Аппаратура для каротажа скважин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06. 03. 81 (21) 3257110/18-25 (И) М. Кл.з

6 01 Ч 11/00 с присоединением заявки №Государственный комитет

СССР по деяам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УАК550. 63 (o88. 8) Опубликовано 300782. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 300782

A.Â.Киселев, В.В.Лаптев, B.Ñ.Ñòåïíîé и Н. (72) Авторы изобретения

Вссесоюзный научно-исследовательский инст тут нефтепромысловой геофизики "44=,4 . (71) Заявитель (54) АПГАРАТУРА ДЛЯ КАРОТАЖА СКВАЖИН

Изобретение относится к геофизи- ческим исследованиям скважин и, в частности к устройствам, предназначеннм для передачи информации от скважинного при6ора на поверхность при каротаже скважин.

Известна аппаратура для каротажа скважин, в которой для передачи сигналов от скважинного прибора на поверхность используются теплоиэмерительные системы с временным разделением кайалов, например геофизическая каротажная аппаратура фирмы "Халибуртон" (ChlA).

Эта аппаратура состоит из. наземной части и скважинного прибора. Скважинный прибор содержит набор датчиков геофизических параметров, узлы преобразования выходных сигналов датчиков к сигналу унифицированного вида и блок телеизмерительной системы, в состав которого входят формирователь тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, коммутатор, модулятор и усилитель мощности (1).

Недостаток этой аппаратуры состоит в том, что применяемый в составе ее блока телеизмерительной системы модулятор позволяет преобразовывать и передавать от скважинного прибора через каротажный кабель на поверхность только сигналы напряжения постоянного тока. Это во многих случаях, например при измерении КС зондами стандартного каротажа или бокового каротажа, требует существенного усложнения скважинного прибора.

Наиболее близкой к предлагаемому является аппаратура для каротажа скважин, в которой в качестве модулятора скважинного блока телеизмерительной системы используется преобразователь амплитуды импульса в длительность, что позволяет преобразовывать и передавать на поверхность как сигналы .напряжения постоянного тока, так и сигналы напряжения переменного тока, синфаэного с током питания скважинного прибора. Это позволяет во многих случаях существенно упростить скважинную часть эа счет того, что, например допускается питание зондов электрического каротажа осуществлять через каротажный кабель от генератора перемен-, ного стабилизированного тока, расположенного в наземной части аппаратуры.

Аппаратура для каротажа скважин состоит из наземной, части, соединенной каротажным кабелем со скважинным прибором. Скважинный прибор содержит

947805 блоки геофизических методов исследо-, вания скважин, включающие датчики геофизических параметров, узлы стыковки датчиков с телеизмерительной системой и блок телеизмерительной системы, в состав которого входят формирователь 5 тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, коммутатор, модулятор и усилитель мощности, причем выход модулятора телеизмерительной системы соединен с

iвходсм усилителя мощности, выход кото10 рого. соединен с жилой каротажного кабеля, а в каждом блоке геофизических методов исследований скважин выходы датчиков геофизических параметров соединены с узлами стыковки этих дат-15 чиков, с блоком телеиэмерительной сис темы.

Аппаратура работает следуюцим образом. Импульсы от формирователя тактовых импульсов, поступают на вход счЕтчика. Коды с выходов счетчика подаются на входы дешифратора, с выхода которого осуществляется управление ключами коммутатора. Выходные сигналы от датчиков геофизических параметров преобразуются в узлах стыковки в сигналы унифицированного вида и подаются на входы коммутатора блока телеизмерительной системы.

Через соответствующие ключи коммутатора эти сигналы поочередно подаются к входу модулятора. С выхода модулятора сигналы подаются на вход усилителя мощности, с выхода которого они через каротажный кабель поступают на вход наземной части an- Ç паратуры. Наземная часть преобразует эти сигналы к виду, удобному для регистрации . Кроме того, наземная часть аппаратуры выполняет функции управления исполнительными механиз- 40 мами прибора и режимами его работы, а также питания скважинного прибора .(2).

Известная аппаратура обладает рядом недостатком, которые наиболее 45 существенно выражены в том случае, когда скважинные приборы выполняются в виде агрегатированной системы, представляющей собой набор функционально и конструктивно совместимых О законченных блоков, иэ которых путем их механического соединения в различных вариантах возможна реализация комплексных скважинных приборов различного назначения с различными сочетаниями методов исследования скважин.

Так, число каналов передачи информации в известной аппаратуре при ус-. ловии, что для ряда приборов применяется один и тот же конструктивно 60 законченный блок телеиэмерительной системы, неизменно и определяется емкостью счетчика и дешифратора, входящих в этот блок. Таким образом, блок телеизмерительной системы дол- 65 жен проектироваться с расчетом на максимально возможное количество каналов, которое только может понадобиться для самого сложного скважинного прибора системы. При работе блока в составе скважинного геофизического прибора, требующего меньшее количество каналов передачи, он будет использоваться неполностью, т.е. имеет место аппаратурная избыточность.

