном зонде значительное количество ливий связи, к.оторые требуют дополнительных герметичных электровводов, например, для измерительного зонда акустического каротажа. Число герметичных электровводов, которые могут быть размещены в сечении зонда, ограничено и они являются наименее надежными элементами скважинных зондов. Трудно исключить взаимное влияние между этими цепями и цепями Ьитания и импульсных излучателей. Наиболее близким по технической сущ ности к предлагаемому, является устройство для акустических и радиометрически исследований скважин, содержащее в сква жвивом приборе блок согласования с линией связи (каротажным кабелем), измерительные зонды, датчики сигнале, коммутатор, частотно-импульсный модулятор, управляемый ключ с согласующим трансформатором, шину передачи измерительной информации и шину управления - синхронизации, а в наземной части прибора - блок управления, блок демодуляций измерительной информации с согласующим трансформатором и регистрирук щее устройство. I Это устройство.обеспечивает высокую помехоустойчивость при передаче измери рительной информации и позволяет управлять исполнительными цепями измеритель ных зондов|3. Однако при расширении комплекса измерительных зондов устройство имеет ограниченные функциональные возможности. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности прибора , 9 14 Поставленная цель достигается тем, что в комплексно-комбинированном пр боре для каротажа скважин, содержащем скважинную часть, соединенную линией связи (каротажным кабелем) с наземной частью, npH4«vi скважинная часть состоит из блока согласования с линией связи, шины передачи измерительной информации, шины управления - синхронизации и цепи питания, которые подсоединены к блоку согласования с линией связи, и измерительных зондов, каждый из которых содержит последовательно соединенные датчики сигналов, коммутатор, частотно-импульсный модулятор, который через управляемый ключ и первый согласующий трансформатор подсоединен к шине передачи измерительной информации,, а часть состоит из блока управления прибором, блока демодуляции измерительной информации с вторым согласующим трансформатором, блока питания и регистрирующего устройства, причем первичная обмотка второгсг согласующего трансформатора соединена с линией связи, а вторичная - с блоком демодуляции измерительной информации, выход которого соединен с регистрирующим устройством, блок питания соединен через среднюю точку первичной обмотки второго согласующего трансформатора с входом блока управления прибором, первый выход которого, лодсоединен к линии связи, а второй - к регистрирующему устройству, в каждый измерительный зона прибора введены блок преобразования измерительной инфоршашш и блок управления з.ондом, при этом первый вход блока преобразования измерительной информации соединен через коммутатор с датчиком сигналов, второй вход соединен с блоком управления зонаам, а выход через управляемый ключ и первый согласуюший трансформатор соединен с шиной Передачи измерительной информации, вход блока управления зондом соединен с шиной управления - синхронизации, а выходы соединены с блоком преобразования измерительной информации , коммутатором и управляющим входом управляемого ключа. Блок 1феобразования измерительной информации состоит из формирователя сигналов с датчиков и частотно-импульоного модулятора, причем входы формирователя сигналов являются входами блока ТфеобразоваНия измерительной инфорнмашш, а выход соединен с частотно-импульсным модулятором, выход которого является выходом блока преобразования измерительной информатш. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу. Комплексно - омбитфованный прибор для каротажа скважин содержит в сква жинном зонде блок 1 согласования с линией связи (каротажным кабелем), включающий в себя схему 2 формирования синхросигНЕша, выходной каскад 3, согласующие трансформаторы 4 и 5, схему 6 формирования сигналов управле ,ния - синхронизации, блок 7 питания, шину 8 передачи измерительной ушформааии, шину 9 управлений - синхрониза.ции и цепь 10 питания, проходящие все измеритепьнью зонды 11-13, которые включают в себя датчики 14 сигналов, коммутатор 15, блок 16 пре образования измерительной ннформашга, включающий в себя формирователь 17 сигналов.с датчиков для передачи с помощью частотно-импульсной модулящш и частотно-импульсный модулятор 18, управляемый ключ 19, согласующий трансформатор 20 и блок 21 управления зондом. Прибор содержит также линию 2 связи, в наземной части с аппаратуры йвходятся блок 23 управления прибором согласующий трансформатор 24, блок 25 демодуляции, измерительной информации, блок 26 питания и регистрирующее устройство 27. Блок-схема (фиг. 1) содержит три измерительных зонда;- подключеннь1Х к блоку согласования с линией связи, хотя их количество может быть от одного до нескольких. Комплексно-комбинированный прибор работает следующим образом. . Электрические схемы скважинйого зон да питаются nepavteHHbiM напряжением . частоты 400 Тп (фиг. 2 а ), которое подается от блока 26 питания в наземной части аппаратуры. Передача сигналов управления и информации осуществляется синхронно с этой частотой питающего напряжения. Блоком 23 управления приборам вырабатываются сигналы управления (фиг. 25 ) - импульсы с различными час тотами заполнения. Комбинация этих импульсов по частоте и длительности, синхронно с частотой питающего напряжения, через линию 22 связи поступает на схему 6 формирования сигналов управления - синхронизации в блоке 1 согласования с линией связи. Далее эти импульсы поступают в измерительные зонды 11 13 по шине 9 управления - синхронн.