Многоканальная аппаратура для каротажа скважин (ее варианты)

 

1. Многоканальная аппаратура для каротажа скважин, состоящая из соединенных кабелем скважинной и наземной частей, содержащая в скважинной части геофизические датчики, частотные преобразователи, ключи с блоком управления ключами, поочередно подключающие геофизические датчики к входам частотных преобразователей , выходы которых соединены с входом в кабель, а в наземной части - последовательно соединенные дешифраторы и селектор каналов, при этом дешифраторы состоят из входных полосовых фильтров и преобразователей частотно-модулированного напря-жения в сигнал, пригодный для регистрации , причем количество дегшсфраторов равно количеству частотных преобразователей в скважинной части, отличающаяся тем, что, с целью увеличения количества передаваемой информации, в скважиннуто часть между выходами частотных преобразователей и входом в кабель вве ,дены делители напряжения, управляющие входы, которых соединены с блоком управления ключами, а в наземную ;часть в состав селектора каналов вве. ,дены амплитудные компараторы, входы кС торых соединенны с выходами полосовых фильтров, вьщеляющих напряжение, генерируемое в скважинной части теми частотньми преобразователями, к выходам которых подсоединены делители напряжения. 2. Многоканальная аппаратура для каротажа скважин, состоящая из соединенных кабелем скважинной и наземной частей , содержащая в скважинной части геофизические датчикиj частотные преобразователи, ключи с блоком управления ключами, поочерёдно подключающие Геофизические датчики к входам частотных преобразователей, § выходы которых соединеныс входом в кабель, а в наземной части - пос (/} ледовательно соединенные дешифраторы и селектор каналов, при этом демифраторы состоят из входных полосовых фильтров и преобразователей частотно-модулированного напряжения в сигнал , пригодный для регистрации, причем количество дешифраторов равно количеству частотных преобразователей в сквёокинной части, отличающаяся тем, что, с целью увеличения количества передаваемой информации, в скважинную часть введены формирователи синхроимпульсов , соединенные с блоком управления ключами, синхронизирующие ключи , управляемые формирователями синхроимпульсов и подключенные мезкду выходами частотных преобразователей и входом в кабель, а в наземную часть в состав селектора каналов введены амплитудные детекторы, входы которых соединены с выходами полосо-вых фильтров, выделягачих напряжение, генерируемое в скважинной части теми частотными преобразователями, к выходам которых подсоединены синх goвизирующие ключи.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зад 6 01 Ч 11/рр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3385987/18-25 (22) 20.01,82 (46) 23.06.83. Бюл.923 (72) A.Ë. Кац, A.È. Бирбраер:, С.Я.Стешенко и В.И.. Островский (71) Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостроения Объеди° нения "Укргеофизика" . (53) 550.83(088.8) (56) 1. Патент СИА Р 2573133, кл. 324-1, опублик. 1954.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 512445, кл. 601 Ч 9/00, 1973, (прототип) . (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ АППАРАТУРА ДЛЯ КАРОТАЖА СКВАЖИН (ЕЕ ВАРИАНТЫ). (57) 1. Многоканальная аппаратура для каротажа скважин, состоящая из соединенных кабелем скважинной и наземной частей, содержащая в скважинной части геофизические датчики, частотные преобразователи, ключи с блоком управления ключами, поочередно подключающие геофизические датчики к входам частотных преобразователей, выходы которых соединены с входом в кабель, а в наземной части — последовательно соединенные дешифраторы и селектор каналов, при этом дешифраторы состоят из входных полосовых фильтров и преобразователей частотно-модулированного напря*жения в сигнал, пригодный для регистрации, причем количество дешифраторов равно количеству частотных преобразователей в скважинной части, о .т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения количества пере-, даваемой информации, в скважинную часть между выходами частотных преобразователей и входом в кабель вве,.дены делители напряжения, управляющие, входы. которых соединены с.блоком . управления ключами, а в наземную ,часть в состав селектора каналов вве-, ÄÄsuÄÄ 9 A,дены амплитудные компараторы, входы которых соединены с выходами полосовых фильтров, выделяющих напряжение, генерируемое в скважинной части теми частотньваи преобразователями, к выходам которых подсоединены делители напряжения.

