Способ передачи информации от скважинного прибора к наземной аппаратуре Советский патент 1982 года по МПК E21B47/12 

(54) СПСХЮВ ПЕРЕШЛИ ИНФОРМАЦИИ ОТ СКВАЖИННОГО ПРИВОРА К НАЗЕМНОЙ АППАРАТУРЕ

1 .

Изобретение относитсй к области гео- физических исследований скважин и может быть использовано в многоканальной промыслово-геофизической ахшаратуре.

Известен спЬсоб передает информации, при котором Б скважинном нриборе форми- руют информационные имнульсы, временные интервалы, между которыми характеризуют передаваемые параметры tl 3

Недостаток способа состоит : Низкой точности передаваемой информавди.

Наиболее близким к предлагаемому является способ передачи информации от скважшшого прибора к наземной аппаратуре, при котором в скважинном приборе формируют стартовый и информационный импульсы, вредмсенной интервал между которыми характеризует передаваемый параметр С2.

Недостатком его является низкая скорость передачи йнфбгфлацйй к сравнительно небольшой динамический диапазон.

Цель изобретения - увеличение количес тва информации, передаваемой в еДи

;Нйцу времени, повышение точности и flitS намического диапазона.

Указанная цель достигается тем, что в способе передачи информаоии от сква жинного прибора к наземной аппаратуре,. при котором в скважинном приборе формируют стартовый и информационный И1 пульсы, в скважинном приборе формируют последовательность импульсов квантова « IQ .НИН и дополнительные информационные импульсы, которые располагают относи тельно нмпульсов кважювания так, что., временное положение каждого импульса ,

характеризует число, а,его пррящсовый номер относитедшно стартового р 13ряд,

IS причем в наземной аппаратуре формируют вторую последовательности импульсов квантования и сравнивают с ней последо:вательность импульсов, передаваемых из 20 скважинного прибора.

