Устройство акустического каротажа

 

УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, состоящее из скважинного прибора, содержащего акустический зонд и блок электроники, в состав которого входят генератор возбуждения излучателей, накопительная конденсаторная батарея, блок управления , усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и связанного со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерения кинематических и динамических пар.аметров упругих волн, высоковольтный источник постоянного напряжения, низковольтный стабилизатор постоянного напряжени-я и приемный фантомный трансформатор, при этом в скважинном приборе к первому входу генератора возбуждения излучателей подключена накопительная конденсаторная батарея, а к второму - блок управления, выход усилителя информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора , а в наземном пульте вторичная обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входами блока измерения кинематических параметров упругих волн, который соединен с блоком измерения динамических параметров упругих волн, отличающееся тем, что, с целью уменьшения уровня помех в информационном канале связи и повышения надежности работы устройства, в скважин ный прибор введен диодный коммутатор , вход которого подключен к средней точке вторичной обмотки фан (Л томного трансформатора, один из выходов соединен с накопительной конденсаторной батареей, а другой - с шинами питания блока управления и усилителя информационного сигнала, а в наземный пульт введены блок разряда линии связи, два транзисторных ключа и генератор импульсов управления , два выхода которого соедине ны с транзисторными ключами, вклю00 ченными соответственно между высо00 ковольтным источником постоянного напряжения, низковольтным стабили00 00 затором постоянного напряжения и средней точкой первичной обмотки приемного фантомного трансформатора, к которой подключен по отношению к броне геофизического кабеля блок разряда линии связи, вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсов управления.

„„SU„, 8 83 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3«5В 6 01 Ч 1/40

t .. °

J ° Ф ° f ф

«1 . ° -- ...-.-., !

S w, у. 4 Ф,"- 1 в н,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ к которой подключен по отношению к броне геофизического кабеля блок разряда линии связи, вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсов управления.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21 ) 3431934/18-25 (22) 27.04.82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) В.О.Цирульников и Д.В.Белоконь (71) Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин (53) 550.83 (088.8) (56) 1. Ивакин Б.Н. и др. Акустический метод исследования скважин.

М., "Недра", 1978, с. 152-154.

2. Аппаратура СПАК-6. Техническое описание АХБ 431.521.006. Киев, ЖОЭЗГП, 1.981.

3. Аппаратура "Парус-4". Техни ческое описание AXA 43.1521.0500.

Киев, КОЭЗГП, 1981 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО

КАРОТАЖА, состоящее иэ скважинного прибора, содержащего акустический зонд и блок электроники, в состав которого входят генератор возбуждения излучателей, накопительная конденсаторная батарея, блок управления, усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и связанного со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерения кинематических и динамических параметров упругих волн, высоковольтный источник постоянного напряжения, низковольтный стабилизатор постоянного напряжения и приемный фантомный трансформатор, при этом в скважинном приборе к первому входу генератора возбуждения излучателей подключена накопительная конденсаторная батарея, а к второму — блок управления, выход усилителя информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора, а в наземном пульте вторичная обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входам блока измерения кинематических параметров упругих волн, который соединен с блоком измерения динамических параметров упругих волн, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения уровня помех в информационном канале связи и повышения надежности работы устройства, в скважинный прибор введен диодный комму- д татор, вход которого подключен к

9 средней точке вторичной обмотки фан- уу томного трансформатора, один из вы- Ц ф ходов соединен с накопительной кон- С денсаторной батареей, а другой — с шинами питания блока управления и усилителя информационного сигнала, а в наземный пульт введены блок разряда линии связи, два транзисторных ключа и генератор импульсов управления, два выхода которого соединены с транзисторными ключами, включенными соответственно между высоковольтным источником постоянного напряжения, низковольтным стабилизатором постоянного напряжения и средней точкой первичной обмотки приемного фантомного трансформатора, 1078383

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, а именно к методам акустического каротажа, и как устройство, н котором использован способ энергопитания комплектов аппаратуры, связан- 5 ных между собой кабельными линиями снязи, может быть применено в системах телемеханики.

Известны устройства акустического каротажа, в которых использован 10 способ питания скнажинного прибора по геофизическому кабелю с наземного блока питания переменным током частоты 50 или 400 Гц по фантомной схеме. В этих устройствах в скнажинном приборе имеется повышающий транс15 форматор и выпрямитель для заряда накопительной конденсаторной батареи генератора возбуждения электроакустических преобразователей.

С целью уменьшения уровня помех, возникающих при заряде конденсаторной батареи, используется система синхронизации работы наземного пульта и скважинного прибора с при вязкой к "нулю" сетевого напряжения (пусковые импульсы подаются с наземного пульта на скнажинный прибор в моменты перехода напряжения питания через" нуль ) (13 и (2 ).

