Телеметрическая система передачи и приема информации в процессе бурения

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям. Сущность изобретения заключается в том, что управляющий сигнал на мультиплексоре забойной части формируется из комбинации постоянного и переменного напряжений, которые формируются в формирователе питания и управляющих сигналов наземной части по сигналу с процессора и передаются по двум линиям связи. Процессор работает по программе, задаваемой программатором, а информационный сигнал на процессор поступает по третьей линии связи, предварительно преобразуясь в цифровую форму в АЦП. Для вычисления информационного сигнала в процессоре от блока аналоговых задатчиков и уставок подаются постоянные коэффициенты и уставки и рассчитанный информационный сигнал передается на индикатор. 3 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям и может быть использовано при проведении многопараметровых измерений с последующей передачей результатов в аналоговой форме по геофизическому кабелю в наземную часть и обратно.

Известно устройство для геофизических исследований в скважинах, содержащее скважинный прибор с задатчиками и предусилителями, соединенный с наземным прибором, на котором размещены последовательно соединенные выравниватель частоты, кодирующее устройство и регистрирующее устройство, причем число выравнивателей частоты пропорционально длине каротажного кабеля [1] Это устройство основано на передаче аналогового сигнала, причем подземная часть содержит незначительное число электронных элементов, что в условиях бурения обеспечивает надежность системы.

Однако это устройство не обеспечивает многоканальности измерений и вычислений требуемых функциональных зависимостей.

Известна также система передачи данных из скважины на поверхность, содержащая в глубинной части вторичные преобразователи датчиков информации, подключенные к процессору, запоминающий блок и модем, в наземной части модем, процессор, приемники информации и информационное табло [2] Наиболее близким техническим решением к изобретению является система передачи и приема геофизической информации, содержащая на подземной части блок датчиков, выходы которых подключены к информационным входам коммутатора, выход которого подключен к информационному входу АЦП, формирователь информации подключен к блоку передачи информации, синхронизатор и дешифратор, на наземной части блоки приема и передачи информации, блоки синхронизации и ввода управления, соединенные формирователем команд управления, и блок питания, при этом подземная часть и наземная часть соединены между собой двухпроводной линией связи [3] Эти системы обеспечивают многоканальность передачи информации, однако недостаток их заключается в том, что в них подземная часть насыщена электронными элементами, что в условиях бурения резко снижает надежность системы.

Целью изобретения является повышение надежности системы передачи и приема информации в процессе бурения при осуществлении многоканального измерения и вычислений требуемых функциональных зависимостей.

Поставленная цель достигается тем, что телеметрическая система передачи и приема информации в процессе бурения, включающая скважинный прибор, содержащий информационные датчики, выходы которых подключены к мультиплексору, блок питания и блок формирования информации и подключенный входами посредством двух линий связи к наземному блоку, содержащему мультиплексор и индикатор, снабжена третьей линией связи, скважинный прибор снабжен преобразователем напряжение - ток, а наземный блок снабжен процессором, программатором, аналого-цифровым преобразователем, блоком аналоговых задатчиков коэффициентов и уставок, формирователем питания и управляющего сигнала, при этом блок питания скважинного прибора и формирователь питания и управляющего сигнала наземного блока подключены к двум линиям связи в скважинном приборе, выход блока питания через блок формирования информации подключен к управляющим входам мультиплексора, выход которого через преобразователь напряжение ток подключен к третьей линии связи, которая подключена к одному из входов мультиплексора наземного блока, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к одному из входов процессора, первый выход которого подключен к управляющим входам мультиплексора и к управляющим входам формирователя питания и управляющего сигнала, второй к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, а третий к индикатору, второй вход процессора соединен с выходом программатора, а второй, третий и четвертый выходы мультиплексора соединены с выходами блока аналоговых задатчиков коэффициентов и уставок.

На фиг. 1 представлена функциональная схема забойной части телеметрической системы; на фиг. 2 функциональная схема наземной части; на фиг. 3 схема формирования напряжения и управляющих сигналов.

Система содержит забойную часть 1 и наземную часть 2, которые между собой соединены трехпроводной линией связи 3, 4 и 5.