На фиг. 1 показано расположение вд пульсов информа ога относительно импуль- . сов квантования на фиг. 2 - весь кадр , информации в многоканальной аппаратуре; 398 на фиг. 3 и фиг. 4 ва зианты фор мйрования информации импульса} на фиг. 5 пример построения аппаратуры, использующей предложенный способ передачи информации. . В сквазкинном приборе генерируется последовательность импульсов 1 квантова ния. Границы строк и кадров получаются простым пересчетом этих импульсов. Сформированная последовательность инфор iMaimoHJibix импульсов 2 содержит синхро импульс 3 и импульсы 4, 5, 6 ,хардктери зующие передаваемое число первой строки (первого канала телеизмерительной систа мы). Первый импульс первой строки OT. -rlи.CJ.i , . стоит от синхроимпульса на время Тн + t Т, + i ., где 1 - число младшего 5: азряда кода. Второй импульс первой строки отстоит от синхроимпульса на время Т„ + Т + 2 Т„ + Т + ) л I ТОе 1„ - число второго разZ Кб9 ряда кода и т.д. до самого старшего разряда, расположенного в конце первой стро ки, импульс 6 которого отстоит от сикх- :ронизируюшего на время TH + (п -1) Т + + tt, Тц+ (п-1) Т +iri« tKB такого кода будет равно t ф 2 + ... , где т - основание кода. Если принять за TQ минимальное время, lia которое могут быть сближены со- седние импульсы, минимальная длительность строки будет равна (Т +rn--fc,;g)«n Т, а длительность кадра равна сумме длительностей всех строк плюс Tj. Весь кадр (фиг. 2), за время которо- го передается информация от всех каналов за один цикл, представляет собой последовательность 7, содерлсашую синхроимпульс 3, импульсы кода первой строки 4, 5 и 8 в первой строке, импульсы кода 9, 10. и 11 второго канала во второй строке и далее до импульсов 12, 13 и 14 в последней строке. . В наземной аппаратуре в прихода первого синхронизирующего импульса 3 начинает формиро Е5аться последова- тещзность импульсов квантования с частотой, равной частоте квантования последовательности 1,-и далее путем сравнени полученной посл едовательности квантования и последовательности 7, принятой наземной аппарат урой, формируются импульсы выделения строк и знаков кода. Си11хронизация по кадру возмояаш , за счет йаузы между последним 1инфор; мйционным импульсом и синхроимххульсом Интервал этот необходимо выдерживать достаточно больши1л и при его сокраще- НИИ возможны сбои в кадровой синхрони94зации. Для повьпяения достоверности выделения синхроимпульса предлагается в начале каждого кадра передавать не один синхроимпульс, а несколько, в простейшем случае два, временные интерва«яы между, которыми меньше возможного BipeMeHHoro интервала между информаиионными щдпудьсами. Пример синхронизирующей кодовой комбинации из трех импуль- показан на фиг. 3. Здесь в последовательности 15 для синхронизации по кадру используется три импульса 16 с расСтояниями между импульсами равными самим импульсам. Так как на такое , расстояние в последовательности 15 могут приблизиться только два импульса, например 17 и 18 при крайнем правом положении импульса в предшествующем времезшом интервале Т и крайнем Левом положении. импульса в последу1йщем временном интервале. Как и на фиг. 1, последовательность импульсов 1 квантования генерируется непрерывно и все синхронизируемые им У ьсами квантования последовательности замкнуты в кольцо, т.е. сразу же после передачи последней строки кадра через фиксированный интервал времени следует следующий кадр. Для расширения возможностей телеизмерительной системы, использующей предлагаемый способ, предлагается синхронизирующую комбинацию формировать не в скважинном приборе, а в наземной аппаратуре. Это даст возможность еще более повысить надежность синхронизации, и что более важно, использовать различные режимы опроса каналов: в режиме работы с посто5шной частотой опроса, в режиме синхронизации по кадру от . uu ,ру глубины, при котором 1шждый кадр передаваемой информации соответствует заданной глубине скважины, в режиме периодического запроса тестовых сигналов. На фиг. 4 показан вариант такого построения сигналов. Здесь последовательность 19 импульсов квантования-начинает генерироваться только после поступ Ленин первого импульса 20 последовательности 21, принятой скважинным прибором от наземной аппаратуры. Временное положение импульсов 22 к 23 отноСИТбЛЬНО последовательности 19 дешифруется как код запроса, в соответствии с которым из последовательности 19 формируются ко.ммутирующие импульсы тех каналов, которые запрашиваются. К на-. земной аппаратуре передается последо-вательность 24, которая, как и последовательнос-пь 2,ga фиг. IcofleffflteW. сияхр импульс 25, старшего разряда первой строки 26, импульс следующего разряда первой строки 27 и так далее до конца кадра, после чего генерировани последовательности импульсов квантова. ния.останавливается до прихода следующего первого импульса кода запроса от наземной аппаратуры. Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что аналого-цифрово f преобразование осуществляется внутри скважинного прибора вблизи, датчиков и в дальнейщем сигнал не подвергается каким-либо аналоговьщ преобразованиям J которые могли бы внести погрешность в передаваемую величину, кроме того, пере дача осуществляется с использованием наиболее эффективного вида -модуляции . и потому дает возможность передать в единицу времени значительно больше ин- формации, чем существующие, при этом поразрядное формирование сигнала дает возможность путем добавления разрядов практически неограниченно расширять динамический диапазон телеизмерительной системы, а изменением основания кода использовать наиболее удобные системы счисления, например десятичную систему дЛя каналов, передающих информацию, используемую при цифровой индикаций, восьмиричную или щестнадцатиричную для каналов, сигналы с которых предсто ит записьгоать на магнитном носителе или обрабатывать в машине. Преимущест во также в том, что возможность передачи как в прямом, так и в обратном на правлении дает возможность использоват предлагаемый способ передачи информаци в системах с автоматическим управлением процессом каротажа, в перспективе компьютизированных станциях, все операции по кодированию и декодированию за исключением первичного аналогю-цифрового преобразования осуществляются простым счетом