Недостаток этих устройств — необ- 30 ходимость иметь в скважинном приборе высоковольтный блок питания и, сист. 4у синхронизации с привязкой к "нулю" напряжения питающей сети.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство акустического каротажа, состоящее из скважинного прибора, содержащего акустический зонд и блок электроники, н состав которого вхо- 40 дят генератор возбуждения излучателей, накопительная конденсаторная батарея, блок управления, усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и связанного с45 со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерения кинематических и динамических параметров упругих волн, высоковольтный источ- 50 ник постоянного напряжения, низковольтный стабилизатор постоянного напряжения и приемный фантомный трансформатор, при этом н скважинноц приборе к первому входу генератора .нозбуждения излучателей подключена накопительная конденсаторная батарея, а к второму — блок управления, выход усилителя информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора, а в наземном пульте вторичная обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входам блока измерения кинематических параметров упругих волн, который соединен с блоком 65 измерения дина ческих параметров упругих волн По фантомной схеме подается питание с наземного низковольтного стабилизатора постоянного напряжения на шины питания блока управления и усилителя информационного сигнала, а заряд накопительной конденсаторной батареи осуществляется от наземного высоковольтного блока питания по третьей жиле кабеля. При этом упрощается конструкция скважинного прибора (отсутствует низковольтный и высоковольтный блоки питания), повышается надежность работы (3 .

Недостатком известного устройства является необходимость постоянного использования всех трех жил геофизического кабеля, что затрудняет использование подобного прибора акустического каротажа в составе комплексной аппаратуры, так как при переходе на использование двух жил кабеля необходимо в скнажинный прибор вводить относительно сложное устройство — преобразователь напряжения, Цель изобретения — уменьшение уровня помех в информационном канале связи и повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что н устройстве акустического каротажа, состоящем из скважинного прибора, содержащего акустический зонд и блок электроники, в состав которого входят генератор возбуждения излучателей, накопительная конденсаторная батарея, блок управления, усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и связанного со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерения кинематических и динамических параметров упругих волн, высоковольтный источник постоянного напряжения, низковольтный стабилизатор.постоянного напряжения и приемный фантомный трансформатор, при этом в скважинном приборе к первому входу гене. ратора возбуждения излучателей подключена накопительная конденсаторная батарея, а к второму - блок управления, выход усилителя информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора, а в наземном пульте вторичная обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входам блока измерения кинематических параметров упругих волн, который соединен с блоком измерения динамических параметров упругих волн, в скважинный прибор введен диодный коммутатор, вход которого подключен к средней точке вторичной обмотки фантомного трансформатора, один из выходов

1078383 соединен с накопительной конденсаторной батареей, а другой — с шинами питания блока управления и усилителя информационного сигнала, а в наземный пульт введены блок разряда линии связи, два транзисторных 5 ключа и генератор импульсов управления, два выхода которого соединены с транзисторными ключами, включенными соответственно между высоковольтным источником постоянного напряжения, низковольтным стабилизатором постоянного напряжения и средней точкой первичной обмотки приемного фантомного трансформатора, к которой подключен по отношению к броне геофизического кабеля блок разряда линии связи, вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсов управления.

На чертеже изображена блок-схема устройства акустического каротажа.

Устройство состоит из скважинного прибора 1, соединенного геофизическим кабелем 2 с наземным пультом 3.

Скважинный прибор 1 содержит, например, трехэлементный акустический зонд, состоящий из двух магнитострикционных излучателей 4 и 5 и пьезоэлектрического приемника б, и блок 7 электроники. 30

В состав блока 7 электроники входят генератор 8(9 ) возбуждения излучателей, накопительная конденсаторная батарея 10, блок 11 управления, усилитель 12(131 информационного 35 сигнала, фантомный трансформатор 14, диодный коммутатор 15.

Наземный пульт 3 включает, кроме блоков 1б и 17 измерения кинематических и динамических параметров 40 упругих волн, высоковольтный источ ник 18 постоянного напряжения, подi ключаемый через транзисторный ключ !

19 к средней точке первичной обмот,ки приемного фантомного трансфоРма- 45 тора 20, к которой через транзисторный ключ 21 также подключаетая низковольтный стабилизатор 22 постоянного напряжения. Приемный фантомный трансформатор 20 через две жилы геофизического кабеля 2 соединен с фантомным трансформатором 14 скважинного прибора 1.

Управление транзисторными ключами 19 и 21 осуществляется от генератора 23 импульсов управления. <Роме того, генератор импульсов 23 управления работой блока разряда линии

24 связи.

