Устройство для акустического каротажа скважин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН, содержащее сквалшнньгй прибор и наземный пульт, состоящий из блока питания скваяшиного прибора , генератора тактовых импульсов, соединенного с блоком синхронизации, и фантомного трансформатора, средняя точка обмотки которого соединерса с входом блока выделения импульсов моментов возбуждения излучателей, подключенного к одному из входов блока синхронизации, а концы обмотки фантомного трансформатора соединены через кабельную двухпроводную линию с обмоткой фантомного трансформатора скважинного прибора, к средней точке которой подключены выход формирователя импульсов моментов возбуждения излучателей, а через дифферендируюцщй элемент - входы селектора разнополярных пусковых импульсов, выходы которого через блок временной задержки соединены с генератором импульсов возбуждения излучателей, к одному из выходов которого подключен формирователь импульсовмоментов возбу;еденпя излучателей, о т л и ч а ющ е 8 с л тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и увеличения дальности надежного управления скважипным прибором, в наземньш пульт введены фазосдвигающий элемент, блок управления, двухкандльный коммутиРУШОЦ-1Й ключ и два резистора, один из которых включен меясду парным выходом блока питант1я скважинного прибора и средней точкой фантомного трансформатора 5 к которой подключен через второй резистор двухканальный коммутирующий ключ, соединенный через общую шину с вторь м вь1ходом блока питания сквалсинного прибора, а входы двухканального коммутирующего ключа подсоединены через блок управления к генератору тактовых импульсов , вход которого соединен через фaзocдвигaюпtий элемент с первым выходом блока питания скважинного прибора .

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЦЮ 01)

g g С 01 Ч 1/40

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;:,:.

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1! к! ф

1 .!.

ГОсудАРстбенный Комитет сссР пО делАм изоБРетений и ОтнРытий (21) 3502726/!8-25 (22) 25.10.82 (46) 15.05.84.Бюл. h"- 18 (72) В.О.Цируньников, Д.В.Белоконь, А.Ф.Девятов и В.Ф.Козяр (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструхторский инс титут геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (53) 550.83(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 296884, кл. С 01 Ч 1/40, 1969.

2, Ивакин Б.H. и др, Акустический метод исследования скважин. И., "Недра", 1978, с.152-!54 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО

КАРОТАЖА CI(BAMHH, содержащее скважинный прибор и наземный пульт, состоящий из блока питания скважинного прибора, генератора тактовых импульсов, соединенного с блоком синхронизации, и фантомного трансформатора, средняя точка обмотки которого соединена с входом блока выделения импульсов моментов возбуждения излучателей, подключенного к одному из входов блока синхронизации, а концы обмотки фантомного трансформатора соединены через кабельную двухпроводную линию с обмоткой фантомного трансформатора скважинного прибора, к средней точке которой подключены выход формирователя импульсов моментов возбуждения излучателей, а через дифференцирующий элемент — входы селектора разнополярных пусковых импульсов, выходы которого через блок временной задержки соединены с генератором импульсов возбуждения излучателей, к одному пз выходоь которого подключен формирователь импульсов моментов возбуждения излучателей, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и увеличения дальности надежного управления сква- жинным прибором, в наземный пульт введены фазосдвигающий элемент, блок управления, двухканальный коммутирующий ключ и два резистора, один из которых включен между первым выходом блока питания скважинного р бора и средней точкой фантомного трансформатора, к которой подключен через второи резистор двухканальный коммутирующии ключ, соединенный через общую шину с вторым выходом бло" ка питания скважинного прибора, а входы двухканального коммутирующего ключа подсоединены через блок управления к генератору тактовых импульсов, вход которого соединен через фаэосдвигающий элемент с первым выходом блока питания скважинного прибора.

109244Я

Изобретен»е относится к геофизическим исследованиям скважин акустическими методами.

Известно устроцство для акустического каратажа скважин, содержащее 5 сква>111шный прибор с трех- или четырехэлементным акустическим зондом, наземную часть, состоящую из блока синхронизации и формирования разнополярных пусковых импульсов, блоков для записи параметров упругих волн.

Скважинный прибор снабжен блоком управления коммутирующими элементами, обеспечива>ощимк поканальное разделение пусковых импульсов и задержку мо- 15 мента возбуждения излучателей относительно пусковых импульсов, и схемой формирования и перецачи в »аземпые блоки импульсов, соответствующих моментам возбуждения излучателей L!j„, 20

Однако в указанном устройстве на.дежное управление скважинным прибором осу(цествляется кз-за большой величины сетевой помехи в канале пусковых импульсов только при длинах Leo » физического кабеля 3-3,5 км.