импульсов, что делает аппаратуру, реализующую предлагаемый способ, исключительно простой. Вариант построения телеизмерительно системы, использующей предлагаемый способ, приведен на фиг. 5, Скважинный прибор питается от генератора 28 синусоидальным током через фильтр 29 и каротажный кабель ЗО. В скважшшом приборе ток проходит через разделительный фильтр 31 к блоку 32 питания, который вырабатывает все необходимые напряжения для питания скважинкой час969 ти аппаратуры. Генератор 34 кода запро са вырабатывает импульсную последовательность 21. Распределение импульсов в этой последовательности (код запроса) и частота ее генерации определяется режимом работы в режиме калибровки или подготовки аппаратуры к работе посылаются одиночные посылки оператором, в режиме проведения каротажа эти посылки генерируются с заданной частотой шш по сигналам от датчика глубины. ; Посылка подается в кабель через фильтр 33. В скважинном приборе посылка за. проса через фильтр 35 поступает к генератору 36 импульсов квантования и блоку 37 управления коммутатором. Первый импульс 2О посылки 2i запускает гене- ратор 36 импульсов квантования, который генерирует последовательность 19 { прямоугольных импульсов до завершения прербразования информации на протяжении одного кадра. Последующие поступивише в скважинный прибор импульсы устанавливают блок 37 управления коммутатором в состояние, в соответствии с которзым i коммутатор 38 основной информации и дополнительный коммутатор 39 в течение кадра в заданной последовательнос-га вкидают импульсы .управления на ключевые устройства 4О, 41, ... , 45, которые подключают датчики геофизических tiapaметров или с; гжебную информацию к ала- лого-цифровому преобразователю 46. Блок 37 может быть построен таким образом, что определенные коды бУДут включать реле управления исполнительными механизмами скважинного прибора. Аналого-цифровой преобразователь преобразует поступающую информацию в двоичный код.. Двоичный код в преобразователе 47 преобразуется в код с основанием и с расстановкой импульсов по шагу квантования, задаваемому генератс ром 36 шага квантовгшия. Опрос каналов и преобразование производится для каждого канала последовательно и, таким образом, на выходе преобразователя формируется последователь-э ность импульсов, закодированная в COOTW ветствии с предлагаемым способом передачи информации; . Импульсы с выхода преоб зазователя 47усиливаются по мощности усилителем 48и через фильтр 49 поступают в кабель. В наземной части аппаратуры импульсы, вьщеленные фильтром 5О, в блоке 51 преобразуются (например, по фрО|№там пос гупивших щлпульсов) в импульсы. длительность которых существешю меньше импульсов шага квантования. Такое преобразование необходимо для того, что бы нестабильность временного положения поступивших импульсов, которая не доянш превышать-шага -квантования, не повлияла бы на точностьфиксации принятых импульсов. Полученная последовательност подается на генератор 52 импульсов квантования, который по поступлении первогчэ синхроимпульса кадра из скважин ного прибора начинает генерировать последовательность импульсов, частота которых соответствует частоте импульсов квантования в скважшшом приборе. Существующие кварцевые генераторы обеспечивают стабильность частоты до i и последнее требование выполня.ется достаточно просто. В преобразователе 53 полученная последовательность преобразуется в импульсы двоичного кода и затем, в соответствии с функциональным назначением, распредел5аотся по бло кам каротажной станции. Посылка кода запроса, подаваемая к скважинному прибору, одновременно подается на блок 54 уцравления коммутатором, в котором она запоминается, и затем из импульсов квантования, поступающих от генератора 52 импульсов квантования и импульсов преобразователя 53 блок 54 формирует импул5зсы управления коммутатором, распределяющим в течение кадра информа цию в соответствии с кодом запроса. Информация, требующая аналогового преобразования, коммута ором 55 при помо щи ключей 56, 57, 58 подается на канальные цифроаналоговьге -преобразователи 59, 60, б1 с выхода которых информация в виде аналогового напряжения подается на аналоговый регистратор. Часть служебной информации может быть использована дляцелей регулирования. В данном варианте ключ 62 передает сигналы, характеризующие величину то- ка питания сквагкинного прибора к бло1су 63 управления генератором, в результате поддерживается заданное значение тока питания скважиннохх прибора. Служебная информация коммутирующими устройствами 64, 65, управляймыми от коммутатора 66, в преобразователе 67 преобразуется в десятичный код, который подается на цифровое табло 68 для непрерьгоной индикации режима работы скважинного прибора-, например тока питания, состояния исполнительных механизмов, температуры внутри скважинного прибора и в скважине. Вся цифровая информация,формируется в блоке 53, в блоке 69 перестраивается в формат, соответствующий типу цифрового регистратора и регист рируется на магнитную ленту или перфоленту.,. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа обусловлена повышением качества каротажных диаграмм и повышением достоверности интерпретации геофизических данных. Формула изобретения Способ передачи информации от сква- Ж1ШНОГО прибора к наземной аппаратуре, при котором в скважинном приборе фор- мируют стартовый и информационный импульсы, отличающийся тем, что, с целью увеличения количества информации, передаваемой в единицу времени, повьЕпения точности и динамического диапазона, в скважшшом приборе формируют последовательность импульсов квантования и дополнительные информационные импульсы, которые располагают , относительно импульсов квантования так, что временное положение каждого импульса характеризует число, а его порядковый номер относительно стартового - разряд, причём в наземной аппаратуре формируют вторую последовательность импульсов квантования и cpaвJiивaют с ней последовательность Импульсов, передаваемых из скважинного прибора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №250073, 1СЛ. Е 21 В 47/12, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 713999, ,1Ш. Е 21 В 47/12, 198О (прототип).

плпшгпш11шш1

fff

finiL

15

Tff

Фуг. /

Фиг г

fff f,-ff

11

tj

r

.Jc/7f Miy0fff.J