Устройство работает следующим образом. 60

При включенном наземном пульте 3 поочередно на выходах каналов гене- ратора 23 импульсов циклически появляются импульсы управления. Допустим, импульс управления появился на выходе первого канала, к которому подключен транзисторный ключ 19, Транзисторный ключ з открывается, и на среднюю точку первичной обмотки приемного фантомного трансформатора 20 подается напряжение отрицательной полярности с высоковольтного источника 18 постоянного напряжения, которым через параллельно включенные по питанию жилы геофизического кабеля 2, фантомный трансформатор 14 и диодный коммутатор. 15 скважинного прибора 1 начинает заряжаться накопительная конденсаторная батарея 10. Время подключения выбирается из условия заряда накопительной конденсаторной батареи 10 до выходного напряжения высоковольтного источника 18 постоянного напряжения с учетом максимально возможной длины кабеля, его типа и величины емкости конденсаторов. После заряда накопительной конденсаторной батареи 10 транзисторный ключ 19 запирается, и от генератора 23 импульсов наземного пульта 3 подается импульс включения блока разряда линии 24 связи, закорачивающего линию связи на броню кабеля (земляную шину ) со стороны наземного пульта 3.

Это необходимо для защиты источников питания и транзисторных к.:ючей

19 и 21 от перегрузок при их срабатывании. При закорачивании линии

24 связи происходит разряд распределенной емкости кабеля, после чего блок защиты линии 24 связи отключается и по второму каналу генератора 23 импульсов подается управляющий импульс на вход транзисторного ключа 21. В этом случае к линии 24 связи оказывается подсоединенным низковольтный стабилизатор 22 постоянного напряжения, которым и осуществляется через фантомный трансформатор 14 и диодный коммутатор 15 подзаряд конденсаторов фильтров параметрических стабилизаторов напряжения питания блока 11 управления и усилителя 12 (13! информационного сигнала, состоящего из предусилителя, включенного на выходе пьезоэлектрического приемника акустического зонда, и усилителя мощности.

В блоке 11 управления из переднего фронта этого импульса питания формируется задержанный на время переходного процесса в цепях питания усилителя 12 (131 импульс запуска генератора 8 (9) возбуждения излучателей. Происходит разряд предварительно заряженной накопительной конденсаторной батареи 10 на обмотку возбуждения одного из излучателей акустического зонда.

В скважину излучаются упругие колебания, которые, пройдя через

1078383 исследуемую среду, воздействуют на пьезоэлектрический приемник зонда.

К этому моменту напряжения питания устройств усилителя 12 (13) стабилизируется, и усиление выходных электрических сигналов пьезоэлектри- 5 ческого приемника акустического зонда и их передача по двухпроводной линии связи на блоки 16 и 17 измерения кинематических и динамических параметров упругих волн наземного 10 пульта 3 происходит в режиме питания стабилизированным постоянным напряженийм с низким уровнем помех.

Длительность импульса питания от низковольтного стабилизатора 22 15 постоянного напряжейия выбирается в общем случае из условия обеспечения работы усилителя 12 (13) информационного сигнала во время передачи по линии связи на наземный пульт

3 полного акустического сигнала.

После прекращения импульса управления транзисторный ключ 21 закрывается, и от генератора 23 импульсов подается импульс включения блока разряда линии 24 связи. Происходит разряд кабельной линии. Блок разряда линии 24 связи отключается, и снова по первому каналу от генератора 23 импульсов включается транэисторный ключ 19, подключающий высоковольтный источник 18 постоянного напряжения, и цикл работы повторяется.

Такой импульсный режим питания не оказывает влияния на работу блока 11 управления скважинного прибо-! ра 1, так как в современной геофизической скважинной аппаратуре импульс-ные устройства выполнены на элементах микроэлектроники с микромощным режимом токопотребления, поэтому энергии, запасенной в конденсаторе фильтра цепи питания блока 11 управления, достаточно для обеспечения его устойчивого функционирования в паузах (при разряде кабельной линии связи) и во время заряда накопительной конденсаторной бата- реи 10.

В предлагаемом устройстве акустического каротажа можно использовать любую из существующих систем синхронизации работы скважинного прибора и наземного пульта, предпочтительнее систему синхронизации "снизу" (со скважинного прибора) с передачей времяимпульсного кода признака канала синхронизаций по информационной линии связи

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства для акустического каротажа заключается в снижении за счет питания импульсами постоянного напряжения уровня помех в канале связи при передаче информационного сигнала со скважинного прибора на наземный пульт, а следовательно, в повышении качества получаемой геофизической информации.

Повышение технико-зкономического эффекта достигается за счет сокращения используемых жил геофизического кабеля с трех до двух и повышения надежности работы скважинного прибора.

BHHHIIH 3аказ 957/40

Тираж 711 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðoä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4