264558

О П И С А Н И Е 264558ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Слюз Соввтскик Социвлистическиа Ресоубличвисимое от авт, свидетельства-1 д, 30 У 0 аявлено 08 М 1.1968 ( 1253282/26-25) оединением заявки-Комитет оо аслам аорретеиия и открыти ори Совете Министров СССРЪПК 6 01 ч риоритетпубликовано 03,111,1970. Бюллетень9 ата опубликования описания 20 ХП.1970 ДК 550.834:622.241 (088,8) Авторыизобретени Б, И. Приворотский и 1 О,111 ".Т 110 Р 1 ЩУЯЧГ б;.1 1пытное конструкторское бюро геофизического приб Заявител СПОСОБ КОНТРОЛЯ АППАРАТУРЫ ИНДУКЦИОННО КАРОТАЖАВ аппаратуре индукционного каро пользуется зонд, состоящий из систе щек, две из которых (приемная и за называемые главными, определяют долю полезного сигнала, При расп двухкатушечного зонда в непроводя (воздухе) переменчое магнитное по, ваемое током генератора, наводит в катушке э.д.с. (Ео), называемую э.д. ного поля тажа исмы катудающая), основнуюоложении щей среде ле, созда- приемной с, первичСкважинная часть аппаратуры индукционного каротажа представляет собой относительно сложное радиоэлектронное устройство,состоящее из генератора, усилителя, фазочувствительного дефектора, фазовращателя, служащего для совмещения фаз опорного напрякения и активной компоненты сигнала на входе фазочувствительного детектора, телеметрической схемы, обеспечиваюгцей передачу информации на поверхность, и вспомогательных 10устройсгв,Так как в процессе работы скважинной аппаратуры происходит в широком диапазонеизменение температуры окружающей среды(от 0 до 200 С), плавно меняются также параметры элементов схемы, что при отсутствииспециальных мер, обеспечивающих стабильность параметров, может привести к существенному изменению фазовой настоойки и чувствительности измерительной системы. Поскольку настройка и эталонировка аппаратуры производятся на поверхности в условиях,отличных от тех, которые имеют место в скважине, подлежащая измерению величина регистрируется с той или иной погрешностью, 25Для контроля стабильности существующейаппаратуры индукционного каротажа обычноприменяется стандрат-сигнал, представляющий собой напряжение, поступающее от задающего генератора в измерительную цепь, Так 30 как фаза этого напряжения не совпадает с фазой полезного сигнала (фаза последнего изменяегся с изменением величины сигнала), такой способ непригоден для калибровки аппаратуры с фазочувствительным детектором,Предлагаемый способ дает возможность определить поправки, позволяющие устранить ошибки, вызванные нестабильностью аппаратуры. Величины, необходимые для расчета поправок, определяют в процессе телеизмерений без подьема скважинного прибора на поверхность.На фиг. 1 изображена векторная диаграмма сигнала индукционного ка рота жа; на фиг. 2 векторная диаграмма сигнала индукционного каротажа, опорного напряжения и стандартного сигнала с двумя его составляющими для двух случаев фазовой настройки измерительного канала.(2) эталонировке (5,) и в скважине (5), нахо 25 дим поправочный коэффициент е,.:(6) Е= Е соэ (а - 1). где 1 - циклическая частота тока генератора; 51 - ток задающей катушки;5, и 52 - сечение витков соответственнозадающей и приемной катушек;п 1 и аО - число витков задавшей иприемной катушек; 101., - длина зонда (расстояние между центрами катушек);р - магнитная проницаемость среды,Фаза э.д.с. Ео сдвинута по отношению к фа зе тока 1, на 90 (реактивная э.д,с.).Э.д.с. двухкатушечного зонда в среде с удельной электропроводностью у состоит из активной составляющей, сдвинутой по фазе на 90 относительно Е, и реактивной состав-20 ляющей, находягцейся в противофазе или фазе с Ео. где 1 (р) и 11 (р) - функпии параметра Обычно регистрируется активная компонен та сигнала, так как при малом параметре р она превышает реактивную и пропорциональна удельной электропроводности среды, 35В двухкатушечном зонде, помимо активной компоненты, в измерительной цепи присутствует реактивная э.д.с близкая к величине Е которая во много раз превышает полезный сигнал. Поэтому на практике применяются 40 зонды, в которых пе менее трех катушек. Дополнительные катушки, помимо функции фокусировки, служат для компенсации реактивной э.