Наиболее близкой к изобретению является аппаратура акустического каротажа СПАК-21I, содержащая сква;1синный прибор и наземный пульт,, состоя- ЗО ший из блока питания скважин11аго прибора. генератора тактовых импульсов, соециненного с блоком синхронкзацик,и фантомного трансформатора, средняя тачка обмотки которого соединена с входом блока выде.пения импульсов моментов вазбу>кдения излучателей.. подключенного к одному из входов блока скнхронизацк, а ко»пы обмотки фа»томного трансформа ара соецкнены через кабельную цвухпровадну!f> линию с

0GM0TKoIã. фант ам11ас О тр-1»сс(>арма 0 pa скважин»ага прибора, к средней точ-. ке -сатарой подключены выход фармиpo aтеля импульсов моментов возбу(сце.

4З

НИЯ ИЗЛУЧа ТЕЛЕй. а ЧЕРЕЗ ДкффЕРЕН11Ирующий элемент — входы селектора разнопалярных пусковых импульсов,. выха": блок I! pe! :f=lZIZ0 .1

ДЕРжКК C OL ВГП1ЕНЫ г I С НЕРатат>ОМ ИМ—

t. пульсов возбуждения 11злучателей, к одному кз вь1халс>в которого пад1сп:оче>-.

Формирователь импульсов моментов возбужден» я излучателей (2 1, Б этой а.zIIapaтуре используется

1„" Я способ синхронизации, при котором в чаземном пульте фармиру1от разнополярные »ускавые импульсы, чере фантомНУ(О СХЕМУ ВКЛЮЧСНКЯ ПЕРо;1.аЮт Эти ИМпульсы по кабелю нa cêaажкнный»pll бар, где разделяются па каналам управления и задерживаются на время переходных процессов в линии связи.

Пас.пе чего осуществляется передача по каналу синхронизации са скважинного прибора на наземный пульт импульсов моментов возбуждения излучателей.

Однако, так как для питания сква>киннаго прибора и канала си»хранизации используется одна к та же линия связи, то »а входе устройства выделения пусковых 11мпульсов скважин»ого прибора всегда существует сетевая помеха, амплитуда которой зависит ат п раметров »ита1ощей сети (»а ряже—

11»Я> Час ТОТЫ jl И ВС .:IИЧКНЫ e!1КОСТИ КОН денсатара входной цифференцирующей цепи, С цел>по уменьше»ия влияния питающей сети передачу пусковых импульсов >3 с1сважигн ый прибор осуществляют в области перехада напряжения питания через †.оль" при »х малой длительности (десятки микросеку»д ), Так в аппаратуре (;IIA>;-2H длит е,п ь 1.1 Ос 1" ь I I v c K 0 B h!>f 1 (мп у ь с О в в 3 а висимостк от ис»опьзуемога геафизк -1еского кабеля составляет 20 — 30 мкс.

ИО IIpH таких p,"z»Te>l »of Tlzx имп> !L сов существенно увеличиваеTcя их затухание г.ри передаче па кабелю. Причем с увеличением дл.".»пя кабеля уменьшается и амплитуда»ye!f0»I -,;импульсав.

Чтобы получить необходимое для устойчивой работы системы синхронизации соотношение сигнал/помеха(3-5), в аппаратуре СПЛК-211 ам» 1ктуда пускавьгх импульсов составляет 1 000Ь IIDH испол1 зава»ки ка беля длиной 4-4,. 5 км.

При цлинах кааел» в 5,5-с> км из-:. за большого ослабления пусковых импульсов затруднктельно палучкть необходимое цля устойчивой работы скстемы соотношение сигнал/помеха, так как увеличе»ие амплитуды пусковых импульсов выше 1000 IZ ограни:оно электрической прачносTblf> кабеля и необходимостьк> иметь в »аземном и" ".1ьте Высокова»1 т1!ый фОр>вlровa-.eль

И "1»1У>11„- СОВ, Цель изабрете11ия — повышение пав мехоустайчин ости и увеличс ние дальнс1сти надежного управления скважинным прибора"1.