2. Многоканальная аппаратура для каротажа скважин, состоящая из соединенных кабелем скважинной и назем-. ной частей, содержащая в скважинной части геофизические датчики; частотные преобразователи, ключи с блоком управления ключами поочередно подключающие геофизические датчики к входам частотных преобразователей, выходы которых соединены,с входом g в кабель, а в наземной части — последовательно соединенные дешифраторы и селектор каналов, при этом дешиф раторы состоят из входных полосовых фильтров и преобразователей частотно-модулированного напряжения в сигнал, пригодный для регистрации, причем количество дешифраторов равно количеству частотных преобразователей в скважинной части, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения количества передаваемой информации, в скважинную часть (ф введены формирователи синхроимпульсов, соединенные с блоком управления ключами, синхронизирувщие ключи, управляемые формирователями синхроимпульсов и подключенные между выходами частотных преобразователей и входом в кабель, а в наземную часть в состав селектора каналов введены амплитудные детекторы, входы которых соединены с выходами полосовых фильтров, выделяющих напряжение, генерируемое в скважинной части теми частотными преобразователями, к выходам которых подсоединены синхронизирующие ключи.

1024859

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности, к многоканальным системам для геофизических исследований скважин.

Известно и широко применяется при каротаже скважин устройство, использующее для передачи информации из скважины на поверхность метод частотного разделения каналов с частотной модуляцией и детектированием модулирующего напряжения в каждом канале. В известном устройстве сигнал от каждого геофизического датчика

J. представляющий собой модулированное по амплитуде измеряемой величиной напряжение низкой частоты, поступа-. 15 ет на свой частотный преобразователь.

Смешанные в смесителе (выходном усилителе мощности) сигналы частотных преобразователей подаются через линию связи в наземную часть, где с щ помощью полосовых фильтров осуществляется разделение сигналов частотных каналов. Затем в каждом из каналов производится выделение низкочастотного модулирующего напряжения с помощью частотного детектора, его выпрямление и регистрация 1 J.

Недостатком известного устройства является то, что электрические свойства линии связи (каротажный кабель) и широкий диапазон исследуемых сигналов не позволяют испольэовать более четырех частотных каналов.

Наиболее близкой по технической 35 сущности к изобретению является многоканальная аппаратура для каротажа скважин, состоящая из соединенных кабелем скважинной и наземной частей, содержащая в скважинной части4О геофизические датчики, попарно подключенные в противофазе через ключи с блоком управления ключами к входам частотных преобразователей, выходы которых соеДинены с кабелем, н в наземной части в каждом частотном канале — дешифратор, содержащий полосовой фильтр, частотный детектор и фаэочувствительный выпрямитель с вентилями, обеспечивающими фазовую селекцию сигналов, причем в качестве опор- 5 » ного напряжения в фазочувствительных выпрямителях используется напряжение генератора переменного тока, питающего через кабельную линию токовые цепи геофизических датчиков. Для уп- 55 равцдния ключами в аппаратуре может: использоваться делитель частотйпатйю" щего датчики тоха либо вспомогательный генератор, частота которого существенно ниже частоты питающего тока .. 60

Использование аппаратуры позволяе г увеличить число информационных кана- лов вдвое по сравнению с числом частот ных каналов 2».

Однако современное комплексирова ние различных геофизических методов вызывает необходимость дальнейшего увеличения числа каналов ° Кроме того, в известной аппаратуре необходима связь между наземной и скважинной частью по низкой частоте. К недостаткам аппаратуры следует отнести также то, что при низких уровнях сигналов могут наблюдаться сбои в селекции каналов так как разделение кана f лов на повррхности производится по. полярности выходного сигнала.

Целью изобретения является увеличение количества передаваемой информации без увеличения числа несущих частот.

Цель достигается тем, что в многоканальной аппаратуре, состоящей из соединенных кабелем .скважинной и наземной частей, содержащей в скважинной части геофизические датчики, частотные преобразователи, кличи с блоком управления ключами, поочередно подключающие геофизические датчики к входам частотных. преобразователей, выходы которых соединены с входом в кабель, а в наземной части — последовательно соединенные дешифраторы и селектор сигналов, при этом дешифраторы состоят из входных полосовых фильтров и преобразователей частотно-модулированного напряжения в сиг-. нал, пригодный для регистрации, причем количество дешифраторов равно количеству частотных преобразователей в скважинной части, в скважинную часть между выходами частотных преобразователей и входом в кабель введены делители напряжения, управляющие входы которых соединены с бло-ком управления ключами, а в наземную часть в состав селектора каналов введены амплитудные компараторы, входы которых соединены с выходами полосовых фильтров, выделяющих напряжение, генерируемое в скважинной части теми частотными преобразователями, к выходам которых подсоединены делители напряжения.

