Система акустического каротажа

 

1. СИСТЕМА АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА , содержащая скважинный зонд, соединенный каротажным кабелем с наземной аппаратурой и включающий в себя узел электроакустических преобразователей , генератор импульсов возбуждения и усилитель сигналов, причем узел электроакустических преобразователей соединен с генератором импульсов возбуждения и усилителем сигналов, а наземная аппаратура включает в себя блок обработки сигналов , подсоединенный через фильтр к каротажному кабелю, и управляемый блок питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик системы при работе на одножильном кабеле, в наземную аппаратуру введены коммутатор .и формирователь коммутирующих импульсов , а в скважинный зонд введены узлы вьщеления и накопления низковольтного и высоковольтного напряжений питания и формирователь управляющих и синхронизирующих сигналов, причем коммутатор соединен с источниками низковольтного и высоковольтного постоянных напряжений, с формирователем коммутирующих импульсов и каротажным кабелем, а в зонде каротажный кабель соединен с узлами выделения и накопления низковольтного и высоковольтного напряжений питания, с усилителем и с формирователем управляющих и синхронизирующих сигналов , а последний подсоединен к усилителю сигналов и к генератору. i 2о Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что формирователь (Л коммутирующих импульсов содержит геС нератор импульсов, счетный триггер, переключатель и схему И, при этом выход генератора импульсов соединен с входом счетного триггера и с первъы контактом переключателя, выход триггера соединен с вторым контактом переключателя и входом схемы И, а вторбй вход схемы И подсоединен к третьему контакту переключателя. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что формирователь управляющих и синхронизирующих сигналов содержит компаратор, стартстопный генератор, переключатель усиления, элемент задержки, триггер канала и формирователь запускающих импульсов, при этом компаратор через старт--стопный генератор подсоединен к переключателю усиления и через элемент задержки - к триггеру канала и формирователю запускающих импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ((9) ® (I(l 114 С 01 V 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ р

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( 1 (21) 3612449/18 — 25 (22) 29.05.83 (46) 15.05.86. Бюл. ¹ 18 (71) Краснодарская группа подразделения Научно-исследовательского инсти тута морской геофизики Всесоюзного морского научно-производственного геолого-геофизического объединения по разведке нефти и газа (Союзморгео 9 (72) В.И.Антоненко и В.Н.Лисицкий (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И- 960696, кл. G 01 V 1/40, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 960695, кл. G 01 V 1/40, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹721790,,кл. G 01 V 1/40, 1972. (54) (57) 1. СИСТЕМА АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащая скважинный зонд, соединенный каротажным кабелем с наземной аппаратурой и включающий в себя узел электроакустических преобразователей, генератор импульсов возбуждения и усилитель сигналов, причем узел электроакустических преобразователей соединен с генератором импульсов возбуждения и усилителем сигналов, а наземная аппаратура включает в себя блок обработки сигналов, подсоединенный через фильтр к каротажному кабелю, и управляемый блок питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик системы при работе на одножильном кабеле, в наземную аппаратуру введены коммутатор и формирователь коммутирующих им- пульсов, а в скважинный зонд введены узлы выделения и накопления низковольтного и высоковольтного напряжений питания и формирователь управляющих и синхронизирующих сигналов, причем коммутатор соединен с источниками низковольтного и высоковольтного постоянных напряжений, с формирователем коммутирующих импульсов и каротажным кабелем, а в зонде каротажный кабель соединен с узлами выделения и накопления низковольтного и высоковольтного напряжений питания, с усилителем и с формирователем управляющих и синхронизирующих сигналов, а последний подсоединен к усилителю сигналов и к генератору.

2. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что формирователь коммутирующих импульсов содержит генератор импульсов, счетный триггер, переключатель и схему И, при этом выход генератора импульсов соединен с входом счетного триггера и с первым контактом переключателя, выход триггера соединен с вторым контактом переключателя и входом схемы И, а вторбй вход схемы И подсоединен к третьему контакту переключателя.

3. Система по п. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что формирователь управляющих и синхронизирующих сиг- налов содержит компаратор, стартстопный генератор, переключатель усиления, элемент задержки, триггер канала и формирователь запускающих импульсов, при этом компаратор через старт-.стопный генератор подсоединен к переключателю усиления и через элемент задержки — к триггеру канала и формирователю запускающих импульсов.

1132696

50

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин„

Система акустического каротажа состоит из скважинного прибора и наземной аппаратуры обработки и регистрации информации, соединенных между собой каротажным кабелем, по которому в зонд подается напряжение литания, передаются от зонда информационные сигналы и импульсы синхронизации, а от наземной панели к зонду — управляющие команды, например, на переключение усиления.

