SU1078383A1

SU1078383A1 - Well-logging device

Info

Publication number: SU1078383A1
Application number: SU823431934A
Authority: SU
Inventors: Валерий Оскарович Цирульников; Дмитрий Васильевич Белоконь
Priority date: 1982-04-27
Filing date: 1982-04-27
Publication date: 1984-03-07

Abstract

УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, состо щее из скважинного прибора, содержащего акустический зонд и блок электроники, в состав которого вход т генератор возбуждени излучателей, накопительна конденсаторна батаре , блок управлени , усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и св занного со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерени кинематических и динамических пар.аметров упругих волн, высоковольтный источник посто нного напр жени , низковольтный стабилизатор посто нного напр жени- и приемный фантомный трансформатор, при этом в скважинном приборе к первому входу генератора возбуждени излучателей подключена накопительна конденсаторна батаре , а к второму - блок управлени , выход усилител информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора , а в наземном пульте вторична обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входами блока измерени кинематических параметров упругих волн, который соединен с блоком измерени динамических параметров упругих волн, отличающеес тем, что, с целью уменьшени уровн помех в информационном канале св зи и повышени надежности работы устройства, в скважин ный прибор введен диодный коммутатор , вход которого подключен к средней точке вторичной обмотки фан (Л томного трансформатора, один из выходов соединен с накопительной конденсаторной батареей, а другой - с шинами питани блока управлени и усилител информационного сигнала, а в наземный пульт введены блок разр да линии св зи, два транзисторных ключа и генератор импульсов управлени , два выхода которого соедине ны с транзисторными ключами, вклю00 ченными соответственно между высо00 ковольтным источником посто нного напр жени , низковольтным стабили00 00 затором посто нного напр жени и средней точкой первичной обмотки приемного фантомного трансформатора, к которой подключен по отношению к броне геофизического кабел блок разр да линии св зи, вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсов управлени .ACOUSTIC TREATMENT DEVICE, consisting of a downhole tool containing an acoustic probe and an electronics unit, which includes an emitter excitation generator, a storage capacitor battery, a control unit, an information signal amplifier and a phantom transformer, and connected with a downhole tool using a ground control console geophysical cable containing units for measuring kinematic and dynamic parameters of elastic waves, high-voltage source of constant voltage, low-voltage stabilization phantom transformer transient and receiving torus, while in the downhole device a storage capacitor battery is connected to the first input of the generator of the emitters, and to the second - a control unit, the output of the information signal amplifier is connected to the primary winding of the phantom transformer, and in the ground panel a secondary The winding of the receiving phantom transformer is connected to the inputs of the measuring unit of the kinematic parameters of elastic waves, which is connected to the measuring unit of dynamic parameters Elastic waves, characterized in that, in order to reduce the level of interference in the information communication channel and increase the reliability of the device, a diode switch is inserted into the downhole device, the input of which is connected to the midpoint of the secondary winding of the fan (Lightning transformer, one of the outputs connected to a storage capacitor battery, and the other to the power buses of the control unit and the information signal amplifier, and a ground line control unit, two transistor switches and a control pulse generator The two outputs of which are connected to transistor switches included respectively between a high-voltage source of constant voltage, low-voltage stabilizer 0000 and a midpoint of the primary winding of the receiving phantom transformer to which the geophysical cable is connected to the armor of the geophysical cable unit discharge of the communication line, the input of which is connected to the third output of the control pulse generator.

