Аппаратура электромагнитного каротажа скважин

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕ СИИ ХРЕСПУБЛИН.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71)Опытно-конструкторское бюрогеофизического приборостроения Объединения "УжгеоФизика"(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 212387, кл, 6 01 Ч 3/18, 1969.2. Патент ВеликобританииУ 2025620 Л, кл. С 01 Ч 3/30,опублик1980 .(прототип).(54) (57) 1АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖЛ СКВАЖИН, содержащая много-:канальную телеметрическую систему дляпередачи информации на поверхность,генератор с излучателем поля, дваприемно-усилительных канала, каждыйиз которых содержит последовательносоединенные приемник и усилительнопреобразовательный блок, а также гетерадин, подключенныи выходами к вторым входам усилительно-преобразовательных блоков, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения термостабильности и точности измерений, в нее введен аналоговый сумматор, два управляемых ключа, а телеметрическая система выполнена с временным разделением инФормативных каналов и содержит не менее трех каналов, причем каждый ключ подключен между выходом соответствующего усилительно- преобразовательного блока и одним иэ входов аналогового сумматора, управляющие входы ключей подключены к управляющим выходам телеметрической системы, а выход аналогового суммато-ра подключен к входу телеметрической системы. 2. Аппаратура по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения скважинной части аппаратуры, выход аналогового сумматора подключен к скважинному кабелю.Изобретение относится к промысло,во-геофизическим исследованиям скважин,Известно устройство для диэлектрического индуктивного каротажа скважин, содержащее излучатель поля, дваприемно-усилительных канала с приемниками поля, разнесенными на определенное расстояние, фазоизмерительныйблок, подключенный к выходам приемно Русилительных каналов. Измеряемая известныМ устройством разность фазмежду сигналами, наводимыми в прием 1 никах, функционально зависит от диэлектрической проницаемости Е среды Я,Недостатками известного устройства являются зависимость измеряемогопараметра Ь от удельного электри-ческого сопротивлениясреды по20мере его уменьшения, а также сложность существующих высокочастотныхфазометров, ухудшающая термостабильность и точность аппаратуры.25Наиболее близким к предлагаемомуявляется аппаратура электромагнитного,каротажа скважин содержащая многоканальную телеметрическую системудля передачи информации на поверхность, генератор с излучателем поля,два приемно-усилительных канала, каждьпЪ из которых содержит последовательно соединенные приемник и усилительно-преобразовательный блок, атакже гетеродин, подключенный выхода"З 5ми к вторым входам усилительно-преоб-разовательных блоков, Поскольку фазовые сдвиги информативного сигналав различных каналах телеметрическойсистемы с приемлемой точностью одинаковы, сигналы на выходе этой системы сохраняют как амплитудные, таки фазовые соотношения сигналов вприемниках поля, что позволяет наповерхности получать информацию како диэлектричеекой проницаемости Ятак и об удельном сопротивлениисреды, измеряя разность. фаз 6 ц иотношение амплитуд сигналов Я .,/Недостаток укаэанной аппаратурызаключается в том. что условием нормальной работы телеметрической системы с частотным разделением каналовявляется существенное не менее чемна порядок) превышение частотой несущей частоты модулирующего сигнала.Однако при использовании частотногоразделения каналов в скважинной геофизической аппаратуре несущая часто- та ограничена сверху частотными свой. ствами линии связи (каротажным кабелем), частота модулирующего сигнала ограничена снизу стабильностью частот генератора и гетеродина, определяемой термостабильностью кварцевых резонаторов. Применяемая в, геофизической аппаратуре телеметрическая система с частотным разделением каналов и с частотной модуляцией имеет. максимальные несущие частоты 45 и 25,7 кГц, что позволяет иметь модулирующую частоту не вьши 1,5-2 кГц. Повышение значения частоты несущей требует применения специальных дорогостоящих каротажных кабелей, Уход частоты кварцевых резонаторов при изменении температуры в диапазоне 20-120 С на частотахопорядка 40-б 0 МГц, используемых придиэлектриче "ком каротаже, может составить величину порядка 4-5 кГц, что не позволяет снизить частоту после преобразования до приемлемого значе-., ния, Кроме того, метрологические характеристики аппарагуры являются недостаточно высокими из-за противоречивых требований к приемно-усилительным каналам, Уоторые, с одной стороны, должны иметь высокую избирательность для выделения затухающего в среде сигнала на уровне шумов, а с другой стороны, иметь высокую степень идентичности и стабильности амплитудных и фазовых характеристик при возможных изменениях частоты сигнала и температуры.