По второму варианту цель достигается тем, что в многдканальной аппаратуре для каротаяа скважин, состоящей из скважинной и наземной частей, содержащей в скважинной части геофизические датчики, частотные преобразователи, ключи с блоком управления ключами, поочередно подключающие геофизические датчики к входам частотных преобразователей, выходы которых соединены с входом в кабель, а в наземной части - последовательно соединенные дешифраторы и селектор каналов, при этом дешифраторы состоят иэ входных полосовых фильтров и преобразователей частотно-модулированного напряжения в сигнал, пригод1024859 раэователей 16.< и 16z частотно-модулированного напряжения в выходной сигнал, и селектор 13 каналов, состоящий иэ амплитудных детекторов 2L( и 21, входи которых соединены с выходами полосовых фильтров (соответственно 15 и 15 ) двоичного счетчика 22, управляемого амплитуд . ными детекторами 21„ и 21,дешифратора 23, преобразующего выходной двои <ный код счетчика 22 в пространственный ный для регистрации, прячем количество дешифраторов равно количеству частотных преобразователей в скважинкой части, в скважинную часть введены формирователи синхроимпульсов, соединенные с блоком управления ключами, синхрониэирующие ключи, управляемые формирователями синхроимпульсов и подключенные между выходами частотных преобразователей и входом в кабель, а в наземнуи часть в состав селектора о каналов введены амплитудные детекторы входы которых соединены с выходами полосовых .фильтров, выделяющих напрякение, генерируемое в сквах<инной части теми частотными преобразователями,15 к выходам котррых подсоединены синхронизирующие ключи.

На фиг.1 представлена структурная схема аппаратуры для каротажа скважин по первому варианту, на фиг.2 — то же, по второму варианту. .В первом варианте скважинная часть

1 аппаратуры содержит геофизические датчики 2 -2, ключи 3 < — 3 частотные преобразователи 4< — 4, делители 5< — 5 напряжения, смеситель 6 и блок 7 управления ключами, состоящий из генератора. 8 низкой частоты и кольцевого счетчика 9 на три положения. Скважинная часть 1 через кабель 10 соединена с наземной частью 11, содержащей частотные дешифраторы 12 — 12, селектор 13 каналов, имеющий выходы на регистраторы 14 —

11 . каждый частотный дешифратор

1? — 12 состоит из входного полосового фильтра 15.< — 15 и преобразователя 16 - 16 частотно-модулированного напряжения, выделенного фильтром. в сигнал, пригодный для регистрации.

В первом варианте селектор каналов, 40 содержит амплитудные компараторы ,17 — 17, выходы которых -подсоединены к выходам полосовых фильтров

15 — 15 соответственно,и выходные ключи 18„„- 18,поочередно подключаю- 45 щие входй регистраторов 14 — 14 к выходам частотных дешифраторов 12 12 . Выходные ключи 18+ - 18 управляются непосредственно выходными напряжениями компараторов 17 - 17 . 5О

Во втором варианте аппаратуры скважинная часть 1 содержит геофизические датчики 2„ - 2 д„, ключи 3 - 3 „ частотные преобразователи 4< и 4э, синхронизирующие ключи 19 и 19 формирователи 201и 202. синхроимпульсов, смеситель 6 и блок управления ключами,.состоящий из генератора 8, низкой частоты и кольцевого счетчи ка 9 на И положений.

Скважинная часть 1 через пинию 60 связи, каротажный кабель 10 соедине. на с наземной частью 11 аппаратуры, содержащей частотные дешифраторы

12ф. и 12, состоящие иэ входных полосовых фильтров 15 и 15э и преоб . g

И-разрядный код, и управляемых деиифратором ключей 18«- 18, поочередно подключающих выходы частотных дешифра« торов 12, и 12z к входам регистраторов

14„- 14„и 14, — 14 ц соответственно.

Первый вариант аппаратуры работает следующим образом.

При работе генератора 8 кольцевой счетчик 9 формирует поочередно на ках<дом из выходов. блока 7 управления: ключами управляющее напряжение, ко торое в каждом частотном канале от крывает один из ключей 3.,„ - 3, пропуская на вход каждого из преобразо вателей 4< = 4 сигнал от одного из геофизических датчиков 2 - 2э . Одновременно выходное напряжение блока

7 управления ключами подается на один из делителей 5 — 5 напряжения, который изменяет амплитуду частотно-. модулированного напряжения своего частотного канала на входе смесителя (глубина частотной модуляции, являющаяся информативным параметром сигнала, от амплитуды напряжения не зависит и пропорциональна величине сигнала подключенного к преобразователю датчика).