В забойной части размещены n датчиков 6, которые подключены к мультиплексору 7, блок питания 8, подключенный к линиям связи 3 и 4 и к блоку формирования информации 9 (дешифратору, выходы которого подключены к управляющим входам мультиплексора 7, а выход последнего через преобразователь напряжение ток 10 подключен к линии связи 5.

На наземной части 2 размещены процессор 11 (с ОЗУ), первые выходы которого через формирователь 12 напряжения и управляющих сигналов соединены с линиями связи 3 и 4 и к управляющим входам мультиплексора 13, выход последнего через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14 соединен с входом процессора 11, вторые выходы которого подключены к управляющим входам АЦП 14, а третьи к индикатору 15, программатор 16 подключен ко вторым входам процессора 11, блок задатчиков коэффициентов и уставок 17 представляют собой потенциометры, которые в аналоговой форме задают необходимые для дальнейших расчетов коэффициенты и уставки.

Формирователь напряжения и управляющих сигналов 12 представляет собой управляемый сигналом с процессора 11 коммутатор 18, который подключает к линиям связи генератор 19 и источник постоянного тока 20 (фиг.3).

Устройство работает следующим образом.

Программа передачи и приема информации задается с программатора (с ОЗУ) 16, по которой процессор 11 формирует управляющий сигнал на формирователь напряжения и управляющих сигналов 12.

С формирователя 12 постоянное и переменное напряжение по линиям связи 3 и 4 поступает на блок формирования информации 9 забойной части, который в зависимости от программы программатора 16 подключает соответствующий датчик 6. Сигнал с соответствующего датчика 6 через мультиплексор 7 подается на преобразователь напряжение ток 10. С последнего по линии связи 5 аналоговый сигнал поступает на мультиплексор 13 наземной части. С мультиплексора 13 по сигналу управления от процессора 11 информационный сигнал в АЦП 14 преобразуется в цифровой эквивалент измеряемого аналогового сигнала с датчика 6 и подается в процессор 11 для вычисления информационного сигнала. Для чего одновременно через мультиплексор 13 от блока задатчиков 17 поступают постоянные коэффициенты и уставки, которые также преобразуются в код АЦП 14 и заводятся в процессор 11 для дальнейших расчетов.

Например, одним из датчиков 6 является акселерометр (феррозонд), с которого снимается сигнал ускорение (напряжение магнитного поля Земли) И1. В процессе обработки сигнал преобразуется в A₁=kИ₁+И₀.

Величины A₁ и к задаются с блока задатчиков 17 (вычислительный алгоритм может быть каким угодно сложным). Обработанная информация в результате вычисления в процессоре 11 подается на (цифровой) индикатор 15.

Таким образом, предложенная система при высокой надежности за счет ограниченного числа электронных элементов в подземной части обеспечивает высокую информативность.

Формула изобретения

Телеметрическая система передачи и приема информации в процессе бурения, включающая скважинный прибор, содержащий информационные датчики, выходы которых подключены к мультиплексору, блок питания и блок формирования информации, и подключенный входами посредством двух линий связи к наземному блоку, содержащему индикатор и мультиплексор, отличающаяся тем, что она снабжена третьей линией связи, скважинный прибор снабжен преобразователем напряжение ток, а наземный блок снабжен процессором, программатором, аналого-цифровым преобразователем, блоком аналоговых задатчиков коэффициентов и уставок и формирователем питания и управляющего сигнала, при этом блок питания скважинного прибора и формирователь питания и управляющего сигнала наземного блока подключены к двум линиям связи, в скважинном приборе выход блока питания через блок формирования информации подключен к управляющим входам мультиплексора, выход которого через преобразователь напряжение ток подключен к третьей линии связи, которая подключена к одному из входов мультиплексора наземного блока, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к одному из входов процессора, первый выход которого подключен к управляющим входам мультиплексора и к управляющим входам формирователя питания и управляющего сигнала, второй к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, а третий к индикатору, второй вход процессора соединен с выходом программатора, а второй, третий и четвертый входы мультиплексора соединены с выходами блока аналоговых задатчиков коэффициентов и уставок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3