Цель изобре гения - повышение термостабильности и точности измерений.1Поставленная цель достигается тем, что в аппаратуру электромагнитного каротажа скважин, содержащую многоканальную телеметрическую систему для передачи информации на поверхность, генератор с излучателем поля, два приемно-усилительных канала., каждый из которых содержит последовательно соединенные приемник и усилительно- преобразовательный блок, а также гетеродин подключенныи выходами к Вто. рым входам усилительно-преобразовательных блоков, введен аналоговый сумматор, два управляемых ключа, а телеметрическая,система выполнена с временным разделением информативных каналов и содержит не мепее трек каналов, причем каждый кпо. подключенмежду выходом соответствующего усилительно-преобразовательного блока и одним иэ входов аналогового сумматора, управляющие входы ключей подключены к управляющим выходам телеметричес, - 5 кой системы, а выход аналогового сумматора подключен к информационному входу телеметрической системы.Кроме того, с целью упрощения скважинной части аппаратуры выход аналогового сумматора подключен и скважинному кабелю.На чертеже приведена блок-схема предлагаемой аппаратуры электромагнитного каротажа скважин. 15Аппаратура содержит генератор 1 с излучателем 2 электромагнитного поля приемно-усилительные каналы 3 и 4 с общим гетеродином 5. Каждый из приемно-усилительных каналов со держит приемники 6 и 7 поля, усилительно-преобразовательные блоки 8 и 9, ключи 10 и 11 соответственно. Выходы приемно-усилительных каналов соединены с входом аналогового сумма тора 12, а его выход - с входом скважинной части 13 трехканальной телеметрической системы, соединенной кабелем 14 с ее наземнои частью 15. Вь. - ходы трех каналов телеметрической системы соединены с регистраторами 16, 17 и 18.При работе аппаратуры излучатель 2 создает в среде высокочастотное электромагнитное поле. Приемно-усилительные каналы 3 и 4 вырабатывают напряжения П 1 , П, амплитуды которых пропорциональны амплитудным значениям напряженности поля ЬЬ В точ ках размещения приемников б и 7 поля, 40 причем разность фаз между напряжениями Б 1 и У равна разности фаз между Ь , и Ь(Ьд). Телеметрическая система при работ первого канала телеметрии открывает ключ 10 и закрывает ключ 11. Входной сигнал первого канала телеметрической. системы, пропорциональный амплитуде сигнала Ь, регистрируется регистратором 16. Прн работе второго канала ключ 10 закрыт, открыт ключ 11 и регистратором 17 регистрируется сигнал, пропорциональный амглитуде сигнала Ь . При работе третьего канала открыты оба клона 10 и 11 и регистратор 18 регистрирует сигнал, пропорциональный амплитуде векторной суммы напряжений на входах аналогового сумматора 12. Для определенияи р целесообразно регистрировать сигнал, пропорциональный амглитуде векторной разности сигналов 1 и Ь, что легкофгдостигается противофазным включением приемников 6 и 7 либо наличием фазоинвертора в одном из каналов 3 и 4, либо если один из выходов су.чатора 12 инверсный.Зарегистрированные величины позволяют определить любые соотношения между сигналам Ь ЬПри необходимости сигналы с выходов телеметрической системы могут быть направлены непосредственно в вычислительный блок, введенный в состав наземной части аппаратуры и обеспечивающий вычисление и регистрацию любых амплитудных и фазовых соотношений, а также б и р в процессе проведения каротажа.Аппаратура содержит в приемно-усилительных каналах 3 и 4 усилительно- преобразовательные блоки 8 и 9, в ней имеется гетеродин 5. Однако его наличие не обязательно, поскольку при использовании телеметрической системы, работающей с преобразованием входных сигналов в постоянное напряжение, высокочастотный сигнал с выхода сумматора может быть продетектирован непосредственно входным детектором телеметрической системы. Дополнительное улучшение метрологических характеристик аппаратуры может быть достигнуто выполнением сумматора избирательным, например, путем введения в него полосового фильтра, т.е. производить подавление шумов после суммирования сигналов.При этом резко снижаются требования к избирательности приемно-усилительных каналов, что облегчает стабилизацюо из амплитудных и фазовых характеристик. Вместе с тем требования к стабильности характеристик сумматора невысоки, так как любые изменения фазовой и медленные изменения амплитудной характеристики сумматора совершенно не сказываются на измеренных значениях величин. При наличии в приемно-усилительных каналах 3 и 4 усилительно-преобразовательных блоков 8 и 9, снижающих частоту сигнала до значения, пропускаемого кабелем (порядка 10-20 кГц), скважинная часть аппаратуры может быть значительно упрощена, Для этого выход сумматора1132274 д ипаж жгоро.",з ул. Проектная, 4 должен быть соединен непосредственнос входом кабеля. При этом в скважинной части 13 телеметрической системыостается только узел вырабатывающийсигналы управления ключами 10 и 11. 5Все узлы телеметрической системы,осуществляющие преобразование сигнала (например, амплитудный детектор),в этом случае размещаются в ее наземной части 15. ВИДИ Заказ 9788/40Филиал йПН ПатенР, г,Применение изобретения позволяет повысить термостабильность и точность аппаратуры для электромагнитного каротажа скважин и реализовать ее на серийной термостойкой элементной базе, а также существенно упростить конструирование комплексной т,е.определяющей как амплитудные, так и джазовые соотношения сигналов) и многозондовой аппаратуры.