Устройство для электрического каротажа Советский патент 1982 года по МПК G01V3/18 

1

Изобретение относится к области скважинных геофизических исследований и может быть использовано при инженерных изысканиях при строительстве гидротехнических сооружений,для регистрации электрических и температурных параметров грунта, при проведении работ в труднодоступных районах.

Известно устройство, в котором осуществляется последовательное соединение переключателя тока с механическими контактами, включенными между токовыми электродами и . татором бесконтактного типа на полупроводниковых управляющих элементах 11.

Однако это устройство обладает небольшой эффективностью.

Наиболее близким к предлагаемс 1у является устройство для электрического каротажа, включающее источник питания, преобразователь напряжения, выпрямитель, сглаживающий фильтр, приборы регулировки силы тока, набор контрольных шунтов, компенсатор поляризации, генератор управляющих противофазных напряжений, токовый переключатель, измерительные и токовые электроды, измерительный преобразователь напряжения, регистратор и сглаживающий фильтр сигнала.. Устройство может также содержать задающий стабилизатор тока и блоки гальванической развязки 2.

Недостатки такого устройства заключаются в малой эффективности (изза наличия большого объема операций, необходимых при обработке резуль10татов экспериментальных данных), а также невозможности измерений температурных параметров.

Решить эту проблему можно только путем автоматизации процесса обра15ботки экспериментальных данных о применением средств вычислительной техники. Для этого необходимо полученную информацию записать в виде, удобном для ввода в ЭВМ на наиболее

20 Доступном и дешевом носителе, что невозможно при использовании указанных устройств..