Поставлен.-.ая цс.1ь дас т111 нет с я тel!, чта в устра, . I вс;(л 1 акустического каротажа ск1: 11.1,. », со:,e;»!..-»1(ее

1092

3 скважинный !1рибор и наземный пульт, состоящии из блока питания cKBажинного прибора, генератора тактовых импульсов, соединенного с блоком синхронизации, и фантомного трансформатора, средняя точка обмотки которого соединена с входом блока выделения импульсов моментов возбуждения излучателей, подключенного к одному из входов блока синхронизации, а концы обмотки !р фантомного трансформатора соединены через кабельную двухпроводную линию с обмоткой фантомного трансформатора скважинного прибора, к средней точке которого 1!одключены выход формирователя импульсов моментов возбу7!сдения излучателей, а через дифференцирующий элемент — входы селектора разнополярных пусковых имнульсов, выходы которого через блок временной задержки соеспгнены с енератором импульсов возбуждения излучателей, к одному из выходов которого подклю =. чены формирователь импульсов моментов возбужде!шя излучателей, в на— земный пульт введены фазосдвигающий элемент, блок управления, двухканальный коммутирующий ключ и два резистора, од!!н из которых включен между первым выходом блока питания сква— жинного пр !бора и средней точкой фантомного т17а!!сс!7ор!!с!тора > к которой подключен через второй резистор двухканальный коммутирующий ключ, соединенный через Общую шину с вторым выходом блока питания скважинного прибора, а входы двухканального коммутирующего ключа подсоединены через блок управле!!ия к генератору тактовых импульсов, вход которого

40 соединен через фазосдвигающий элемент с первым выходом блока питания скважинногo прибора.

В данном устройстве пусковые импульсы формируют эа счет разряда

45 предварительно заряженной длинной линии, в качестве которой используются параллельно включенные через фантомный трансформатор две жилы и броня кабеля.

Заряд линии Осуществляется от наземного источника питания скважинного прибора переменным напряжением.

При отключении питания от входа кабеля происходит разряд длинной линии на нагрузку, включенную на обоих концах кабеля. 11олярность импульса, сформированного на этой нагрузке, зависит От фазы питающего напря448 жения в момент прерывания, а а! !111п1туда (при прочих равных условиях) от постоянной времени разряда линии.

Чем больше время разряда линии, тем меньше амплитуда сформированного после дифференцирования импульса и наоборот.

Для того, чтобы не перегружать источник питания и устранить взаимное влияние цепей синхронизации и питания электронных схем скважинного прибора, подключение нагрузки к линии целесообразно производить для формирования пусковых импульсов отрицательной полярности в положительный полупериод напряжения сети при углах включения больше 120, а положительной по.fHpkfocTI! — в Отрицатс 1!ьны!! ПО!!7!!ср !с7ц ilpli углс!х вклю,О чешся больше 300 !!! бор э "1!7. углов включения Обусловлен теи, что участки синусоиды в пределах 120 -!50 II 300 -330 »е являются рабоч!!м1! дпя выпрямителей блоков пптания скво:,!пгного прибора (углы отсечки диодаR «ыпряиителей

B существующей акустической аппара-! туре меньше !20 ".00, . Лрп этом получают разно!1ол11рные пусковые импульсы с а7!пл «тупой, Обеспечивающей устойчивое фу1 яшко!шроваш-;е системы сиlсх 7ОIП!зс1lц!11 Ilp!f д,.! и!ах ка бел!1 до 9 км и б Олс, .-! e . !

1а фиг . 1 и !7епс1 !!в!1О11" б !с"с c ."е ис1 пред;агаеио! устройств,; на фиг.2 — вре!!ен!!ые д11аграмиы его работь!.

> ст17ойство =.Ooтоит из наземного пульта 1, соед:1!1311!!с7гo через гсофи3ffò1еск1!i кабелт 2 oo o! боро:! 3.,.!7!>! 1 1:. а»:: с1,!1;::;;:.:::;Ого пр .. бора 3 и син ро;«!зац! и рабс, f f;;ffс!а17аT)"73! If!IÇokff f- ili !. ill> f 1 C Ã!7Ð1 ski б !О: питания, ге!!Оратор з тактовых иипульсон, блок . с.инхропи3a:ilff фантоиный тра!!сфс риатор 7 . б: о.с 8 1-,и— деления т1.".!1!у;1ьс ..: 7!Оис 7!тс.! !O367,:.едения излучат елей, фа 3oc„,!3! f-а..,:: !!3 3 loиеllт 9 б.iov. 1 0 у пр !7;!е!!! .:! . „,!3 i? Iсci

1!альный 1соииут!1ру!эЦ ;!.1»,.v 1, рс— зисто;7ы 12 и 13.