д,с. первичного поля. Когда такой зонд находится в воздухе, э.д.с. в измерительной 45 цени близка к нулю. При внесении многокатушечного зонда ь проводящую среду в измерительной цепи возникает сигнал Е, несколько меньший, чем сигнал Е двухкатушечного зонда, так как фокусирующие катушки включены 50 таким образом, что сигнал от них вычитается из сигнала от главных катушек. Однако, как и прежде можно считать, что полезный сигнал пропорционален э.д.с. первичного поля. Это свойство Е, дает возможность использовать 55 ее в качестве стандарт-сигнала при калибровк аппаратуры индукционного каротажа и определять изменение чувствительности этой аппаратуры по изменению показаний от такого стандарт-сигнала. 60Поскольку в индукционном каротаже измеряются векторные величины, необходимо оценивать влияние дестабилизирующих факторов на комплексный коэффициент передачи системы. 11 ри этом следует отдельно учитывать 65 влияние нестабильности, вызываемой изменением модуля коэффициента передачи, и нестабильности, вызываемой фазовой расстройкой системы. Обозначим соответствующие поправочные коэффициенты еи е Для осуществления предлагаемого способа в измерительную цепь зонда вводят стандар 1-сигнал, представляющий собой часть э.д.с, (Е,) первичного поля и поэтому пропорциональный измеряемому сигналу.Пусть величина стандарт-сигнала на входе усилителя равна модуль коэффициента передачи от входа уси. лителя к выходу телеметрической схемы ооозпачим через К. Тогда величина стандрат-сигнала на выходе системы при условии настройки фазочувствительного детектора на реактивный сигнал равна Указанный стандрат сигнал имеет фазовый сдвиг по отношению к активной компоненте измеряемого сигнала, равный 90, поэтому введение такого стандарт-сигнала позволяет определить фазовую расстройку системы. Стандарт-сигнал такого рода очень удобен для подбора фазы при настройке аппаратуры. Критерием правильной настройки является неизменность показаний аппаратуры при включении стандарт-сигнала,Угол а между вектором сигнала Е и его активной компонентой Е зависит от электропроводности среды. При настройке измерительной системы па поверхности подбирается такой сдвиг фаз (ф) фазовращатсля, при котором обеспечивается совпадение фаз опорного напряжения (11 О) и активной составляющей сигнала (Е,) па входе фазочувствительного детектора. С изменением температуры происходит из менение фазовых сдвигов в цепях усилителя и опорного напряжения, что приводит к появлению фазового сДвига с межДУ Оп и Еаот При этом предполагается обеспечение неизменности начального фазового сдвига фазовращателя фо. В результате регистрируется не Е,а величина, равная Появление фазового сдвига у при наличии сдвига фазы а вносит большие погрешности в измерения, особенно в том случае, когда фазовые сдвиги 1 р и а противоположны по знаку.(19) 65 Определив величины углог, ср и и, можнонайти поправочный коэффициент е Еакт Е соз и (7) Е,. Е соз (а - ) Подставляя формулу косинуса разности углов, получим:з (8)соз т + 1 д а МпДля получения стандарт-сигнала должно быть нарушено состояние компенсации э.д.с. первичного поля. Это достиг ается путем изменения магнитного момента одной из катушек зонда, например путем переключения числа витков приемной катушки зонда с помощью коммутируюгцего устройства, вводимого в этом случае в состав аппаратуры.Чтобы зарегистрцровать стандарт-сигнал, имеющий реактивный характер, необходимо сдвинуть сразу опорного напряжения на 90. Это может быть достипгуто переключением элементов фазовращателя с помощью коммутирующего устройства. Две независимые цепи коммутации, каждая из которых имеет два положения, определяют четыре состояния измерительной системы:1) стандарт-сигнал отсутствует, фазовращатель обеспечивает первоначальный фазовый сдвиг, равный ф, (рабочее положение);2) стандарт-сигнал отсутствует., фазовый сдвиг фазоврашателя равен ь + 90,3) введен стандарт-сигнал, фазовый сдви фазовращател оявен ,4) введен стандарт-сигнал, фазовый сдвиг фазовращател равен ф, + 90. Вышеуказанные четыре состояния измерительной системы соответствуют четырем изме- реним, с помощью которых определяются величины, необходимые для вычисления поправ- очных коэффициентов