Description

Изобретение относитс к геофизи ческим методам исследовани скважин , а именно к методам акустического каротажа, и как устройство, в котором ийпользован способ энергоп тани комплектов аппаратуры, св за ных между собой кабельными лини ми св зи, может- быть применено в сист мах телемеханики. Известны устройства акустическо го каротажа, в которых использован способ питани скважинного прибора по геофизическому кабелю с наземно го блока питани , переменным током частоты 50 или 400 Гц по фантомной схеме. В этих устройствах в скважи ном приборе имеетс повышающий тра форматор и выпр митель дл зар да накопительной конденсаторной батареи генератора возбуждени электро акустических преобразователей. С целью уменьшени уровн помех возникающих при зар де конденсаторной батареи, используетс система синхронизации работы наземного пульта и скважинного прибора с прив зкой к сетевого напр жени (пусковые импульсы подаютс с наземного пульта на скважинный прибор в моменты перекода напр жени питани Через нуль ) Ц и 23Недостаток этих устройств - необ ходимость иметь в скважинном приборе высоковольтный блок питани и, сист. .iy синхронизации с прив зкой к нулю напр жени питающей сети. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устройство акустического каротажа, состо щее из скважинного прибора, содержащего акустический зонд и бло электроники, в состав которого вход т генератор возбуждени излучателей , накопительна конденсаторна батаре , блок управлени , усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и св занного со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерени кинематических и динамических параметров упругих волн, высоковольтный источник посто нного напр жени , низковольтный стабилизатор посто нного напр жени и приемный фантомный /трансформатор, При этом в скважинно приборе к первому входу генератора возбуждени излучателей подключена накопительна конденсаторна батаре , а к второму - блок управлени , выход усилител информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора, а в наземном пульте вторична обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входам блока измерени кинематических параметров Упругих волн, который соединен с блоком измерени динамических параметров упругих волн. По фантомной схеме подаетс питание с наземного низковольтного стабилизатора посто нного напр жени на шины питани блока управлени и усилител информационного сигнала, а зар д накопительной конденсаторной батареи осуществл етс от наземного высоковольтного блока питани по третьей жиле кабел . При этом упрощаетс конструкци скважинного прибора (отсутствует низковольтный и высоковольтный блоки питани ), повышаетс надежность работы 32. Недостатком известного устройства вл етс необходимость посто нного использовани всех трех жил геофизического кабел , что затрудн ет использование подобного прибора акустического каротажа в составе комплексной аппаратуры, так как при переходе на использование двух жил кабел необходимо в скважинный прибор вводить относительно сложное устройство - преобразователь напр жени . Цель изобретени - уменьшение уровн помех в информационном канале св зи и повышение надежности работы устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве акустического каротажа, состо щем из скважинного прибора, содержащего акустический зонд и блок электроники, в состав которого вход т генератор возбуждени излучателей, накопительна конденсаторна батаре , блок управлени , усилитель информационного сигнала и фантомный трансформатор, и св занного со скважинным прибором геофизическим кабелем наземного пульта, содержащего блоки измерени кинематических и динамических параметров упругих волн, высоковольтный источник посто нного напр жени , низковольтный стабилизатор посто нного напр жени и приемный фантомный трансформатор, при этом в скважинном приборе к первому входу генератора возбуждени излучателей подключена накопительна конденсаторна батаре , а к второму - блок управлени , выход усилител информационного сигнала соединен с первичной обмоткой фантомного трансформатора, а в наземном пульте вторична обмотка приемного фантомного трансформатора подключена к входам блока измерени кинематических параметров упругих волн, который соединен с блоком измерени динамических параметров , упругих волн, в скважинный прибор введен диодный коммутатор, вход которого подключен к средней точке вторичной обмотки фантомного трансформатора, один из выходовThe invention relates to geophysical methods for well testing, namely, acoustic logging methods, and as a device in which the method of powering equipment sets connected with each other by cable lines is used, it can be used in remote control systems. Acoustic logging devices are known in which a method of feeding a downhole tool using a geophysical cable from a land power supply unit and an alternating current frequency of 50 or 400 Hz using a phantom circuit is used. In these devices, in the well device there is an upstream trailer and rectifier for charging the storage capacitor bank of the excitation generator of the electro-acoustic transducers. In order to reduce the level of noise arising during the charging of a capacitor battery, a system of synchronization of the ground control and a downhole tool with a connection to the mains voltage is used (trigger pulses are supplied from the ground control to the downhole tool at times of the power supply through Zero) C and 23 Disadvantage These devices require a high-voltage power supply unit and a syst in the downhole tool. .iy synchronization with zero voltage supply. The closest to the invention in its technical essence is an acoustic logging device consisting of a downhole tool containing an acoustic probe and an electronics unit, which includes an emitter excitation generator, a storage capacitor battery, a control unit, an information signal amplifier and a phantom transformer, and connected to the downhole tool with a geophysical cable of a ground control panel containing blocks for measuring kinematic and dynamic parameters of elastic waves, high-voltage A constant voltage source, a low voltage voltage regulator and a phantom receiver / transformer. In the well device, a storage capacitor battery is connected to the first input of the generator of the radiator excitation, and the second is the control unit, the output of the information signal amplifier is connected to the primary winding phantom transformer, and in the ground panel, the secondary winding of the receiving phantom transformer is connected to the inputs of the kinematic parameters measuring unit Elastic waves, ing unit connected to measuring dynamic parameters of elastic waves. The phantom circuit supplies power from the ground-based low-voltage DC voltage regulator to the power buses of the control unit and the information signal amplifier, and the charge of the storage capacitor battery is supplied from the ground high-voltage power supply unit via the third core of the cable. This simplifies the design of the downhole tool (there is no low-voltage and high-voltage power supply units), and the reliability of operation 32 increases. A disadvantage of the known device is the need to continuously use all three geophysical cable cores, which makes it difficult to use such an acoustic logging tool as part of an integrated apparatus, when switching to the use of two cable cores, it is necessary to introduce a relatively complex device, a voltage converter, into the downhole tool. The purpose of the invention is to reduce the level of interference in the information channel and increase the reliability of the device. The goal is achieved by the fact that in an acoustic logging device consisting of a downhole tool containing an acoustic probe and an electronics unit, which includes an emitter excitation generator, a storage capacitor battery, a control unit, an information signal amplifier and a phantom transformer, and an associated with a downhole tool with a geophysical cable of a ground control panel containing blocks for measuring the kinematic and dynamic parameters of elastic waves, a high-voltage source of constant a low voltage DC voltage stabilizer and a receiving phantom transformer, while in the well device a storage capacitor battery is connected to the first input of the exciter generator of the emitters, and to the second a control unit, the output of the information signal amplifier is connected to the primary winding of the phantom transformer, and the ground panel the secondary winding of the receiving phantom transformer is connected to the inputs of the measuring unit of the kinematic parameters of elastic waves, which is connected to the unit measuring dynamic parameters, elastic waves, a diode switch is inserted into the downhole tool, the input of which is connected to the middle point of the secondary winding of a phantom transformer, one of the outputs

