Способ передачи информации от скважинного прибора к наземной аппаратуре

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и). 985269

Союз Советскик

Социапистическик

Республии (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05.11.80 (2l ) 3001317122-03 (51)М. Кд.

3 21 В 47/12 с присоединением заявки №

9ВудаРствеккы6 камнтет

СССР аа делан изобретений к аткрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.82. Бюллетень № 48 (бЗ) УДК550. .832,04 (088.8) Дата опубликования описания 06.01.83 (72) Автор изобретения

Q. В, Руднев

Всесоюзный научноисследовательский инсти.нефтепромысловой, геофизики (7() Заявитель (54) cnocos пеРед ..чи юфсимлции от симжинного

ПРИБОРА К НАЗЕМНОЙ АППАРАТУРЕ

Изобретение относится к области гео- физических исследований скважин и может быть использовано в многоканальной промысцово-геофизической аппаратуре.

Известен способ передачи информации, при котором s скважинном приборе формируют информационные импульсы, временные интервалы, между которыми характеризуют передаваемые параметры $3. ) .

Недостаток способа состоит q низкой точности передаваемой информации. Наиболее близким к предлагаемому является способ передачи информации от скважикного прибора к наземной ап паратуре, при котором в скважинном приборе формируют стартовый и информационный импульсы, временной интервал между которыми характеризует nepegaваемый параметр f2).

Недостатком его является низкая скорость передачи Информации и сравнительно небольшой динамический диапазон.

Цель изобретения - увеличение количества информации, передаваемой в еди

: ницу времени, повьппение точности и динамического диапазона.

Указанная пель достигается тем, что в способе передачи информации от сква5 жинного прибора к наземной аппаратуре, при котором в скважинном приборе фор .мируют стартовый и информационный импульсы, в скважинном приборе форсируют последовательность импульсов квантова„. ния и дополнительные ттнформапконные импульсы, которые располагают .относительно импульсов квантования так, что .. временное положение каждого импульса характеризует число, а его порядковый. !

5 номер относительно стартового разряд причем в наземной аппаратуре формиру ют вторую последовательностВ импульсов квантования и сравнивают с ней последо .вательность импульсов, передаваемых из

2а сква.жинного прибора.

На фиг. 1 показано расположение импульсов информации относительно импуль . сов квантования; иа фиг. 2 - весь кадр информации а многокаттальной аппаратуре; на фиг. 3 и фиг. 4 — варианты формирова" ния информации импульса; на фиг. 5пример построения аппаратуры, использующей предложенный способ передачи информации.

B скважинном приборе генерируется последовательность импульсов 1 квантова, ния. Границы строк и кадров получаются простым пересчетом этих импульсов.

Сформированная последовательность инфор,д0 мационных импульсов 2 содержит синхроимпульс 3 и импульсы 4, 5, б,характери. зующие передаваемое число первой строки (первого канала тедеизмерительной сист мы). Первый импульс первой строки от З с гонт от синхроимпульса на время 7 +

+ 4 = Т, + 1 ° 6 ц8, где i - число I младшего разряда кода. Второй импульс первой строки отстоит от синхроимпульса на время Тн + T + Тн + T + 2о

+ . 4 где j - число второго разК ряда кода и т.д. Яо самого старшего разряда, расположенного в конце первой строки, импульс 6 которого отстоит от сянхронизиру|ощего на время Тн + (и -1) Г + gg

+ < > =. Т н + (h -1) Т + <, ° Ф z> . Число такого кода будет равно „. по + i m +

+ ... + „m, где m — основание кода.

Если принять за Т> минимальное время, на которое могут быть сближены со- зо седние импульсы, минимальная длитель» ность стРоки 6УДет Равна (ТО+m 4кв) A=

= Т, а длительность кадра равна сумме длительностей всех строк плюс T

Весь кадр (фиг. 2), за время которого передается информация от всех канадов за один цикл, представляет собой последовательность 7, содержащую синхроимпульс. 3, импульсы кода первой строки 4, 5 и 8 в первой строке, импульсы 40 кода 9, 10 и 11 второго канала во втоpofi строке и далее до импульсов 12, 13 и 14 в последней строке.

В наземной аппаратуре в момент прихода первого синхронизирующего импуль- 4 са 3 начинает формироваться последовате гьность импульсов квантования с частотой, равной частоте квантования последовательности 1,.и далее путем сравнения полученной последовательности квантования и последовательности 7, принятой

1 наземной аппаратурой, формируются HMпульсЬ выделения строк и знаков кода.

