Многоканальное устройство для каротажа скважин

 

1. МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАРОТАЖА СКВА;КИН, состоящее из глубинного прибора, содержащего h частотно-модулированных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика и частотного модулятора, выходы которых подключены к сумматору с усилителем мощности и наземного пульта, соединенного с глубинньм прибором линией связи, содержащего нормирующий усилитель и п приемных частотно-модулированных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра низкой частоты, измерительного усилителя, синхронного детектора и регистратора , отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и чувствительности и увеличения числа каналов устройс-тва, между выходом нормирующего усилителя и фильтрами низкой частоты каж (Л дого канала включены f, канальных селективных преобразователей частотно-модулиро .ванных сигналов. 2. Устройствб по п. 1, отличающееся тем, что в качестве селективного преобразователя частотно-модулированных сигналов испольел зован следящий неизохронный генерао тор, работающий в режиме захвата ел частоты. QO 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) () )) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHDMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2685560/24-25 (22) 16. 11. 78 (46) 15.04.85. Бюл. В 14 (72) О.Н. Белуха, В.П. Бодунов, Л.Г. Бойчук и И.К. Саркисов (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (53) 550.83(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 512545, кл. С 01 V 1/40, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

NF 418609, кл. Е 21 В 47/00, 1974.

3. Барминский А.Г. Телеизмерительная система с частотным разделением каналов и частотной модуляцией для скважинной геофизической аппаратуры, Сб. "Разведочная геофизика", Вып. 20, Л., "Недра", 1967, с. 8491 (прототип). (54)(57) 1. МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙ—

СТВО ДЛЯ КАРОТАЖА СКВАЖИН, состоящее иэ глубинного прибора, содержащего и частотно-модулированных каналов, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных дат4(5)) С 01 V 1/40// Е 21 В 47/00 чика и частотного модулятора, выходы которых подключены к сумматору с усилителем мощности и наземного пульта, соединенного с глубинным прибором линией связи, содержащего нормирующий усилитель и и приемных частотно-модулированных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра низкой частоты, измерительного усилителя, синхронного детектора и регистратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости и чувствительности и увеличения числа каналов устройства, между выходом нормирующего усилителя и фильтрами низкой частоты каждого канала включены л канальных

1 селективных преобразователей частотно-модулированных сигналов.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве селективного преобразователя частотно-модулированных сигналов использован следящий неиэохронный генератор, работающий в режиме захвата частоты.

3 115059

Изобретение относится к многоканальным устройствам для промыслово- ) геофизических исследований скважин методом электрического, индукционного каротажа, кавернометрии и др.

Известны многоканальные устройства для каротажа скважин с частотным разделением каналов и частотной модуляцией (1, 2 j.

В устройстве, содержащем глубинный прибор, соединенный линией связи (кароФажным кабелем) с наземным пультом, увеличение числа каналов получают за счет введения в глубинный прибор ключей, попарно переключающих датчики на вход модулятора, при этом сигналы с датчиков поступают в противофазе. Частота коммутации равна нескольким периодам частоты питания датчиков. В наземном пульте после дешифратора сигналы с датчиков разделяются синхронными выпрямителями, которые снабжены вентилями, обеспечивающими фазовую селекцию сигналов. Пакеты однополярных импульсов поступают на регистратор, который измеряет средние значения выходного напряжения эа период частоты коммутации датчиков. Так как выходные напряжения устройства

30 малы (десятки-сотни мВ), то получить большой динамический диапазон в таком устройстве затруднительно.

Устройство 12) отличается от устройства $T) тем, что в нем ключи коммутируются с частотой питания датчиков, а синхронные выпрямители выделяют положительные или отрицательные полунериоды напряжений, поступающих с датчиков. В этом устройстве средние значения выходного напряжения, измеряемые регистратором, больше чем в устройстве (1), однако не настолько, чтобы обеспечить динамический диапазон порядка 60 дБ.