соединен с накопительной конденсаторной батареей, а другой - с шинами питани блока управлени и усилител информационного сигнала, а в наземный пульт введены блок разр да линии св зи, два транзисторных ключа и генератор импульсов управлени , два выхода которого соединены с транзисторными ключами, включенными соответственно между высоковольтным источником посто нного напр жени , низковольтньи«1 стабилизатором посто нного напр жени и средней точкой первичной обмотки приемного фантомного трансформатора , к которой подключен по отношению к броне геофизического кабел блок разр да линии св зи, вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсов управлени .connected to the storage capacitor battery, and the other to the power buses of the control unit and the information signal amplifier, and a ground line control unit, a two transistor switches and a control pulse generator, the two outputs of which are connected to a high-voltage constant-voltage source, a low-voltage “1 constant-voltage regulator, and a midpoint of the primary winding of the receiving phantom transformer, to which is connected In relation to the armor of a geophysical cable, a line discharge unit, the input of which is connected to the third output of the control pulse generator.

На чертеже изображена блок-схема устро.йства акустического каротажа.The drawing shows a block diagram of the arrangement of acoustic logging.

Устройство состоит из скважинного прибора I, соединенного геофизическим К1абелем 2 с наземным пультом 3.The device consists of a downhole tool I, connected by a geophysical K1abel 2 to a surface console 3.