Синхронизация по кадру возможна . за счет паузы между последним инфор, мационным импульсом и синхроимпульсом. 5

Интервал этот необходимо выдерживать достаточно большиМ и при его сокращении возможны сбои в кадровой синхрони3 985269 4 зации. Для повышения достоверности вьъделения синхроимц предлагается в начале каждого кадра передавать не один синхроимпульс, а несколько, в простейшем случае два, временные интерва » лы между. которыми меньше возможного временного интервала между информационн;ыми импульсами. Пример синхронизиру» ющей кодовой комбинации из трех импульсов показан на фиг. 3. Здесь в последовательности 15 для синхронизации по кадру используется три импульса 16 с рас,стояниями между импульсами равными самим импульсам. Так как на такое расстояние в последовательности 15 могут приблизиться только два импульса, например 17 и 18 при крайнем правом положении импульса в предшествующем временном интервале Т и крайнем левом положении. импульса в после у бщем временном интервале.

Как и на фиг. 1, последовательность импульсов 1 квантования генерируется непрерывно и все синхронизируемые импульсами квантования последовательности замкнуты в кольцо, т.е. сразу же после передачи последней строки кадра через фиксированный интервал времени следует следующий кадр.

Для расширения возможностей телеизмерительной системы, использующей предлагаемый способ, предлагается синхронизирукнцую комбинацию формировать не в скважинном приборе, а в наземной аппаратуре. Это даст возможность еще более повысить надежность синхронизации, и что более важно, использовать различные режимы опроса канадов: в ре-, жиме работы с постоянной частотой опро. са, в режиме синхронизации по кадру от датчика глубины, при котором каждый кадр передаваемой информации соответствует заданной глубине скважины, в режиме периодического запроса тестовых сигналов.

На фиг. 4 показан вариант такого построения сигналов. Здесь последовательность 19 импульсов квантования-начинает генерироваться только после поступ ления первого импульса 20 последова гельности 21, принятой скважинным прибором от наземной аппаратуры. Временное положение импульсов 22 и 23 относительно последовательности 19 дешифруется как код запроса, в соответствии с которым из последовательности 19 формируются коммутирующие импульсы тех каналов, которые запрашиваются. К наземной аппаратуре передается последо9882 вательность 24, которая, как и последовательность 2 да фиг. 1 соде нйй . синхро-, импульс 25, импульс старшего разряца первой строки 26, импульс следующего разряда первой строки 27 и так далее до конца кадра, после чего генерирование последовательности импульсов квантова ния. останавливается до прихода следующего первого импульса кода запроса от наземной аппаратуры. 0

Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что аналого-цифровое, преобразование осуществляется внутри скважинного прибора вблизи. датчиков и в дальнейшем сигнал не подвергается :,,д каким-нибо аналоговым преобразованиям,,которые могли бы внести погрешность в передаваемую величину, кроме того, передача осуществляется с использованием наиболее эффективного вида модуляции рц . и потому дает возможность передать в единицу времени значительно больше информации, чем существующие, при этом поразрядное формирование сигнала дает возможность путем добавления разрядов 25 практически неограниченно расширять динамический диапазон телеизмерительной системы, а изменением основания кода использовать наиболее удобные системы счисления, например десятичную систему З дйя каналов, передающих информацию, используемую при цифровой индикации, восьмиричную или шестнадцатиричную для каналов, сигналы с которых предста; ит записывать на магнитном носителе или обрабатывать в машине. Преимущесчъво также в том, что возможность пере» дачи как в прямом, так и в обратном направлении дает возможность использовать предлагаемый способ передачи информации4О в системах с автоматическим управлени- ем процессом каротажа, в перспективекомпьютизированных станциях, все операции по кодированию и декодированию за исключением первичного аналого-цифрового преобразования осуществляются простым счетом импульсов, что делает аппаратуру, реализуюшую предлагаемый способ, исключительно простой.

Вариант построения телеизмерительной системы, использующей . предлагаемый способ, приведен на фиг. 5. Скважинный прибор питается от генератора 28 сину соидальным током через фильтр 29 и каротажный кабель 30. В скважинном приборе ток проходит через разделитель- ный фильтр 31 к блоку 32 питания, который вырабатывает все необходимые напряжения для питания скважинной час89 6 ти аппаратуры. Генератор 34 кода запро са вырабатывает импульсную последова- тельность 21. Распределение импульсов в этой последовательности (код запроса) и частота ее генерации определяется ре жимом работы в режиме калибровки или подготовки аппаратуры к работе посылаются одиночные носилки оператором, в режиме проведения каротажа эти посылки генерируются с заданной частотой или по сигналам от датчика глубины.