Другой существенный недостаток состоит в том, что в рассматриваемой аппаратуре практически невозможно обеспечить унифицированное сечение межблочных соединений скважинных приборов системы. Вследствие того, что скважинные геофизические приборы, как известно, представляют собой вытянутые конструкции, для того чтобы подвести к входам коммутатора блока телеизмерительной системы сигналы от блоков, реализующих

4 те или иные геофизические методы сследования скважины, расположенных в нижней части прибора, необходимо прокладывать шины через блоки, расположенные выше их. При этом количество этих шин в каждом конкретном случае различно. Размещение этих шин на поле контактов разъемов межблочных соединений практически не нормируется и для каждого конкретного комплексного прибора должно быть индивидуально. Практически задача обеспечения унифицированного сечения межблочных соединений может быть решена путем применения многоконтактных разъемов, что нежелательно, так как ведет к увеличению диаметра скважинного прибора, а также к снижению его надежности. При зтОм количество действующих контактов разъема зависит от конкретного прибора, и в большинстве случаев контактное поле разъемов межблочных соединений используется неполностью, т.е. также имеет место аппаратурная избыточность, Еще один недостаток обусловлен тем, что преобразующие устройства, входящие в блоки скважинного прибора, реа" лизующие те или иные методы исследования скважин, в тех случаях, когда блок занимает несколько каналов передачи, также используются неполностью.

В силу того, что в аппаратуре используется временное разделение каналов, преобразующие устройства блоков в принципе могут использоваться многократно для преобразования сигналов от нескольких зондов путем их синхронного с циклами опроса блока телеизмерительной системы переключения.

Однако в известной аппаратуре это связано с тем, что возникает необходимость в прокладке дополнительных шин через все бЛоки прибора, предназначенных для синхронизации. Причем, 947805 необходимая гибкость может быть .обеспечена только при прокладке шйн, подсоединенных к выходам счетчика блока телеиэмерительной система скважинного прибора в количестве, равном числу разряда счетчика. 5

Цель изОбретения — упрощение конструкции аппаратуры, повышение ее надежности, производительности и уровня унификации.

Указанная цель достигается тем, 10 что в аппаратуре для каротажа скважин, содержащий наземную часть, соединенную каротажным кабелем со скважинным прибором, включающим в себя блок телеизмерительной системы, со- 15 держащей формирователь тактовых импульсов, модулятор и усилитель мощности, и блоки геофизических методов исследования скважин, включающие в себя датчики геофизических параметров и узлы стыковки этих датчиков с блоком телеиэмерительной системы, причем выход модулятора телеизмерительной системы соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с жилой каротажного кабеля, а в каждом блоке геофизических методов исследования скважин выходы датчиков геофизических параметров соединены с узлами стыковки этих датчиков с блоком телеизмерительной системы, в блоки геофизических методов исследований введены регистры сдвига с числом разрядов, равным количеству каналов передачи, и коммутатора, а в блок телеиэмерительной системы вве-З5 ден узел управления регистрами сдвига, при этом входы регистров, сдвига и узла управления соединены посредством транзитной шины с выходом форрователя тактовых импульсов, управ- 40 яющие входы коммутаторов соединены с выходами соответствующих регистров сдвига, которые соединены между собой и. с узлом управления регистрами сдвига последов тельно, а выходы уэ - 45 лов стыковки соединены с коммутирующи ми входами коммутаторов, выходы которых посредством транзитной шины соединены с входом модулятора блока телеиэмерительной системы. При стыковке блоков геофизических методов иссле. дования скважин в составе скважинного прибора регистры сдвига должны соединяться в кольцо. чертеже приведен пример 4YHк 55 циональной схемы предлагаемой аппаратуры для каротажа скважин.

Аппаратура включает наземную .часть 1, соединенную со скважинным прибором кабелем 2. В состав скважинного прибора входят блок теле-60 измерительной системы, включающий фор мирователь 3 тактовых .импульсов, узел 4 управления регистром сдвига, модулятор 5 и усилитель б мощности, и блоки, реализующие те или иные 65 методы исследования скважин, включающие датчики 7-11 геофизических параметров, узлы стыковки датчиков с.телеизмерительной системой 12-14 регистры 15-17 сдвига, коммутаторы 18-21.

Аппаратура работает следующим образом.