Скважинный прибор 1 содержит, например, трехэлементный акустический зонд, состо щий из двух магнитострикционных излучателей 4 и 3 и пьезоэлектрического приемника б, и блок 7 электроники,The downhole tool 1 contains, for example, a three-element acoustic probe consisting of two magnetostrictive emitters 4 and 3 and a piezoelectric receiver b, and an electronics unit 7,

В состав блока 7 электроники вход т генератор 819 ) возбуждени излучателей , накопительна конденсаторна батаре 10, блок 11 управлени , усилитель 12(13) информационного сигнала, фантомный трансформатор 14 диодный коммутатор 15.The electronics unit 7 includes an emitter excitation generator 819, a storage capacitor battery 10, a control unit 11, an information signal amplifier 12 (13), a phantom transformer 14, a diode switch 15.

Наземный пульт 3 включает, кроме (блоков.16 и 17 измерени кинематических и динамических параметров упругих волн, высоковольтный источ|ник 18 посто нного напр жени , подключаемый через транзисторный ключ l9 к средней точке первичной обмот ,ки приемного фантомного трансформатора 20, к которой через транзисторный ключ 21 также подключаетс низковольтный стабилизатор 22 посто нного напр жени . Приемный фантомный трансформатор 20 через две жилы геофизического кабел 2 соединен с фантомным трансформатором 14 скважинного прибора 1.The ground panel 3 includes, in addition to (blocks 16 and 17, measurements of kinematic and dynamic parameters of elastic waves, a high-voltage source 18 of constant voltage, connected via transistor switch l9 to the midpoint of the primary winding, ki of the receiving phantom transformer 20, to which The transistor switch 21 also connects the low voltage voltage regulator 22. The receiving phantom transformer 20 is connected to the phantom transformer 14 of the downhole tool 1 via two cores of the geophysical cable 2.

Управление транзисторными ключами 19 и 21 осуществл етс от генератора 23 импульсов управлени . Кроме того, генератор импульсов 23 управлени работой блока разр да линии 24 св зи.The control of the transistor switches 19 and 21 is carried out from the control pulse generator 23. In addition, the pulse generator 23 controls the operation of the discharge unit of the communication line 24.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При включенном наземном пульте 3 поочередно на выходах каналов гене .ратора 23 импульсов циклически по вл ютс импульсы управлени . Допустим , импульс управлени по вилс When the ground console 3 is on, alternately, control outputs appear cyclically at the outputs of the channels of the generator of the 23 pulse generator. Assume impulse control by wils