При каротаже используются одножильный, трехжильный или семижильиый кабель. Наибольшее распространение получил одножильный кабель. В системах акустического каротажа также удобно использовать одножильный кабель. Однако в связи с большим количеством передаваемой информации разработка аппаратуры на одножильном кабеле встречает ряд проблем, связанных с выбором способа питания, передачи синхроимпульсов и информационного сигнала, Известны различные способы питания зонда, формирования и передачи синхроимпульсов. Используется система с питанием напряжением промьппленной частоты 50 Гц и синхронизацией разнополярными мощными импульсами, формируемыми в наземной аппаратуре.

Синхроимпульсы поступают в скважинный прибор, где выделяются селектором, формируются задержанные пусковые импульсы, которые являются опорными, Основной недостаток этой аппаратур ры. состоит в том, что мощные синроим пульсы создают паразитные колебательные процессы, ухудшающие работу аппаратуры..Наибольшее распространение получила аппаратура, в которой синхроимпульсы формируются в зонде путем делений переменного напряжения питания частотой 50 Гц. Здесь опорные импульсы передаются на поверхность сигнала небольшой амплитуды и це вносят существенных паразитных наводок.

Однако это является и недостатком, так как ухудшает помехоустойчивость выделения маломощных опорных импульсов. Другой недостаток описанных систем — питание переменным напряжением частотой 50 Гц. В частотном спектре питающего напряжения содержатся высокочастотные гармоники до

5ООГц, которые смешиваются с информационным сигналом и сильно снижают его полезный динамический 1,иапазон.

Для уменьшения этих помех сигнал передают по двум жилам трехжильного кабеля, однако существенного преимущества это не дает.

Аппаратура, созданная по названным схемам, на одножильном кабеле, оказалась практически непригодной за счет высокого уровня паразитных наводок от высокочастотных составляющих напряжения питания промьппленной частоты.

Для решения этой проблемы необходимо уменьшить мощность питания зонда и исключить высокочастотные составляющие в цепях питания.

Наиболее близким техническим решением является система акустического каротажа, содержащая скважинный зонд, соединенный каротажным кабелем с наземной аппаратурой и включающий в себя узел электроакустических преобразователей, генератор импульсов возбуждения и усилитель сигналов, причем узел электроакустических преобразователей соединен с генератором импульсов возбуждения и усилителем сигналов, а наземная аппаратура включает в себя блок обработки сигналов, подсоединенный через фильтр к каротажному кабелю, и управляемый блок питания, В этой системе использован одножильный кабель с питанием постоянным током, Импульсы синхронизации формируются в зонде управляемым по частоте генератором. При изменении напряжения питания зонда изменяется частота импульсов. Использование схемы автоматической подстройки частоты и фазы позволяет синхронизировать частоту генератора зонда с частотой и фазой наземного генератора опорных импульсов. Питание зонда постоянным током исключает паразитные наводки, что ведет к увеличению динамического диапазона сигнала.

Однако это устройство имеет свои недостатки. Частота генератора синхроимпульсов зонда не может быть изменена, например, в два раза без изменения напряжения питания. Питание зонда только одним постоянным напряжением, обычно высоким, порядка

300 В, усложняет питание низковольтных узлов схем, собранных, например, на транзисторах.!

132696

Кроме того, использование одной жилы кабеля для передачи сигнала синхроимпульсов и и «тающего напряжения практически исключает воэможность передачи других команд, например, для изменения коэффициента усиления, изменения мощности излучения и др.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик системы при работе на одножильном каротажном кабеле.

Поставленная цель достигается тем, что в известную систему акустического каротажа, содержащую скважинный зонд, соединенный каротажным кабелем с наземной аппаратурой и включающий в себя узел электроакустических преобразователей, генератор импульсов возбуждения и усилитель сигналов, причем узел электроакустических преобразователей соединен с генератором импульсов возбуждения и усилителем сигналов, а наземная аппаратура включает в себя блок обработки сигналов, подсоединенный через фильтр к каротажному кабелю, и управляемый блок питания, введены в наземную аппаратуру коммутатор и формирователь коммутирующих импульсов, а в сква кинный зонц введены узлы выделения и накопления низковольтного и высоковольтного напряжений питания и формирователь управляющих и синхронизирующих

S сигналов, причем коммутатор соединен с источниками низковольтного и высоковольтного постоянных напряжений, с формирователем коммутирующих импульсов и с каротажным кабелем, и в зонде каротажный кабель соединен с узлами выделения и накопления низко40 вольтного и высоковольтного напряжений питания, с усилителем и с формирователем управляющих и синхронизирующих сигналов, а последний подсоединен к усилителю и к генератору.

