SU761702A1 - Автономный каротажный цифровой прибор 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к промысловой геофизике, в частности к приборам для каротажа скважин в процессе бурения.

Известен автономный прибор для электрического каротажа скважин, содержащий 5 аналоговую механическую запись параметра по методу широтно-импульсной модуляции и компенсационную схему с набором компенсирующего напряжения на потенциометре, движок которого перемещается но- 10 сителем записи [11Недостатком этого прибора является большая погрешность регистрации из-за концевого размера отверстий, перфорируемых при механической записи, и удлинения 15 носителя записи, а также из-за нарушений контакта движка потенциометра с обмоткой, что приводит к ложным срабатываниям схемы.

Известен также автономный прибор для 20 каротажа, содержащий датчики геофизических параметров, электронный генератор, источник питания, измерительную схему с токовым трансформатором, потенциометром и исполнительным реле, магнитный ре- 25 гистратор с двигателем и многоканальной , магнитной головкой, датчик включения и время-задающее устройство. Для записи информации в цифровой форме на магнитную проволоку прибор имеет двоичный счетчик, 30

2

а в регистраторе предусмотрен механизм прерывистого перемещения, индукционный генератор и укладчик носителя записи [2]. Прибор работает следующим образом.

Двигатель регистратора приводит в движение через систему шестерен полушестерню. В первую половину оборота полушестерни перемещается движок потенциометра компенсатора, происходит набор компенсирующего напряжения и сравнение его с измеряемым. В это время протяжка носителя записи не производится. Одновременно с набором компенсирующего напряжения осуществляется счет импульсов от индукционного генератора и формирование кода. За вторую половицу оборота полушестерни с помощью переключателя последовательно, начиная с младшего разряда, считывается код и подается информация на магнитную головку, которая записывает кодовое значение параметра на начавший перемещаться носитель записи.

Однако этот прибор имеет сложную механическую передачу, ненадежно работающую в условиях больших вибраций при каротаже во время бурения, большое число электрических контактов для считывания кода, что приводит к 100% погрешности при нарушении контакта в цепях высших разрядов кода, непрерывную во времени

761702

3

работу прибора, вследствие чего быстро расходуется энергия стационарного источника питания, сложную схему, снижающую’ надежность аппаратуры и ее точность.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в автономный прибор введены матрица сопротивлений с ключами управления, блок формирования импульсов, одноканальный ключ, второй блок задержки, блок памяти, многоканальное ключевое устройство и ключ начала цикла, причем матрица сопротивления с ключами управления по входу соединена с вторичной обмоткой токового трансформатора и по цепям управления — с выходом двоичного счетчика, блок формирования импульсов соединен по входу со входом матрицы сопротивления и по выходу — через одноканальный ключ — со входом двоичного счетчика, блок памяти по входу соединен с выходом двоичного счетчика и по выходу через многоканальное ключевое устройство — с многоканальной магнитной головкой, выход второго блока задержки соединен с двигателем регистратора и цепью управления ключа питания, цепь управления включения одноканального ключа соединена с выходом первого блока задержки, а выход исполнительного реле соединен с цепью сброса двоичного счетчика и цепями управления одноканального ключа, второго блока задержки и многоканального ключевого устройства.

На фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого прибора; на фиг. 2 — временные диаграммы токов и напряжений в схеме.

Описание схемы дается на примере электрического каротажа.

Автономный прибор состоит из зонда (измерительные электроды ΜΝ и токовые— Α_ι—Αι и В), электронного генератора, содержащего задающий генератор 1 и усилитель, мощности 2, шунта 3, переключателя 4 токовых электродов, токового трансформатора 5 с первичной обмоткой 6 и вторичными обмотками 7 и 8, время-задающего устройства — делителя частоты 9, формирователя 10 импульса включения, ключа питания 11, блока задержки 12, датчика включения 13, источника питания 14, блока 15 формирования импульсов, одноканального ключа 16, двоичного счетчика 17, матрицы сопротивления 18 с управляющими ключами, формирователя 19, входного трансформатора 20, усилителя 21, триггера Шмитта 22, схемы совпадения 23, исполнительного реле 24, ключа 25 начала цикла с контактом 26, многоканального ключевого устройства 27, блока памяти 28, второго блока задержки 29, регистратора 30 с шаговым двигателем 31, многоканальной магнитной головкой 32, носителя записи 33 и кассет 34 и 35.

На фиг. 2: £/₃.г. — напряжение на задаю4

щем генераторе 1, и_в — импульс, снимаемый с формирователя 10, /_Ав — ток электродов А_пВ, имя — напряжение на электродах М и Ν, — импульсы, сформированные блоком 15 из напряжения на обмотке 8 трансформатора 5, Ы_сч — двоичный код на счетчике 17, полученный от начала измерения до момента компенсации, и_к — напряжение на выходе матрицы сопротивления 18, Σϋ — напряжение на входе усилителя 21, и_тш — импульсы, снимаемые с триггера 22, — импульсы, снимаемые с

формирователя 19, 14_сс — сигнал на выходе схемы совпадения 23, — импульс испол_г

нительного реле^ МЛ — цифровое отображение кода, записываемого на магнитный носитель записи 33, 1/_н — импульс, снимаемый с второго блока задержки 29.