еи е,Два случая фазовой настройки канала соответсты ют условим, когда между векторами У,и Е, имеется фазовыи сдвиг ср или ср + 90. На фпг. 2 показано также полгжепие векторов (и Епрп сдвиге фазы между ними ср = 0 (при настройке ня поверхности). Можно составить следующие уравнения регисчрируемых сип;ялов для четырех вышеуказанных состояний цзмеригельой системы.1, Сигнал на выходе равен (фиг. 2)Л, =- АВ К = КЕ соз (о. - ср). При сдвиге фазы на 90 происходит некоторое изменение амплитуды опорного напряжения, в результате чего изменяется модуль коэффициента передачи фазочувствительного детектора, а следовательно, и всей системы. Обозна. чим новый коэффициент передачи через К:К, -- аК, (10) где а - коэффициент изменсни чувствитель ности за счет сдвига фазы фязовращателя па 90. 11. Сигнал на выходе равен И, = АС. К, = аКЕ яп (а - р), (11) Поскольку включение стандарт. сигнала сопро вождасчся уменьшением числа витков приемной катушки, полезный сигнал Е на входе усилителя прп включении стандарт-сигнала уменьшается111, Обозначим через 0 коэффициент сниже ния чувствительности зонда за счет изменениямомента приемной катушки при включении стандарт-сигнала. Тогда сигнал на выходе канала равенУз = й 48 + 0 Е = К) соз (сс - ср) + 15 .+ К,Е 51 п р, (12) 1 Ч. Сигнал на выходе равен Л=а 0 К АС+аК 0 Р=Коэффициенты .а и б могут быть определеныопытным путем, Коэффициент а может бытьопределен путем измерений Л, и Уз дчя сиг 25 нала от эталона (теста), фазовый угол а которого заранее известен, при сдвиге фазыср = О. Деля Л, на Уз получимаКЕ зю (я - )а вадя,Л КЕ соз (а - в)30откудаа:л, с.Другой способ определения коэффициента азаключается в непосредственном измеренииЗ 5 относительного изменения величины опорногонапряжения и модуля коэффициента передачифазочувствцтельного детектора при сдвигефазы пя 90". В частном случае, когда изменение выходного напряжения фязовращател40 при сдвиге фазы на 90 пренебрежимо мало,коэффициент а = 1.Коэффициент б определяется из выражения(12) путем измерения Лз при ср = 0:Юз = 67, + КЛЕзшср=бМь45 Жоткудаз(15) Из уравнений (9). (1 ), (12) и (13) можно определить амглитуду стандарт-сигнала 5, = 50 = КЛЕз. я также углы а и ср - величины, необходимые для вычисления поправочных коэффициентов еи е; .Из выражений (12) и (13) находим:КЕз чш ср = Уз - 6 У, (16) 55и К Л Ез соз ср == Л 1,. - ЬЬ. (17)Деля уравнение (16 на уравнение (17), по- лучим Из уоавненпя (13) находим264558 Ув аК Ез 1 п Гм - ;)й 1 Я 12 - )У, КЕ сов Г - )1 К (с( (Р) =аУ,(20) откуда Г 2 О) по формуле танполучим:аУ,Преобразуя уравнениегенса разности углов,1 а - 1 а1+ 1 да 1 д Г 21) 11 з уравнения Г 11) находим:ЯаЮ,1 -аЛг,Г 22) а Г 23)- альпДиг, ( Составизель Ю. И. СерТехред Л. Я, Левина ректор С. М. Сигал ромо ак Заказ 1930/19 Тираж 480 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва 5 К-З 5, Ратгискаи паб, ь ЮБипографии, пр. Сап)ова, 2 Деля уравнение Г 11) на уравнение Г 9), по- лучим Стандарт-сигнал на поверхйости 5, определяется путем измерения Я, при расположении индукционного зонда в непроводящей среде Гвоздухе). При этом ср = О, Е = О и Таким образом, найдены все величины (5 ь(р, сг и 5 в), необходимые для определения поправочных коэффициентов ви в.,Введение поправочных коэффициентов в ре зультаты измерений индукционного каротажаГА 1,) позволяет исключить погрешности,;вызванные изменением чувствительности и фазовой настройки измерительной системы. Предмет изобретенияСпособ контроля аппаратуры индукционного каротажа, заключающийся в подаче на вход измерительного канала калибровочного переменного напряжения и регистрации конт рольных показаний в виде измерительногосигнала и суммы измеричельного и калибровочного сигналов, отличагощийся тем, что, с целью повышения точности учета изменений передаточной характеристики измерительного 20 канала в процессе каротажа, калибровочноенапряжение подают в виде части э.д.с, первичного поля индукционного зонда, регистрируют контрольные показания аппаратуры при двух фазовых настройках измерительного ка нала, отличающихся на 90, и по полученнымконтролы 1 ым показаниям рассчитывают амплитудный и фазовый коэффициенты передачи измерительного канала.