Аппаратура для каротажа скважин Советский патент 1982 года по МПК G01V11/00 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и, в #частности к устройствам, предназначеннм для передачи информации от скважинного прит&ора на поверхность при каротаже скважин.

Известна аппаратура для каротажа скважин, в которой для передачи сигналов от скважинного прибора на поверхность используются теплоизмерительные системы с временным разделением каналов, например геофизическая каротажная аппаратура фирмы Хгшибуртом (США).

Эта аппаратура состоит из. наземной части и скважинного прибора. Скважинный прибор содержит набор датчи,ков геофизических параметров, узлы преобразования выходных сигналов датчиков к сигналу унифицированного вида и блок телеизмерительной системы, в состав которого входят формирователь тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, коммутатор, модулятор и усилитель мощности 1.

Недостаток этой аппаратуры состоит в том, что применяемый в составе ее блока телеизмерительной системы модулятор позволяет преобразовывать и передавать от скважинного прибора через

каротажный кабель на поверхность только сигналы напряжения постоянного тока. Это во многих случаях, например при измерении КС зондгиит стандартного каротажа или бокового каротажа, требует существенного усложнения скважинного прибора.

Наиболее близкой к предлагаемому является аппаратура для каротажа

10 скважин, в которой в качестве модулятора скважинного блока телеизмерительной системы используется преобразователь амплитуды импульса вдлительность. Что позволяет преобразовывать

15 и передавать на поверхность как сигналы напряжения постоянного тока, так и сигналы напряжения переменного тока, синфазного с током питания скважинного прибора. Это позволяет во многих

20 случаях существенно упростить скважинную часть за счет того, что, например допускается питание зондов электрического каротсока осуществлять через каротажный кабель от генератора перемен25ного стабилизированного тока, расположенного в наземной части аппаратуры.

Аппаратура для каротажа скважин состоит из наземной ,части, соединенной каротажным кабелем со скважинным