Прибор работает следующим образом. После спуска прибора в скважину вместе

с бурильным инструментом при прокачке промывочной жидкости через трубы датчик включения 13 подключает источник питания к управляющей части схемы, т. е. к задающему генератору 1, делителю частоты 9, формирователю 10 импульса включения, ключу питания 11 и первому блоку задержки 12. Задающий генератор 1 начинает генерировать переменный ток, например частоты 500 Гц (и_зг на фиг. 2), а делитель 9 из тока частоты 500 Г'ц формирует импульсы времени, например, через каждые 16, 32 или 64 с. Импульс времени (П_в на фиг. 2) после формирования в формирователе 10 открывает ключ питания 11 и напряжение источника подается на всю аппаратуру прибора. Напряжение частоты 500 Гц после усиления усилителем мощности 2 создает ток /дв в цепи шунта 3 и токовых электродов Αι~ А₄. В течение некоторого времени (τ_η на графике /дв фиг. 2), после подачи питания, в схеме протекает переходный режим. После завершения переходного режима на электродах ΜΝ (£/μν на фиг. 2), устанавливается разность потенциалов, определяемая выражением 4/μν =/дв-р/б, где ρ — удельное сопротивление пород, окружающих скважину, а к — коэффициент зонда. Через время Тз1>т_п первый блок задержки 12 открывает ключ 16 и импульсы (П/ на фиг. 2), сформированные в блоке 15 из полного компенсирующего напряжения, снимаемого с обмотки 8 трансформатора 5 в момент, когда мгновенное значение напряжения равно нулю, начинают поступать на двоичный счетчик 17. Код, формируемый на счетчике 17 (А_сч на фиг. 2) и зависящий от числа колебаний напряжения 500 Гц, управляет состоянием матрицы сопротивления 18 через ее управляющие ключи и одновременно подается на блок памяти 28. Каждая единица младшего разряда увеличивает компенсирующее напряжение П_к на Δί/,_{. Так как изменение /7_К происходит в моменты перехода через ноль, то переход761702

5

ных процессор как в цепях формирования [Д, так и суммарного напряжения Σ/7 (фиг. 2) на входе усилителя 21 не будет. Усиленное напряжение ΣΙ/ подается на триггер 22, где формируются прямоугольные импульсы (Или ца фиг. 2) ц эти импульсы вместе с импульсами ί/ψ (фиг. 2), сформированные формирователем 19 из амплитудных значений напряжений на обмотке 7 трацсфорвдатрра. 5, поступают на схему совпадения 23. Совпадение этих им^ пульсов во времени характеризует минимальное значение Σι/, т. е. момент компенсаций.

В момент компенсации импульс схемы совпадения запускает исполнительное реле 24, которое генерирует импульс 1/_сс (фиг. 2).

Импульс Н₃ закрывает однока.нальный ключ 16, при этом прекращается счет колебаний напряжения 500 Гц счетчиком 17, открывает многоканальное ключевое устройство 27 и импульсы с блока памяти 28, характеризующие код счетчика 17 и значение параметра в цифровой форме, подаются на многоканальную магнитную головку 32, записывающую на магнитной ленте инфор-. мацию в цифровом коде МЛ, например 0010 или 1100. При этом блок памяти 28 очищается. Импульс £/₃ приводит счетчик 17 в исходное состояние и запускает второй блок задержки, который через время Тзг импульсом И_н (фиг. 2) включает шаговый двигатель 31 регистратора 30 на однократное смещение носителя записи 33, наматываемого на кассету 35 с кассеты 34. Импульс И_н также запирает ключ питания 11 и источник питания отключается от всей аппаратуры кроме генератора 1, делителя частоты 9, формирователя 10, ключа питания 11 и блока задержки 12.

Весь процесс измерения одного параметра равен 1 с. Если производится последовательное^ измерение нескольких параметров, то на магнитной ленте проставляется метка начала цикла с помощью ключа 25, причем контакт 26 должен быть соединен с цепью питания того токового электрода, зонд которого условно принимается за первый. При этом запирание ключа 11 производится после опроса всех датчиков и измерения и регистрации всех параметров, т. е. импульс ί/_Η поступает на ключ питания через счетчик числа измерений.

После того как ключ 11 снимет питание с аппаратуры прибора, она будет обесточена до прихода следующего импульса времени и в через 16, 32 или 64 с.

Предлагаемый прибор обеспечивает жесткую связь между набором компенсирующего напряжения и формированием

6

цифрового кода, выполнение' всех операций измерения и регистрации с помощью электронных схем, сведение к минимуму электромеханических систем, что ведет к повышению надежности и точности измерения и регистрации параметров. Кроме того, применение одного канала измерения для всех параметров существенно упрощает схему и конструкцию прибора.

Автономный прибор может быть исполь_г зован для измерения не только геофизических, но и технологических буровых параметров.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Автономный каротажный цифровой прибор, содержащий датчики забойных параметров, электронный, генератор, источник - питания, измерительную схему с токовым трансформатором и исполнительным реле, магнитный регистратор с двигателем и многоканальной магнитной головкой, двоичный счетчик, датчик включения и времязадающее устройство с ключом в цепи питания и блоком задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены матрица сопротивления с ключами управления, блок формирования импульсов, одноканальный ключ, второй блок задержки, блок памяти, многоканальное ключевое устройство и ключ начала цикла, причем матрица сопротивления с ключами управления по входу соединена с вторичной обмоткой токового трансформатора и по цепям управления — с выходом двоичного счетчика, блок формирования импульсов соединен по входу со входом матрицы сопротивления и по выходу через одноканальный ключ — со входом двоичного счетчика, блок памяти по входу соединен с выходом двоичного счетчика и по выходу через многоканальное ключевое устройство — с многоканальной магнитной головкой, выход второго блока задержки соединен с двигателем регистратора и цепью управления ключа питания, цепь управления включения одноканального ключа соединена с выходом первого блока задержки, а выход исполнительного реле соединен с цепью сброса двоичного счетчика и цепями управления одноканального ключа, второго блока задержки и многоканального ключевого устройства.