Ь состав скважи!!нсэго прнбс7ра 3

5õÎäÿò фантОи1!ь!й T!73 ffc .zopf fclTop 1 4 скважинногo пр!!бор;.,;п1фферс !1!!!ру1ощий элемент 1э, селектор 1(7 pool!of!олярных иипульсо1:, бло1, 17 в! .ис иной задержки, гekfepfiTop 18 . f»;!! I ookl возбуэгце1!11я, форми,iовате!и, .! !!!!1!у1!! сон ио:!ептов во буж:!е!п111, 3 10924

Устройство работает следующим образом.

При включении блока 4 питания скважинного прибора наземного пульта

1 переменное напряжение (20, фиг.2) подается также через фазосдвигающий элемент 9 на вход генератора S тактовых импульсов (21, фиг.2). Генератор 5 предназначен для формирования из входного напряжения сети двух по-- )д

)следовательностей тактовых импульсов, частота следования которых, в конечном счете, и определяет частоту запуска излучателей скважинного прибора 3, Отметим, что временное положение тактовых импульсов по отношению к фазам положительного и отрицательных полупериодов питающего напряжения постоянно и зависит от параметров фазосдвигающего эле- 2с) мента 9. Причем по оцному каналу генератора 5 передаются тактовые импульсы, совпадающие с определенными положительными полупериодами напряже,ния сети,а по второму — с отрицатель- 25 ными.

Выходные импульсы генератора 5 по.очередно поступают на блок 10 управления, предназначенный для включения двухканального коммутирующего ключа

11, где усиливаются по мощности.

Двухканальный коммутирующий ключ

11 представляет собой, например, двухполярный тиристорный ключ, подключающий среднюю точку обмотку фантомноЗ5 го трансформатора 7 через резистор

12 к броне кабеля.

1 езистор 13 — токоогранпчивающий— является совместно с резистором 12 нагрузкой блока 4 питания при срабаi)Î тывании двухканального коммутирующего ключа 11.

В исходном соы оя ии, когда ка обоих выходах генератора 5 отсутс.твуют тактовые импульсы с бгока 4 питания через кабель 2 осущес:iíëÿe!.cÿ

45 питание скважинного прибора 3, При этом напряжение на кабеле 2 повторяет форму напряжения питания.

Допустим. на БьГходе первого ка" нала генератора 5, сфазировянного например, с полс1жителькыми Iioëóïeриодами питающего напряжения, появился импульс (22, фиг.2 ). Этот импульс усиливается по мощности блокам 10 и поступает ня вход двухканального коммутирующего кляча !1. Происходит срабатывание двухканального комму48 6 тирующего ключа 11 и подключение ликии через резистор )2 к броне кабеля 2 (в этот момент кабель 2 заряжен положительным напряжением, убывающим по синусоидальному закону).

Линия быстро разряжается(23, фиг.2 и в скважинном приборе 3 ка выходе дифференцирующего элемента 15 появляется импульс отрицательной полярности (24, фиг.2), который выделяется первым каналом селектора 16 задерживается в блоке 17 ка время переходного процесса в линии и запускает генератор 18 импульсов возбуждения излучателей {25, фиг.2). Происходит возбуждение ближнего излучателя.

Одновременно с выхода формирователя 19 ка среднюю точку обмотки фак. томного трансформатора 14 поступает импульс, соответствующий моменту возбуждения зтого излучателя (26, фиг.2 ). К этому моменту времени линия разряжена и импульс момента возбуждения передается со сквяжиккого прибора 3 по кабелю 2 кя блок 8 наземного пульта для синхронизации его работы.

Аналогично работает устройство при работе второго канала синхрони-. зации. Временные диаграммы его работы приведены на фиг.2(27,23,28, 29 и 26)., Таким образом, предлагаемое уст рсй тво позволяет(практически при таком же яппаратурном обт.еме, что и в серийно выпускаемой аппаратуре) создB; ü систему синхронизации, которая существенно увеличивает дальGcTE надежного угравления скважинi-:.|1:-i прибором в 1 5-2 раза при том жс. соотношении сигнал/помеха. Одновремен; о улучшаются условия переда— чи импульса момента возбуждения от скважикного прибора на наземный пульт так как при этом от л лнии связи от— к."почек исто п.ик питающего капряжепкя„

Так, при использовании геофизического кабеля типа КГЭ-68 †1 длиной 8 км в аппаратуре с фантомной схемой питания сквяжинкого прибора с частотой прерывании !0 Гц при уг— лах включения )20-)50 и 300-330 на входе селектора сквяжинкого прибора соотношение сигнал/помеха составляет 3,5-4 при напряжении питания

220В, 50 Гц.

1092448

1092448

Составитель Н.Журавлева

Редактор М.Келемеш Техред В.Далекорей Коррект р В.Бутяга

Заказ 3250/30 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проект ая,