на выходе первого канала, к которому подключен транзисторный ключ 19, Транзисторный ключ ly открываетс , и на среднюю точку первичной обмотки приемного фантомного трансформатора 20 подаетс напр жение отрицательной пол рности с высоковольтного источника 18 посто нного напр жени , которым через параллельно включенные по питанию жилы геофизического кабел 2, фантомный трансформатор 14 и диодный коммутатор- 15 скважинного прибора 1 начинает зар жатьс накопительна конденсаторна батаре 10. Врем подключени выбираетс из услови зар да накопительной конденсаторной батареи 10 до выходного напр жени высоковольтного источника 18 посто нного напр жени с учетом максимально возможной длины кабел , его типа и величины емкости конденсаторов. После зар да накопительной конденсаторной батареи 10 транзисторный ключ 19 запираетс , и от генератора 23 импульсов наземного пульта 3 подаетс импульс включени блока разр да линии 24 св зи, закорачивающего линию св зи на броню кабел (земл ную шину ) со стороны наземного пульта 3. Это необходимо дл защиты источников питани и транзисторных к-:ючей 19 и 21 от перегрузок при их срабатывании . При закорачивании линии 24 св зи происходит разр д распределенной емкости кабел , после чего блок защиты линии 24 св зи отключаетс и по второму каналу генератора 23 импульсов подаетс управл ющий импульс на вход транзисторного ключа 21. В этом случае к линии 24 св зи оказываетс подсоединенным низковольтный стабилизатор 22 посто нного напр жени , которым и осуществл етс через фантомный трансформатор 14 и диодный коммутатор 15 подзар д конденсаторов фильтров параметрических стабилизаторов напржени питани блока 11 управлени и усилител 12 1.13) информационного сигнала, состо щего из предусилител , включенного на выходе пьезоэлектрического приемника акустического зонда, и усилител мощности. В блоке 11 управлени из переднего фронта этого импульса питани формируетс задержанный на врем пере ходного процесса в цеп х питани усилител 12 (13) импульс запуска генератора 8 (9) возбуждени излучателей . Происходит разр д предварительно зар женной накопительной конденсаторной батареи 10 на обмотку возбуждени одного из излучателей акустического зонда.at the output of the first channel to which the transistor switch 19 is connected, the transistor switch ly is opened, and a negative polarity voltage is supplied to the midpoint of the primary winding of the receiving phantom transformer 20 from the high-voltage source 18 of the constant voltage, which are connected in parallel to the power supply of the geophysical the cable 2, the phantom transformer 14 and the diode switch 15 of the downhole tool 1 starts charging the storage capacitor battery 10. The connection time is selected from the charging condition the storage capacitor battery 10 to the output voltage of the high-voltage source 18 constant voltage, taking into account the maximum possible length of the cable, its type and the value of the capacitor capacitance. After charging the storage capacitor battery 10, the transistor switch 19 is locked, and from the generator 23 of the pulses of the ground console 3, a pulse is turned on to turn on the unit discharging the communication line 24, which short circuits the cable to the armor cable (ground bus) from the ground console 3. This necessary to protect the power supply and transistor to-: yuchi 19 and 21 from overload when triggered. When the communication line 24 is short-circuited, the distributed capacitance of the cable is discharged, after which the protection unit of the communication line 24 is disconnected and a control pulse is supplied to the input line 24 of the transistor switch 21 via the second channel of the pulse generator 23. a constant voltage regulator 22, which is carried out through a phantom transformer 14 and a diode switch 15, charge capacitors of filters of parametric voltage regulators of the control unit 11 and amplify 12, 1.13) of the information signal, consisting of the preamplifier included at the output of the piezoelectric acoustic receiver probe, and a power amplifier. In the control unit 11, a starting pulse of the emitter generator 8 (9) delayed by the time of the transition process in the power supply circuits of the amplifier 12 (13) is generated from the leading edge of this supply pulse. A discharge of the precharged storage capacitor battery 10 to the excitation winding of one of the emitters of the acoustic probe occurs.