аumi. В каждом измерительном зонао находится блок 21 управления зондом, в котором осуществляется выделение и дешифрация сигналов управления. Работа измерителыалх зондов показана на примере измерительного зонда 13. Сигналы от датчиков 14 измерительгного зонда через коммутатор 15 поступают в блок 16 преобразования измерительной информации на вход формирователя 17 сигналов с датчиков для передачи с помощью частотно-импульсной модуля-; ции и далее на частотно-импульсный модулятор 18. С целью исключения влияния модуляторов друг на друга через согласующие трансформаторы, между согласующим трансформатором частотным модулятором 18 установлен управляемый |Ключ 19. Управление коммутатором 15., формирователем 17 сигналов и управляемым КЛЮЧОМ 19 осуществляется от блока .21 управления зондом. Информация в модулированном и преЬбразованном виде от каждого измер тельного зонда с временным уплотнением поступает по щине 8 передачи измерительной информации в блок 1 согласования с линией связи и далее через согласующие трансформаторы 5 и 4 выходного каскада 3, линию 22 связи и согласующий трансформатор 24 -.-в блок 25 информационного сигнала. От измерительных зондов, в которых используется временной анализ сигналов, поступает импульс синхронизации через. средние точки согласующих трансформаторов 20 и 5 и далее через схему 2 фор- . мирования синхросигнала, согласующие ; трансформаторы 4 и 24 в блок 23 упра&ления приборсы, где он выделяется и вместе с информационным сигнале поступает в регистрирующее устройство 27. В устройстве могут быть применены чадтотно-импульсные модуляторы с цент ральной частотой, равной 125 кГц. .Применяя удвоение частоты пртл модуляции частоты по этому каналу, могут быть переданы сигналы с частотами от О до 50 Гц. На фиг. 2 (в, г, д. е ) приведены для югримера сигналы, которые, могут быть переданы каналу телеметрии с применением частотно-импульсной мопуляшш. Сигналы акустического зонда (фиг. 2в) передаются по каналу телеметрии без предварительного преобразования. .На фиг. 2г представлен цифровой двоичный сигнал, который может быть передан по каналу телеметрии; В цифровом виде может быть передана информация от зондов радиоактивного каротажа, электричес кого каротажа и ряда других. На фиг. 2д представлен сигнал от N зонйов электрического каротажа (например, БКЗ). Информация от каждого зонда передается -в виде полусинусоиды регистрируемого сигнала, но, учитывая большой динамический диапазон, он может быть передан с различными масш табами (на фиг. 2д показано 3 масштаба). На фиг. 2е показан сигнал, который может быть передан от восьмирычажного профилемера. В комплексно комбинированном приборе могут быть использованы мелеете с частотно-импульсной модуляцией и другие виды угловойимпульсной модуляции при передаче информационных сигналов, например, фаао-импульсная, широтно импульсная и их различные комбинации Основным требованием при этом остает ся совместимость по ряду параметров - спектр частот, режим энергопотребления, синхронизация, единые узлы блока согласования и др. Комплексно-комбинированный прибор для каротажа скважин выгодно отличается от известных тем,что примененное в нем техническое решение позволяе значительно расширить комплекс иалер тельных приборов., функциональные Ности и повысить надежность . Это путь к созданию единой системы совместимых скважинных приборов, дающийвоз можность гибкого маневрирования комппексам. измерительных зондов в соответствии с решаемыми задачами и геологотехническими условиями п|)оведения изме рений в скважинах. Формула изобретения 1, Ксалплексно-комбинированный приВор для каротажа скважин, содержащий скважинную часть, соединенную линией связи (каротажным кабелем) с наземной частью, причем скважинная часть состоит из блока согласования с линией связи, шины передачи измерительной информации, шины управления - синхрониза ция и цепи питания, которые подсоединены к блоку согласования с линией связи, И измерительных зонцов, каждый из которых содержиг последовательно соединенные датчики сигналов, коммутотор, частотно-импульсный модулятор, который через управляемый ключ и первый согласующий трансформатор подсоединен к шине передачи иетлерительной информации, а наземная часть состоит из блока управления прибором, блока демодуляции измерительной информации с вторым согласующим трансформатором, блока питания и регистрирующего устройства, причем пернвичная обмотка второго согласующего трансформатора соединена с линией связи, а вторичная - с блоком демодуляции измерительной информации, выход которого соединен с регистрирующим устройСТВСЖ1, блок питания соединен через среднюю точку первичной обмотки согласующего трансформатора с входся блока управления прибором, первый выход которого подсоединен к линии связи, а второй - к регулирующему устрой- ству, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей прибора и повышения его надежности, в каждый измерительный зонд прибора ввейены блок преобразования измеМерительной информации и блок управления зондом, при этом первый вход блока преобразования иалерительиой информации соединен через коммутатор с датчиком сигналов, второй вход соединен с блоком управления зондся«1, а выходы через управляемый ключ и первый согласующий трансформатор соединен с шиной передачи измерительной инфо{илации, вход блока управления зондом соединен с шиной управле ния - синхронизации, а выходы соединены с блоком преобразования измерительной информации, коммутатором и управляющим входом управляемого ключа. I 2. Прибор поп. l,oтличaк 1ц и и с я тем, что блок преобразования иа 1ерительной информации состоит из формирователя сигналов с датчиков и частотно-импульсного модулятора, причем входы формирователя сигналов являются входами блока преобразования измерительной информации, а выход соединен с частотно-импульсным модулятором, выход которого явпяется выходом блока преобразования измерительной информации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Лаптев В. В.. Филин Н.И. и др. Агрегатщзованная система скважинной геофизической аппаратуры для исследования бурящихся скважин. Сб. Непромысло991141110

вая геофизика , М.. 1978, вьш. 8,ной аппаратуры. Сб. Непромысловая

с. 144. геофизика, М.. 1978 зып. 8, с. 150.

2. Мечетин В. Ф. и ар. Некоторые№ 655211, -кл. 3 Gi O1V 5/ОО. 197S.

вопросы разработки комш.оксной каротаж- s (прототип).

3. Авторское свидетельство СССР