Посылка подается B кабель через фильтр

33. В скважинном приборе посылка за-, проса через фильтр 35 поступает к гене ратору 36 импульсов квантования и бло» ку 37 управления коммутатором. Первый импульс 20 посылки 21- запускает гене ратор 36 импульсов квантования, кото рый генерирует последовательность 19 прямоугольных импульсов до завершения преобразования информации на протяжении одного кадра. Последующие поступившие в скважинный прибор импульсы устанавливают блок 37 управления коммутатором в состояние, в соответствии с которым коммутатор 38 основной информации и дополнительный коммутатор 39 в течение кадра в заданной последовательности выдают импульсы управления на ключевые устройства 40 41, ..., 45, которые подключают датчики геофизических цараметров или служебную информацию к аналого-цифровому преобразователю 46.

Блок 37 может быть построен таким образом, что определенные коды будут включать реле управления исполнительными механизмами скважинного прибора.

Аналого-цифровой преобразователь преобразует поступаюшую информацию в двоичный код. Двоичный код в преобра зоватеце 4.7 преобразуется в код с осно ванием и с расстановкой импульсов по шагу квантования, задаваемому генератором 36 шага квантования.

Опрос каналов и преобразование zippo изводится для каждого канала последовательно и, таким образом, на выходе преобразователя формируется последоватешз ность импульсов, закодированная в соответствии с предлагаемым способом передачи информации; .

Импульсы с выхода преобразователя

4 7 усиливаются по мощнос ги усилителям

48 и через фильтр 49 поступают в ка бель.

В наземной части аппаратуры импуль сы, вьделенные фильтром 50, в блоке

51 преобразуются (нацример, по фронтам поступивших импульсов) в импульсы, 7, . 9852 длительность которых существенно мещ ше импульсов шага квантования. Такое преобразование необходимо для того, что бы нестабильность временного положения поступивших импульсов, которая не должна превышать. шага квантования, не повлияла бы на точность фиксации принятых импульсов. Полученная последовательность подается на генератор 52 импульсов квантования, который по поступлении 1р первого синхроимпульса кадра из скважин-, ного прибора начинает генерировать последовательность импульсов, частота которых соответствует частоте импульсов квантования в скважинном приборе. Суше- 15 ствующие кварцевые генераторы обеспечивают стабильность частоты до 10З%1 и потому последнее требование выполня.ется достаточно просто. В преобразователе 53 полученная последовательность преобразуется в импульсы двоичного кода и затем, в соответствии с функциональным назначением, распределяются по блокам каротажной станции. Посылка кода запроса, подаваемая к скважинному прибору, одновременно подается на блок

54 управления коммутатором, в котором она запоминается, и затем из импульсов квантования,. поступающих от генератора . 52 импульсов квантования и импульсов преобразователя 53 . блок 54 формирует импульсы управления коммутатором, распределяющим в течение кадра информацию в соответствии с кодом запроса.

Информация, требующая аналогового преобразования, коммутаторам 55 при помозз ши ключей 56, 57, 58 подается на канальные цифроаналоговые преобразователи 59, 60, 61 с выхода которых информация в виде аналогового напряжения

40 подается на аналоговый регистратор.

Часть служебной информации может быть использована для. целей регулирования.

B данном варианте ключ 62 передает сигналы, характеризующие величину то- . ка питания сква кинного прибора к блоку

63 управления генератором, .в результате поддерживается заданное значение тока питания сквжкинного прибора. Служебная информация коммутирующими устрой-, 50 ствами 64, 65, управпяемыми от комму69 8 татора 66, в преобразователе 67 преобразуется в десятичный код, который подается на цифровое табло 68 для непре/ рывной индикации режима работы скважинного прибора; например тока питания, состояния исполнительных механизмов, температуры внутри скважинного прибора и в скважине, Вся цифровая информация формируется в блоке 53, в блоке 69 перестраивается в формат, соответствующий типу цифрового регистратора и регистрируется на магнитную ленту или перфо« ленту.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа обусловлена повышением качества каротажных диаграмм и повышением достоверности интерпретации геофизических,Бранных.

Ф о р м у л а изобретения

Способ передачи информации от скважинного прибора к наземной аппаратуре, при котором в скважинном приборе формируют стартовый и информационный импульсы, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения количеств ва информации, передаваемой в единицу времени, повышения точности и динамического диапазона, в скважинном приборе формируют последовательность импульсов квантования и дополнительные информационные импульсы, которые располагают относительно импульсов квантования так,, что временное положение каждого импузп са характеризует число, а его порядковый номер относительно стартового - разряд, причем в наземной аппаратуре формиру ют вторую последовательность импульсов квантования и сравнивают с ней последовательность импульсов, передаваемых из скважинного прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 250073, кл. Е 21 В 47/12, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 713999,,кл. Е 21 В 47/12, 1980 (прототип).