Формирователь 3 тактовых импульсов блока телеиэмерительной системы подает на магистральную шину таМтирукк ие импульсы. Эти импульсы поступают одновременно на все регистры 15-17 сдвига, блоков скважинного прибора, реализующие те или иные методы исследования скважин, соединенные через магистральные шины в кольцо и образующие регистр сдвига прибора с количеством разрядов, равным необходимому количеству каналов измерения прибора. Регистры сдвига управляют коммутаторами 18-21 через которые сигналы от датчиков 7-11 .геофизических параметров, преобразованные в унифицированные сигналы в узлах стыковки с телеиэмерительной системой 12-14 поочередно подаются на транзитную шину, подсоединенную и входу модулятора 5 блока телеизмерительной системы прибора. С выхода модулятора сигналы подаются на вход усилителя 6 ° С выхода последнего сигналы через каротажный кабель 2 подаются на вход наземной части 1 аппаратуры, где они преобразуются к виду, удобному для регистрации °

В предлагаемой аппаратуре для каротажа скважин по сравнению с прототипом число каналов передачи прибора не определяется блоком телензмерительной системы и для каждого индивидуального прибора соответствует его потребностям. При расширении комплекса путем присоединения к прибору новых блоков длина кольца регистра сдвига увеличивается и количество каналов возрастает. При сокращении комплекса количество каналов передачи, соответственно сокращается. Таким образом, независимо от количества и состава блоков геофизических методов исследования скважин блок телеизмерительной системы используется полностью. Причем частота опроса каналов при снижении их количества возрастает, что позволяет увеличить при этом скорость движения скважинно го прибора в процессе каротажа по стволу скважины, т.е. повысить производительность аппаратуры.

Кроме того, при использовании данного решения полностью решается задача унификации сечения межблочных соединений в скважинном приборе.

Как видно из чертежа, все сигналы от блоков прибора, реализующих те или иные методы исследования сква947805 жин, падаютсй по одной транзитной

)анне, которая на контактном поле межблочных соединений занимает один контакт, положение которого, может быть фиксировано и неизменно, независимо от того какое количество каналов передачи блок требует. Вследствие того, что в предлагаемой аппаратуре в состав блоков екважинного прибора введены регистры сдвига, периоды переключения разрядов которых совпада 10 ют с периодами съема информации с блоков, помимо управления выходными коммутаторами, эти регистры могут также осуществлять необходимые переключения и в других устройствах этих f5 блоков. При этом моменты переключе ;:. ния будут совпадать с моментами опро са блока, что позволяет многократно использовать преобразующие устройства блока для преобразования сигналов, 0 поступающих с различных зондов. Дополнительных транзитных шин через весь скважинный прибор, помимо шин, предназначенных для управления ре гистрами сдвига, прокладывать нет необходимости.

Экономический эффект при внедрении изобретения будет получен эа счет упрощения конструкции скважинных приборов аппаратуры для каротажа скважин, и, как следствие, повышения их надежности °

По предварительным расчетам внедрение изобретения только в одном при. боре для каротажа скважин, предназначенном для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин ме" тодами бокового каротажного зондирования, бокового каротажа, гамма-каротажа и профилеметрии, позволяет снизить его стоимость при изготовле- 40 нии.

Формула изобретения

Аппаратура для каротажа скважин, содержащая наземную часть, соединенную каротажным кабелем со .скважинным прибором, включакиаим в себя блок телеиэмерительной системы, содержащий5п формирователь тактовых импульсов „модулятор и усилитель мощности, и блоки геофизических методов исследования скважин, включающие в себя датчики геофизических параметров и узлы стыковки этих датчиков с блоком телеизмерительной системы, причем выход модулятора телеизмерительной системы соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с жилой каротажного кабеля, а в каждом блоке геофизических методов исследования скважин выходы датчиков геофизических параметров соединены с узлами стыковки этих датчиков с блоком телеизмерительной системы, о т л и ч а.ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции аппаратуры, повышения ее надежности, производительности и уровня унификации, в блоки геофизических методов исследований введены регистры сдвига с числом разрядов, равным коли" .честву каналов передачи, н коммутаторы, а в блок телеизмерительной системы введен узел управления регистрами сдвига, прн этом входы регистров сдвига и узла управления соединены посредством транзитной шины с выходом формирователя тактовых импульсов, управляющие входы коммуTcLTopoB соединены с выходами соответствующих регистров сдвига, которые соединены между собой и с узлом управления регистрами сдвига последовательно, а выходы узлов стыковки соединены с коммутирующими входами коммутаторов, выходы которых посредством транзитной шины соединены с входом модулято-. ра блока телеизмерительной системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. instructions Миltichanne! System Technical Publication 3 15543, Weiex На1iiburton, Octobeг 1973.

2. Разработка способов стыковки датчиков геофизических параметров с многоканальной телеиэмерительной системой в комплексных и комбинированных приборах.- Отчет ВНИИнефтепромгеофизнки по теме 163-73, уфа, 1977 (прототип).

Составитель Н.Журавлева

Редактор Н.Гришанова Техред С. Мигунова Коррентор Ю.Макаренко

Заказ 5645/70 Тираж 717 Подписное

ВНШИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

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

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