Таким образом, подключение каждой группы из трех датчиков 2+ - Ъ э к входам частотных преобразователей

4< - 4 сопровождается изменением амплитуды частотно-модулированного напряжения по одной из несущих частот.

В наземной части 11 аппаратуры переданный через кабель 10 выходной сигнал смесителя 6 поступает на частотные дешифраторы 12 — 12> где происходит разделение несущих частот полосовыми фильтрами 15< — 15

3 и дальнейшее преобразование частотно-,модулированного сигнала преобразователя 16 — 16> . Сигналы с выходов полосовых фильтров 15, - 15> поступают также на амплитудные ком- параторы 17 — 17> . На выходе компаратора, амплитуда входного сигнала которого изменена одним из делителей

5 - 5 напряжения формируется управляющее напряжение, открывающее в каждом частотном канале один из выходных ключей 18 „- 18 3. На выходах остальных компараторов управляющее напряжение отсутствует, поэтому в каждом частотном канале в каждый

1024859 ных преобразователей 41 и 4 сигнал от одного из геофизических датчиков соответственно 2,И вЂ” 2,1„ и 2 - 21и.

В момент переключения на входах частотных преобразователей 4, и 4 информации от датчиков 2„1 и 21и формирователь 202 под управлением генератора

8 формирует кратковременный импульс.

Синхрониэирующий ключ 19 закрывается, снимая на время импульса выходное

10, напряжение частотного преобразователя 42. со входа смесителя 6 ° По окон чании импульса, длительность которого существенно меньше периода выход- ного сигнала генератора 8, ключ 19

15 открывается и сигнал частотного пре- образователя 4 вновь подается на смеситель б. Формирователь 20.1 управляется напряжением первого выхода кольцевого счетчика 9 и с пот

20:мощью ключа 191 кратковременно снимает выходное напряжение частотного преобразователя 41 со входа смесите1 ля б в момент подключения к частотN=-Ки< ным преобразователям 4.1 и 4 первых

25 датчиков 2 „ и 2 .1в каждом канале.

55

Второй вариант аппаратуры работает следующим образом..

При работе генератора 8 кольцевой счетчик 9 формирует поочередно на каждом из И .выходов блока управления ключами 7 управляющее напряжение, которое в каждом частотном канале от .

;крывает один из ключей З,м - 32 1, пропуская на входы каждого аа частоя60 преобразователей 161 и 16z ко входам регистраторов 14 — 14 „. Таким образом, селектор 13 каналов обеспечивает поступление на каждый из регистраторов 144 - 142и сигнала пропор65 ционального параметру, измеряемому момент времени открыт только один из выходных ключей 18« - 18у,и на I каждый иэ регистраторов 14 1 — 14 поступает сигнал, пропорциональный измеряемому одним из геофизических датчиков 2 « — 2 э параметру.

В приведенной схеме некоторые узлы могут быть заменены другими, выполняющими аналогичные функции.

Например, кольцевой счетчик 9 может быть заменен двоичным счетчиком и дешифратором, осуществляющим пре, образования выходного кода двоично-, го счетчика в пространственный код.

В случае питания токовых цепей датчиков током низкой частоть1 {300400 Гц ) от наземного генератора через кабель генератор 8 может быть заменен делителем частоты питающег<: датчики тока.

Число информационных каналов аппаратуры определяется из соотношения где К вЂ” число частотных каналов, равное числу частотных преобразователей;

И вЂ” число временных каналов, равное числу выходов (состояний)

6лока управления ключами.

Использование приведенной на схеме структуры блока управления каналами накладывает условие p < I<, при котором максимальное число информационных каналов ограничено квадратом числа частотных каналов (p < К <).Укаэанное ограничение снимается, если управление в дны ключ и 1841 - 18я производится счетчиком, введенным в состав селектора 13 каналов, ана логичным кольцевому счетчику 9 в сква" жинной части, а синхронность работы этих счетчиков (т.е. синхронность срабатывания клвчей в скважинкой и наземной части) обеспечивается управлением счетчика в селекторе. каналов с помощью выходных напряжений компараторов. Количество состояний И блока управления. ключами в скважинной и счетчика в наземной частях аппаратуры в этом случае не ограничено числом частотных каналов К, которое может быть снижено до одного. Соответственно уменьшается число делителей напряжения в скважинной части и амплитудных компараторов в наземной части аппаратуры.