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы акустического каротажа, на фиг. 2 — функциональная схема формирователя коммутирующих импульсов, на фиг. 3 — функциональная схема формирователя управляющих и синхронизирующих сигналов, на фиг. 4 — временные диаграммы работы системы.

Система акустического каротажа состоит из скважинного зонда 1 и на-, земной аппаратуры 2, соединенных между собой каротажнь«м кабелем 3.

Наземная аппаратура содержит формирователь 4 коммутирукнцих импульсов, коммутатор 5, источники низковольтного 6 и высоковольтного 7 напряжений питания, фильтр 8 и блок 9 обработки сигналов.

Скважинный зонд содержит узел 10 электроакустических преобразователей, генератор 11 импульсов возбуждения, усилитель 12 сигнала, формирователь

13 управляющих и синхронизирующих сигналов, узлы выделения и накопления низковольтного 14 H Bb«coKQBQJ«bT» ного 15 напряжений питания.

Формирователь 4 коммутирующих импульсов состоит из генератора 16 импульсов, счетного триггера 17, схемы И 18 и переключателя 19.

Формирователь 13 управляющих и синхронизирующих сигналов состоит Из компаратора 20, старт-стопного генератора 21, переключателя 22 усиления, элемента 23 задержки, триггера

24 канала и формирователя 25.

Система работает следующим образом. Генератор 16 импульсов формирователя 4 коммутирующих импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы 26 (см. фиг. 4). Формирователь коммутирующих импульсов 4 вырабатывает прямоугольные импульсы 27 или 28 (см. фиг. 4), которые поступают на управляющий вход коммутатора 5. В зависимости от полярности управляющих импульсов коммутатор 5 подключает к кабелю низковольтный 6 или высоковольтный 7 источник постоянного Harlряжения (импульсы 29 и 30, см. фиг. 4). Прямоугольные импульсы 29 или 30 не симметричны по напряжению относительно нулевой линий. Амплитуда, например, отрицательного импульса может быть порядка 300 В, а амплитуда положительного — порядка 30 В.

Импульсы различной полярности выделяются и накапливаются в соответствующих узлах выделения и накопления низковольтного 14 и высоковольтного

15 напряжений питания, выходные напряжения которых, равные, например, +30 В и -300 В поступают на узлы питания низковольтных и высоковольтных цепей и электронных узлов зонда.

Одновременно импульсы 29 и 30 поступают на формирователь 13 (компаратор 20, см. фиг. 3). Компаратор 20 приводит импульсы в низковольтный уровень (импульсы 31 или 32, см.

11 фиг о 4) с Эти импульсы пост упают на элемент задержки 23 (импульсы 33), по заднему фронту которого запускается триггер 24 (импульсы 34), и формирователем 25 формируются запускающие импульсы 35. Сформированные импульсы 34 и 35 поступают на усилитель

12 сигналов и на триггер импульсов возбуждения излучателя. В моменты возбуждения излучателя формируются разнополярные синхроимпульсы, соответствующие ближнему и дальнему каналам, которые одновременно с сигналом с выхода усилителя 12 через каротажный кабель 3 поступают в наземную аппаратуру 2 для дальнейшей обработки (см . диаграмму 36), выделения синхроимпульсов и измерений параметров информационного сигнала.

Переключатель 19 (см. фиг. 2) необходим для изменения режима коммутатора 5, где на выходе схемы И 18 возникают импульсы 27 или 28 в зависимости от положения переключателя.

Если импульсы симметричны по времени, то генератор 21 (см. фиг. 3) находится в ждущем состоянии. При переключении переключателя 19 импульсы становятся не симметричны по времени

32696 Ь (28, 30 и 32), что необходимо для пуска генератора 21, который вырабатывает один импульс или импульсы, следующие друг за другом с низкой частотой. Эти импульсы воздействуют на переключатель 22 усиления, позволяя переключать коэффициент усиления усилителя 12 сигналов.

Частота импульсов 26 генератора

10 16 формирователя 4 может быть изменена оператором в необходимых преде-, лах, т.е. уменьшена или увеличена частота запуска излучателя (излучатепей), 15

Система имеет следующие преимущества, Б системе использован одножильный кабель. Синхроимпульсы и информационный сигнал передаются с эа20 держкой после фронта коммутационного импульса на плоской вершине импульса и не подвергаются паразитным наводкам. Оператор может произвольно изменять частоту запуска излучателей, переключать коэффициент усиления усилителя, изменяя высоковольтное напряжение, изменять мощность излучения вплоть до полного выключения и перевод в режим шумомера.

113269б е

3б

Редактор О.Кузнецова Техред О.Гортвай Корректор М.Демчик

Заказ 2718/1

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4