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрой25ства, повышение его эффективности за счет применения блока регистрации данных в виде, позволяющем использовать средства вычислительной техники для обработки результатов экспе30риментальных данных, что позволяет сократить время и стоимость проведе ния исследований. Поставленная цель достигается тем., что в устройство для электриче кого, каротажа, содержащее стабилиза тор напряжения, генератор управляющих противофазных напряжений, два блока гальванической развязки, заща щий стабилизатор тока, токовый переключатель, токовые электроды, изм рительные электроды, соединенные с компенсатором поляризации, который последовательно связан с измеритель ным преобразователем напряжения и сглаживающим фильтром, и регистратор, при этом первый выход стабилизатора напряжения соединен с задающим стабилизатором трка, второй с генератором управляющих противофазных напряжений, выход задающего стабилизатора тока соединен со входом токового переключателя, выходы которого соединены с токовыми элект родами, два выхода генератора управ ляющих противофазных напряжений свя заны с блоками гальванической развязки, первые выходы которых подсоединены к токовому переключателю, а вторые - к измерительному преобра зователю напряжения, дополнительно введены усилитель постоянного напжения, интегратор напряжения, ключе вой элемент, генератор двух стабиль ных частот, формирователь импульсов первый, второй и третий триггеры, логический элемент И и второй регис ратор, при этом вход усилителя постоянного тока соединен с выходом сглаживающего фильтра, а первый выход усилителя постоянного тока связаны со входом первого регистратора второй выход - со входом интегратора напряжения, который через ключевой элемент соединен с третьим выходом стабилизатора напряжения, выход интегратора напряжения соединен с D-входом первого триггера, С-вход которого связан с высокочастотным выходом генератора двух стабильных частот, Q-выход первого триггера соединен с первым входом логического элемента И, а Q-выход с управляющим входом ключевого элемента, низкочастотный выход генератора двух стабильных частот связан со входом формирователя импульсов и R-входом второго триггера, а вход генератора двух стабильных частот соединен с 5-выходом третьего триггера, Q-выход которого соединен со вторым входом логического элемента R-вход третьего триггера связан с выходом формирователя импульсов, а С-вход является входом устройства, выход элемента И соединен с С-входо второго триггера, выход которого связан со входом второго регистратора. На чертеже представлена блок-схема устройства для электрического каротажа. Стабилизатор 1 напряжения соединен с задающим стабилизатором 2 тока и генератором 3 управляющих противофазных напряжений. Выход задающего стабилизатора 2 тока через токовый переключатель 4 соединен с то- ковыми электродами 5. Два выхода генератора 3 противофазных напряжений связаны через блоки б и 7 гальванической развязки с токовым переключателем 4 и измерительным преобразователем 8 напряжения. Измерительные электроды 9 через компенсатор 10 поляризации соединены с измерительным преобразователем 8 напряжения, выход которого через сглаживающий фильтр 11. связан через усилитель 12 постоянного напряжения со входами первого регистратора 13 и интегратора 14 напряжения. Со входом интегратора 14 напряжения через ключевой элемент 15 также соединен стабилизатор 1 напряжения. Выход интегратора 14 напряжения соединен с D-входом первого триггера 16, С-вход которого связан с высокочастотным выходом генератора 17 двух стабильных частот, низкочастотный выход которого подключен к R-входу второго триггера 18 и через формирователь 19 импульсов к R-входу третьего триггера 20. . О-вйход первого триггера 16 подключен к первому входу элемента И 21, другой вход которого подсоединен к Q-выходу третьего триггера 20, а выход - к С-вхрду второго триггера 18, у которого Q-выход подключен ко входу второго регистратора 212. Q-выход первого триггера 16 подсоединен к управляющему входу ключевого элемента. Q-выход третьего триггера 20 подключен ко входу генератора 17 двух стабильных частот. С-вход третьего триггера 20 соединен с источником сигнйла Импульс глубины . Устройство для электрического каротажа питается через стабилизатор 1 напряжения от внешнего источника тока напряжения 15-30 В. Устройство работает следующим образом. Стабилизированное напряжение через задающий стабилизатор 2 тока коммутируется токовым переключателем 4 и подается на токовые электроды 5. Знакопеременное напряжение с измерительных электродов 9 через компенсатор }0 поляризации поступает на измерительный преобразователь 8 напряжения, с выхода которого снимается сигнал постоянного напряжения, сглаживаемый фильтром 11, и подается далее на вход усилителя 12 постоянного напряжения. Управление работой токового перек лючателя 4 и измерительного преобразователя 8 напряжения осуществляется напряжениями, снимаемыми с генератора 3 управляющих противофазных напря жений и подаваемыми через блоки 6 и 7 гальванической развязки на токовый переключатель 4 и измерительный преобразователь 8 напряжения. С выхода усилителя 12 постоянного напряжения усиленный сигнал поступает на входы первого регистратора 13 и интегратора 14 напряжения. С выхода интегратора 14 напряжения медленно нарастающее напряжение, скорость нарастания которого определяется величиной входного напряжения поступает на D-вход первого триггера 16, на С-вход которого подается высокочастотный сигнал от генератора 17 двух стабильных частот, синхронизирующий работу первоготриггера 16. Триггер 16 при определенном .уровне напряжения на D-входе меняет свое состояние и появившимся на его Q-выходе сигналом открывает ключево элемент 15, через который ко входу интегратора 14 напряжения подключается стабилизированное напряжение от стабилизатора 1 напряжения поляр ности противоположной напряжению, снимаемому с усилителя 12 постоянно но напряжения. При этом напряжение на выходе интегратора 14 напряжения резко падает до уровня, при котором первый триггер 16 возвращается в ис ходное состояние, сигнал на его Q-выходе снимается и ключевой элеме 15 закрывается, отключив стабилизатор 1 напряжения от входа интегратора 14.. Таким образом, на выходах первого триггера 16 возникает последователь ность импульсов, частота которых линейно зависит от величины напряже ния на входе интегратора 14 напряжения, т.е. от величины регистрируемого параметра. С Q-выхода первого триггера 16 импульс поступает также на один из входов элемента И 21 и проходит на его выход лишь в том случае, когда на его втором входе появляется сигнал с Q-выхода третьего триггера 20, который устанавливается лишь при поступлении на его С-вход сигнала Импульс глубины от внешнего источника. Одновременно с этим с 5-выхода третьего триггера 20 сигнал подается на R-вход генератора 17 двух стабильных частот, которым через 1 с разрешается прохождение импульса с низкочастотного выхода генератора 17 двух стабильных частот на вход формирователя 19 импульсов и R-вход второго триггера 18. Импульсом с низкочастотного выхода генератора 17 двух стабильных частот, длительность которого определяется формирователем 19 импульсов, третий триггер 20 по R-входу устанавливается в прежнее состояние и ждет прихода следующего импульса глубины. Таким образом,импульсы с выхода первого триггера 16 будут проходить через элемент И 21 только в течение 1 с момента -прихода импульса глубины от внешнего источника. Второй триггер 18, С-вход которого соединен с выходом элемента И 21, преобразует импульсный сигнал в знакопеременный прямоугольной формы, записываемый на магнитную ленту второго регистратора 22. Частота следования импульсов выбирается в рабочем диапазоне частот второго регистратора 22. Запись производится только в моменты времени, определяемые поступлением импульсов от датчика глубины, что позволяет фиксировать глубину, на которой производятся измерения в скважине, при условии однонаправленного равномерного движения зонда в скважине. Секундное дозирование сигнала на выходе элемента И позволяет устранить ошибку регистрации, вызванную неравномерностью протяжки магнитной ленты регистратора 22. . Использование предлагаемого устройства позволяет за счет уменьшения численности обслуживгиощего персонала увеличить эффективность применения аппаратуры и в значительной степени решает проблему снижения трудозатрат на проведение исследований благодаря возможности непосредственного применения средств вычислительной техНИКИ для обработки полученных экспериментальных данных. Формула изобретения Устройство для электрического каротажа, содержащее стабилизатор напряжения, генератор управляющих противофазных напряжений, два блока гальванической развязки, задающий стабилизатор тока, токовый переключатель, токовые электроды, измерительные электроды, соединенные с компенсатором поляризации, который последовательно соединен с измерительным преобразователем-напряжения и сглаживающим фильтром, и регистратор, при этом первый выход стабилизатора напряжения соединен с задающим стабилизатором тока, второй - с генератором управляющих противофазных напряжений, выход задающего стабилизатора тока соединен с входом токового переключателя, выходы которого соединены с