В скважину излучаютс упругие колебани , которые, пройд через исследуемую среду, воздействуют на пьезоэлектрический приемник зонда. К этому моменту напр жени питани устройств усилител 12 (13) ста билизируетс , и усиление выходных электрических сигналов пьезоэлектри ческого приемника акустического зон да и их передача по двухпроводной линии св зи на блоки 16 и 17 измерени кинематических и динамических параметров упругих волн наземного пульта 3 происходит в режиме питани стабилизированным посто нным напр жением с низким помех. Длительность импульсЬа питани от низковолйтного стаби5пизатора 22 посто нного напр жени выбираетс в общем случае из услови обеспечени работы усилител 12 (13) информационного сигнала во врем передачи по линии св зи на наземный пульт 3 полного акустического сигнала. После прекращени импульса управ лени транзисторный ключ 21 закрываетс , и от генератора 23 импульсов подаетс импульс включени блок разр да линии 24 св зи. Происходит разр д кабельной линии. Блок разр да линии 24 св зи отключаетс , и снова по первому каналу от генератора 23 импульсов включаетс транэисТорньлй ключ 19, подключающий высоковольтный источник 18 посто нного напр жени , и цикл работы повтор етс . Такой,импульсный режим питани не оказывает вли ни на работу блока 11 управлени скважинного прибора 1, так как в современной геофизи ческой скважинной аппаратуре импульсные устройства выполнены на элементах микроэлектроники с микромощным режимом токопотреблени , поэтому энергии, запасенной в конденсаторе фильтра цепи питани блока 11 управлени , достаточно дл обеспечени его устойчивого функционировани в паузах (при разр де кабельной линии св зи) и во врем зар да накопительной крнденсаторной батареи 10. В предлагаемом устройстве акусти ческого каротажа можно использовать любую из существующих систем синхронизации работы скважинного прибора и наземного пульта, предпочтительнее систему синхронизации снизу (со скважинного прибора с передачей врем импульсного кода признака канала синхронизации по информационной линии св зи. Положительный эффект от использовани предлагаемого устройства дл акустического каротажа заключаетс в снижении за счет питани импульсами посто нного Напр жени уровн помех в канале св зи при передаче информационного сигнала со скважинного прибора на наземный пульт, а следовательно, в повышении качества получаемой геофизической информации. Повышение технико-экономического эффекта достигаетс за счет сокращени используемых жил геофизического кабел с трех до двух и повышени надежности работы скважинного прибора.Elastic vibrations are emitted into the well, which, having passed through the test medium, affect the piezoelectric probe of the probe. At this point, the supply voltage of the devices of the amplifier 12 (13) is stabilized, and the amplification of the output electrical signals of the piezoelectric receiver of the acoustic zone and their transmission along the two-wire communication line to the blocks 16 and 17 of the measurement of the ground-based console 3 in power mode with stabilized constant voltage with low noise. The duration of the power supply pulse from the low-voltage constant voltage voltage stabilizer 22 is generally chosen because of the operation of the information signal amplifier 12 (13) during transmission over the communication line to the ground control unit 3 of the full acoustic signal. After the termination of the control pulse, the transistor switch 21 is closed, and the switching-on unit of the link 24 is supplied from the pulse generator 23. There is a cable line discharge. The discharge unit of the communication line 24 is disconnected, and again through the first channel from the pulse generator 23 the transport pattern switch 19 is turned on, connecting the high-voltage source 18 of the constant voltage, and the work cycle is repeated. Such a pulsed power mode does not affect the operation of the control unit 11 of the downhole tool 1, since in modern geophysical borehole apparatus the pulse devices are made on microelectronic elements with a micropowerful current consumption mode, therefore the energy stored in the filter capacitor of the power supply circuit of the control unit 11, sufficient to ensure its stable functioning in the pauses (when the cable line is discharged) and during the charge of the accumulative capacitor battery 10. In the proposed device When using acoustic logging, you can use any of the existing systems for synchronizing the downhole tool and the ground control, preferably the synchronization system from below (from the downhole tool with transmitting the time of the pulse code of the synchronization channel through the information link. The positive effect of using the proposed acoustic logging tool is in a decrease due to the supply of pulses of a constant voltage level of interference in the communication channel when transmitting the information signal from downhole tool for ground control, and consequently improve the quality of the resulting geophysical information. An increase in the technical and economic effect is achieved by reducing the geophysical cable used from three to two wires and increasing the reliability of the downhole tool.

Claims

ACOUSTIC LOGGING DEVICE, consisting of a downhole tool containing an acoustic probe and an electronics unit, which includes an emitter excitation generator, a storage capacitor bank, a control unit, an information signal amplifier and a phantom transformer, and a ground control panel connected to the downhole tool with blocks measuring kinematic and dynamic parameters of elastic waves, high-voltage source of constant voltage, low-voltage stabilizer pos voltage and a receiving phantom transformer, while in the downhole tool, a storage capacitor battery is connected to the first input of the emitter excitation generator, and a control unit is connected to the second input, the output of the information signal amplifier is connected to the primary winding of the phantom transformer, and in the ground console, the secondary winding of the receiving phantom transformer connected to the inputs of the unit for measuring the kinematic parameters of elastic waves, which is connected to the unit for measuring the dynamic parameters of elastic waves This is due to the fact that, in order to reduce the level of interference in the information communication channel and increase the reliability of the device, a diode switch is inserted into the downhole tool, the input of which is connected to the midpoint of the secondary winding of the phantom transformer, one of the outputs connected to a storage capacitor bank, and the other to. power supply buses of the control unit and the information signal amplifier, and a communication line discharge unit, two transistor switches and a control pulse generator, two cat outputs They are connected to transistor switches connected respectively between a high-voltage constant-voltage source, a low-voltage constant-voltage stabilizer, and a midpoint of the primary winding of the phantom receiving transformer, to which a discharge unit of the communication line is connected with respect to the armor of the geophysical cable, the input of which is connected to the third output of the control pulse generator .

SU,.,. 1078383