В наземной части 11 аппаратуры переданный через каротажный кабель

10 выходной сигнал смесителя б поступает на дешифраторы 121 и 12,Полосовые фильтры 151 и 15 выделяют напряжения частотных преобразователей 4 .и 41 соответственно, которые преобразуются преобразователями 16 . и 162 в сигнал, пригодный для регистрации. Лмплитудные детекторы

21.1 и 21 в селекторе 13 каналов выделявт синхроимпульсы, сформированные формирователями синхроимпульсов в скважинной части 1 аппаратуры (формирователями 20 и 20 соответственно).

С выхода амплитудного детектора

211 синхроимпульс формирователя 2О поступает на установочный вход двоичного счетчика 22 и устанавливает его в начальное положение. При этом появляется управляющее напряжение на первом выходе дешифратора 23 и сигналы с преобразователей 16 и 16 поступают на регистраторы 141.1и 14« соответственно. С выхода амплитудноpro детектора 21 2. синхроимпульсы формирователя 20 д поступавт на счетный вход двоичного счетчика 22, обеспечивая изменение выходного кода двоичного счетчика 22, появление управляющего напряжения на последующих выходах дешифратора 23 и последовательное переключение выходов

1024859 одним из датчиков 2 - 2 „ соответственно..

Увеличение количества частотных каналов не требует ни введения дополнительных синхрониэирующих ключей, формирователей синхроимпульсов и амплитудных детекторов, ни изменения в конструкции блока управления клю-, чами. Управление ключами 31 и 1811 гдеi I 3 ., »и, в дополнительно введенных частотных каналах осуществляется так же и теми же узлами, что и в имеющихся в приведенной структурой схеме двухчастотных каналах.

Число информационных каналов аппаратуры определяется из соотношения 15 й=ки, где К вЂ” число частотных каналов, равное числу частотных преобразователей;

И вЂ” число временных каналов, равное числу выходов (состояний) блока управления ключами.

Следует отметить, что в приведен- 25 ной схеме некоторые узлы. могут быть заменены другими, выполняющими ана- . логичные функции. Например, в сква- жинйой части блок 7 управления ключами может быть выполнен в виде .многофаэного мультивибратора либо другого конечного автомата с И выходами и состояниями. В наземной части двоичный счетчик .22 и дешифратор 23 могут быть заменены кольцевым счетчиком на и полсжений, управляемым выходными сигналами амплитудных детекторов 21 ч 21 °

Конструкция аппаратуры упрощается в случае имеющейся связи между скважинной и наземной частями на низ 4О кой частоте.

Например, в случае питания токовых цепей датчиков через кабельную линию током .наземного генератора частотой 300-400 Гц отпадает необходимость в формирователе 20, синхронизирующем ключе 19 и амплитуд- ном детекторе 21 .. В этом случае генератор 8 заменяется делителем частоты питающего датчики тока, а в состав селектора каналов вводится аналогичный делитель частоты, выходной сигнал которого подается на счетный вход счетчика 22.

В случае применения многожильного кабеля низкочастотный генератор 8 может быть вынесен из блока 7 управления ключами в наземную часть 11 аппаратуры, .а связь между низкочастотным генератором и блоком 7 управления ключами может осуществляться по отдельней жиле. В этом случае также отпадает необходимость в формирователе 20, .синхронизирующем ключе 192 и амплитудном модуляторе

21 ., так как на счетный вход двоичного счетчика 22 сигнал может быть подан непосредственно от вынесенного в наземную часть аппаратуры низкочастотного генератора.

В отмеченных выше случаях (при наличии связи на низкой частоте между наземной и скважинной частью аппаратуры) многоканальная аппаратура может быть реализована с использованием одного частотного канала, что резко снижает требования к стабильности частоты частотного преобразователя, характеристикам полосового фильтра дешифратора и позволяет обойтись без смесителя.

Использование изобретения в его двух. вариантах позволяет повысить производительность труда при проведении каротажа скважины эа счет одновременной записи большего числа измеряемых величин. Тем самым уменьшается время каротажа, а следовательно, и простой скважины.

1024859

1024859

Физ2

Составитель Н. Журавлева

Редактор Н. Иванова Техред Т. ИаточкаКорректор А.Повх

Заказ 4388/42 Тираж 710 Поднисное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 . ь