Недостатком устройств (1) и (2) является также н то, что в них передача информации по частотно-модулированным (ЧИ) каналам практически осуществляется на постоянном токе и величина динамического диапазона зависит от нестабильности центральных частот модулятора, а так как последняя определяется нестабильностью питающих глубинный прибор напряжений и термостабильностью используемых компонентов и равна единицам процентов, то динамический диапазон устройств $1) и f 23 не

8 2, может быть больше 40 дБ. Кроме того, в из в ест ных устройствах (17 и (21 динамический диапазон уменьшается также из-за погрешностей, появляющихся за счет переходных процессов в избирательных цепях ЧИ каналов при воздействии импульсов переключения, которые на выходах ламповых ключей глубинного прибора довольно велики.

Известно, что для получения качественных материалов при электрическом каротаже динамический диапазон должен быть не менее 60 дБ, описанные устройства не обеспечивают выполнения этого требования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для каротажа скважин (3), содержащее глубинный прибор, состоящий иэ и каналов с последовательно соединенными датчиком и частотным модулятором в каждом, выходы которых подключены к сумматору с усилителем мощности, соединенный линией связи с наземным пультом, соединенного с глубинным прибором линией связи, содержащего нормирующий усилитель и ь приемных

ЧИ каналов, включающие каждый послеЬ довательно соединенные блок частотного разделения и детектирования (содержащий полосовой фильтр, усилитель-ограничитель и частотный детектор), фильтр низких частот, измерительный усилитель, синхронный детектор и регистратор 5).

Недостатком известного устройства является малое число каналов (три ЧМ канала с девиацией частоты до +15X), занимающих практически всю полосу пропускания линии связи (каротажного кабеля), невысокая помехоустойчивость и чувствительность. В глубинном приборе устройства на выходе модуляторов сигнал несинусоидален, поэтому межканальные влияния значительны, что и ограничивает число каналов. В наземном пульте разделение ЧИ каналов выполняется сложным и громоздкими пассивными ЬС"фильтрами пятого порядка, сильно усложняющими и удорожающими устройство. Невысокая помехоустойчивость обуславливается применением в наземном пульте усилителя-ограничителя с туннельным диодом в триггерном режиме. Так, несмотря на сравнительно широкопо3 1150598 4 лосную частотную модуляцию (+15X) при отношении сигнал/шум на входе наземного пульта равном 20 динамический диапазон уменьшается до

30 дБ, а при отношении сигнал/шум, равном и меньшем семи устройство полностью теряет работоспособность.

Невысокая помехоустойчивость приводит к необходимости передачи информационного сигнала большой мощности, а зто ограничивает глубину исследования скважин. Чувствительность устройства невысока и составляет после фильтра низких частот 6 мВ на 1Х девиации частоты, поэтому для получения динамического диапазона порядка 60 дБ необходима девиация частоты не менее +10-15Х, что также не дает возможности реализовать более четырех ЧМ каналов.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и чувствительности, увеличение числа жаналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем глубинный прибор, состоящий из и

ЧМ каналов с последовательно соединенными датчиком и частотным модулятором, выходы которых подключены к сумматору усилителем мощности, соединенным линией связи с наземным пультом, содержащий нормирующий усилитель и и приемных ЧМ каналов, включающих каждый последовательно соединенные фильтр низких частот, измерительный усилитель, синхронный детектор и регистратор, в каждом канале наземного пульта между выходом нормирующего усилителя и фильтрами низкой частоты включены и канальных селективных преобразователей частотно-модулированных сигналов, выполненных в виде следящего не- . изохронного генератора, работающего в режиме захвата частоты.