30 прибором. Скважинный прибор содержит блоки геофизических методов исследования скважин, включающие датчики ге физических параметров, узлы стыковки датчиков с телеизмерительной системо и блок телеизмерительной системы, в состав которого входят формирователь тактовых импульсов, счетчик, дешифра тор, коммутатор, модулятор и усилите мощности, причем выход модулятора те леизмерительной системы соединен с 1ВХОДСМ усилителя мощности, выход КОТ poroi соединен с жилой каротажного ка беля, а в каждом блоке геофизических методов исследований скважин выходы датчиков геофизических параметров соединены с узлами стыковки этих дат чиков, с блоком телеизмерительной си темы. Аппаратура работает следугацим образом. Импульсы от формирователя так товых импульсов, поступают на вход счетчика. Коды с выходов счетчика по даются на входы дешифратора, с выхода которого осуществляется управление ключами коммутатора. Выходные сигналы от датчиков геофизических параметров преобразуются в узлах стыковки в сигналы Унифицированного вида и подаются на входы коммутатора блока телеизмерительной системы. Через соответствукяцие ключи коммутатора эти сигналы поочередно подаются к входу модулятора. С выхода модулятора сигналы подаются на вход усилителя мощности, с выхода которого они через каротажный кабель поступают на вход наземной части аппаратуры. Наземная часть преобразует эти сигналы к виду, удобному для регистрации. Кроме того, наземная часть аппаратуры выполняет функции управления исполнительными механизмами прибора и режимами его работы, а также питания скважинного прибора С21. Известная аппаратура обладает рядом недостатком, которые наиболее существенно выражены в том случае, когда скважинныё приборы выполняются в виде агрегатированной системы, представляющей собой набор функционально и конструктивно совместимых законченных блоков, из которых путем их механического соединения в различных вариантах возможна реализация комплексных скважинных прибо ров различного назначения с различными сочетаниями методов исследования скважин. Так, число каналов передачи инфор мащ1И в известной аппаратуре при условии, что для ряда приборов применя ется один и тот же конструктивно законченный блок телеизмерительной сисгемы/ неизменно и определяется емкостью счетчика и дешифратора, вхо дящих в этот блок. Таким образом, блок телеизмерительной системы должен проектироваться с расчетом на максимально возможное количество каналов , которое только может понадобиться для самого сложного скважинного прибора системы. При работе блока в составе скважинного герфизического прибора,, требующего меньшее количество каналов передачи, он будет использоваться неполностью, т.е. имеет место аппаратурная избыточность . Другой существенный недостаток состоит в том, что в рассматриваемой аппаратуре практически невозможно обеспечить унифицированное сечение межблочных соединений скважинных приборов системы. Вследствие того, что скважинныё геофизические приборы, как известно, представляют собой вытянутые конструкции, для того чтобы подв,ести к входам коммутатора блока телеизмерительной системы сигналы от блоков, реализуквдих те или иные геофизические методы (исследования скважины, расположенных в нижней части прибора, необходимо прокладывать шины через блоки, расположенные выше их. При этом количество этих шин в каждом конкретном случае различно. Размещение этих шин на поле контактов разъемов межблочных соединений практически не нормируется и для каждого конкретного комплексного прибора должно быть индивидуально. Практически задача обеспечения унифицированного сечения межблочных соединений может быть решена путем применения многоконтактных разъемов,что нежелательно,так как ведет к увеличению диаметра скважинного прибора, а также к снижению его надежности. При этрм количество действующих контактов разъема зависит от конкретного прибора, и в большинстве случаев контактное поле разъемов межблочных соединений используется неполностью, т.е. также имеет место аппаратурная избыточность. Еще один недостаток обусловлен тем, что преобразующие устройства, входящие в блоки скважинного прибора, реализующие те или иные методы исследования скважин, в тех случаях, когда блок занимает несколько каналов передачи, также используются неполностью. В силу того, что в аппаратуре используется временное разделение каналов, преобразующие устройства блоков в принципе могут использоваться многократно для преобразования сигналов от нескольких зондов путем их синхронного с циклами опроса блока телеизмерительной системы переключения. Однако в известной аппаратуре это связано с тем, что возникает необходимость в прокладке дополнительных шин через все блоки прибора, предназначенных для синхронизации. Причем, необходимая гибкость может быть обес печена только при прокладке шин, под соединенных к выходам счетчика блока телеизмерительной система сквгикинного прибора в количестве, равном числу разряда счетчика. Цель изобретения - упрощение конструкции аппаратуры, повышение ее надежности, производительности и уро ня унификации. Указанная цель достигается тем, что в аппаратуре для карютажа скважин, содержаишй наземную часть соединенную каротажным кабелем со скважинным прибором, включаюишм в себя блок телеизмерительной системы, содержащей формирователь тактовых импульсов, модулАтор и усилитель мощности, и блоки геофизических методов исследования скважин., включающие в себя датчики геофизических параметров и узлы стыковки этих датчиков с блоком телеизмерительной системы, причем выход модулятора телеизмерительной систекш, соединен с входом усилителя мощности , выход которого соединен с жилой каротажного кабеля, а в каждом блоке геофизических методов исследования скважин выходы датчиков геофизических параметров соеди нены с узлами стыковки этих датчиков с блоксяи телеизмерительной системы, в блоки геофизических методов исследований введены регистры сдвига с числом разрядов, равным количеству каналов передачи, и коммутатора, а ;в блок телеизмерительной системы вве ден узел управления регистрами сдвига, при этом входы регистров сдвига и узла управления соединены посредствсал транзитной шины с выходом форлишрователя тактовых импульсов, управ {пяющие входы ко№1утаторов соединены с выходами соответствующих регистров сдвига, которые соединены между собо и с узлом управления регистрами сдвига последовательно, а выходы узлов стыковки соединены с коммутирующ ми входами коммутаторов, выходы кото рых посредством транзитной шины соединены с входом модулятора блока телеизмерительной системы. При .стыковке блоков геофизических методов иссл дования скважин в составе скважинног прибора регистры сдвига должны соеди няться в кольцо. На чертеже приведен пример функциональной схемы предлагаемой аппаратуры для каротажа скважин. Аппаратура включает наземную .часть 1, соединенную со скважин- ным прибором кабелем 2. В состав скважинного прибора входят блок теле измерительной системы, включающий фо мирователь 3 тактовых импульсов, узел 4 управления регистром сдвига, модулятор 5 и усилитель б мощности, И блоки, реализующие те или иные методы исследования скважин, включающие датчики 7-11 Геофизических параметров, узлы стыковки датчиков с. телеизмерительной системой 12-14 регистры 15-17 сдвига, коммутаторы 18-21. Аппаратура работает следукждим образом. Формирователь 3 тактовых импульсов блока телеизмерительной системы подает на магистральную шину таКтируквдие импульсы. Эти импульсы поступают одновременно на все регистры 15-17 сдвига, блоков скважинного прибора, реализующие те или иные методы исследования скважин, соединенные через магистральные шины в кольцо и образующие регистр сдвига прибора,с количеством разрядов, равным необходимому количеству- каналов измерения прибора. Регистры сдвига управляют коммутаторами 18-21 через которые сигналы от датчиков 7-11 геофизических параметров, преобразованные в унифицированные сигналы в узлах стыковки с телеизмерительной системой 12-14 поочередно подаются на транзитную шину, подсоединенную к входу модулятора 5 блока телеизмерительной системы прибора. С выхода модулятора сигналы подаются на вход усилителя 6, С выхода последнего сигналы через каротажный кабель 2 подаются на вход наземной Части 1 аппаратуры, где они преобразуются к виду, удобному для регистрации. В предлагаемой аппаратуре для каротажа скважин по сравнению с прототипом число каналов передачи прибора не определяется блоком телеизмерительной системы и для каждого индивидуального прибора соответствует его потребностям. При расширении комплекса путем присоединения к прибору новых блоков длина кольца регистра сдвига увеличивается и количество каналов возрастает. При сокращении комплекса количество каналов передачи, соответственно сокращается. Таким образом, независимо от количества и состава блоков геофизических методов исследования сквгигин блок телеизмерительной системы используется полностью. Причем частота опроса каналов при снижении их количества возрастает, что позволяет увеличить при зтом скорость движения скважинного прибора в процессе каротажа по стволу скважины, т.е. повысить производительность аппаратуры. Кроме того, при использовании данного решения полностью решается задача унификации сечения межблочных соединений в скважинном приборе. Как видно из чертежа, все сигналы от блоков прибора, реализующих те или иные методы исследования скважин, подаются по одной транзитной Ъшне которая на контактном псхле межблочных соединений занимает один контакт, положение которого, может быть фиксировано и неизменно, неза висимо от TorOfкакое количество каналов передачи блок требует. Вследствие того, что в предлагаемой аппаратуре в состав блоков скважинного прибора введены регистры сдвига, периоды переключения разрядов которых совпада ют с периодами съема информации с блоков, помимо управления выходными коммутаторами, эти регистры могут также осуществлять необходимые переключения и в других устройствах этих блоков. При этом моменты переключе i; ния будут совпадать с моментами опро са блока, что позволяет многократно использовать преобразующие устройства блока для преобразования сигналов, поступсшадих с различных зондов. Дополнительных транзитных шин через весь скважинный прибор, помимо шин, предназначенных для управления ре : гистрами сдвига, прокладывать нет необходимости.