На фиг., 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства (детально показаны общеканальные узлы и узлы одного из ЧИ каналов глубинного прибора и наземного пуль- SO та); на фиг. 2 — амплитудно-частотная характеристика селективного преобразователя ЧМ сигнала; на фиг. 3, — его резонансная характеристика. 5$

Устройство состоит из глубинного прибора, содержащего ЧИ каналы с датчиком 1 и частотным модулятором 2, сумматор 3 и усилитель 4 мощности, который линией 5 связи соединен с наземным пультом, содержащим нормирующий усилитель 6 и приемные ЧМ каналы, представляющие каждый селективный преобразователь

ЧМ сигнала 7, фильтр 8 низких частот, измерительный усилитель 9, синхронный выпрямитель !О, регистратор 11.

Сигналы с датчиков управляют частотными модуляторами, напряжения которых суммируются в сумматоре 3, усиливаются в усилителе 4 и через линию 5 связи поступают на нормирующий усилитель 6. Назначение нормирующего усилителя 6 — снизить до

2-4Х изменения амплитуды поднесущих частот отдельных каналов, которые появляются за счет паразитной амплитудной модуляции в частотных модуляторах, непостоянства питающих напряжений, влияния изменений температуры окружающей среды, нестабильности передаточной характеристики линии связи. Нормировка осуществляется за счет введения глубокой автоматической регулировки усилений без искажения формы канальных сигналов, что необходимо для предотвращения появления. перекрестных искажений. Нормализованные по уровню канальные сигналы поступают на групповой вход селективных преобразователей ЧМ сигнала 7, которые выполняют одновременно две функциональные операции: выделение соответствующего канального сигнала и частотное детектирование. Селективный преобразователь ЧИ сигнала 7 построен по схеме следящего неиэохронного гармонического генератора в режиме захвата частоты, выполненного на цепочечном RC-генераторе третьего порядка.

Амплитудно-частотная характерис, тика селектнвного преобразователя

ЧМ сигнала показана на фиг. 2, где 0 — напряжение яа выходе селективного преобразователя; g .- частота генератора в режиме автоколебаний; f — текущая частота. Такой селективный преобразователь имеет линейность не хуже +1,5Х при девиации частоты +5X и чувствительность порядка 150 мВ íà 1Х девиации (вместо 6 мВ на 1Х девиации в уст ройстве Г33 ; Благодаря высоким избирательным свойствам указанного селек1150598

В тивного преобразователя устройство имеет большую помехоустойчивость.

Так, при отношении сигнал/помеха близком к единице. устройство сохраняет работоспособность, в то время 5 как известное устройство Р33 теряет ее при отношении сигнал/помеха равном семи. Высокие избирательные свойства селективного преобразователя ЧМ сигнала объясняются тем, 1О что его резонансная характеристика имеет вид "следящей щели" (фиг. 3) . и вход приемного ЧИ канала открыт ие на всю полосу частот, отведенную для данного канала, а лишь для узкой 1S полосы, соответствующей мгновенному значению частоты приходящего ЧМ сигнала. С выхода селективного преобразователя 7 сигнал поступает на фильтр 8. низких частот и измеритель-; 20 ный усилитель 9. Выделение информационного сигнала осуществляется синхронным выпрямителем 10, выход которого соединен с регистратором.

Высокая помехоустойчивость и большая чувствительность предлагаемого устройства обеспечивают возможность увеличения числа измерительных каналов до восьми за счет уменьшения девиации частоты и сужения защитных частотных полос между каналами.

При этом обеспечивается динамический диапазон порядка 60 дБ и более.

Высокие избирательные свойства и чувствительность селективных преобразователей ЧИ сигнала исключает необходимость в применении громоздких полосовых фильтров для частотного разделения каналов, а также дают возможность увеличить глубину исследования скважин вплоть до 15000 м без дополнительного увеличения мощности выходного усилителя в глубинном приборе. Все это обеспечивает высокую. экономическую эффективность предлагаемого устройства.

1 I 50598 Тирах 748 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откригий

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

Заказ 2138/36

Филиал ППП "Патент", r. Ухгород, ул. Проектная, 4

Составитель В.Зверев

Редактор И.Ковальчук Техред Т.gyбинчак Корректор Н.Король