Экономический эффект при внедрении изобретения будет получен за счет упрощения конструкции скважинных приборов аппаратуры дпя каротажа скважин, и, как следствие, повьциения их надежности.

По предварительным расчетам внедрение изобретения только в одном при6opie для каротажа скважин, предназначенном для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин ме тодами бокового каротажного зондирования, бокового каротажа, гамма-каротажа и профилеметрии, позволяет снизить его стоимость при изготовлеНИИ.

Формула изобретения

Аппаратура для каротажа скважин, , содержащая наземную часть, соединенную каротажным кабелем со скважинным прибором, включаюошм в себя блок телеизмерительной системы, содержащийJQ

формирователь тактовых импульсов модулятор и усилитель мощности, и блоки геофизических методов исследования скважин, включающие в себя датчики геофизических параметров и узлы стыковки этих датчиков с блоком телеизмерительной системл, причем вьссод модулятора телеизмерительной системы соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с жилой каротажного кабеля, а в каждом блоке геофизических методов исследования скважин выходы датчиков геофизических параметров соединены с узлами стыковки этих датчиков с блоком телеизмерительной системы, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции аппаратуры, повышения ее надежности, производительности и уровня унификации, в блоки геофизических методов исследований введены регистры сдвига с числом разрядов, равным коли- , честву каналов передачи, и коммутаторы, а в блок телеизмерительной cиcтe tы введен узел управления регистрами сдвига, при зтом входы регистров сдвига и узла управления соединены посредством транзитной шины с выходом формирователя тактовых импульсов, управляющие входы коммутаторов соединены с выходами соответствующих регистров сдвига, которые соединены между собой и с узлом упрания регистрами сдвига последовательн а выходы узлов стыковки соединены с конфлутирующими входами коммутаторов, выходы которых посредством транзитной шины соединены с входом модулято ра блока телеизмерительной системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.I ns t rue t 1 t i channe 1 System Technical Publ I ca t ion 3 1 55i3, Welex Halliburton, October 1973.

2.Разработка способов стыковки датчиков геофизических параметров с многоканальной телеизмерительной системой в комплексных и комбинированных приборах.- Отчет ВНИИнефтепромгеофизики по теме 163-73, Уфа, 1977 (прототип).