Система акустического каротажа

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН И 918 ОП Ч 1/40 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Краснодарская группа подразделения Научно-исследовательского инсти тута морской геофизики Всесоюзного морского научно-производственного геолого-геофизического объединения по разведке нефти и газа Союзморгео (72) В,И,Антоненко и В.Н.Лисицкий (53) 550,83(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР И 960696, кл. С 01 7 1/40, 1981.Авторское свидетельство СССР Ф 960695, кл, С 01 7 1/40, 1981.Авторское свидетельство СССР 9 721790, кл, С 01 7 1/40, 1972. (54)(57) 1, СИСТЕМА АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащая скважинный зонд, соединенный каротажным кабелем с наземной аппаратурой и включающий в себя узел электроакустических преобразователей, генератор импульсов возбуждения и усилитель сигналов, причем узел электроакустических преобразователей соединен с генератором импульсов возбуждения и усилителем сигналов, а наземная аппаратура включает в себя блок обработки сигналов, подсоединенный через фильтр к каротажному кабелю, и управляемый блок питания, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик системы при работе на одножильном кабеле, в наземную аппаратуру введены коммутатор и Формирователь коммутирующих им- пульсов, а в скважинный зонд введены узлы выделения и накопления низковольтного и высоковольтного напряжений питания и формирователь управляющих и синхронизирующих сигналов, причем коммутатор соединен с источниками низковольтного и высоковольтного постоянных напряжений, с формирователем коммутирующих импульсов и каротажным кабелем, а в зонде каротажный кабель соединен с узлами выделения и накопления низковольтного и высоковольтного напряжений питания, с усилителем и с формирователем управляющих и синхронизирующих сигналов, а последний подсоединен к усилителю сигналов и к генератору,2. Система по п, 1, о т л и ч а ю- Е щ а я с я тем, что Формирователь коммутирующих импульсов содержит генератор импульсов, счетный триггер, переключатель и схему И, при этом выход генератора импульсов соединен с входом счетного триггера и с первым контактом переключателя, выход триггера соединен с вторым контактом переключателя и входом схемы И, а вторбй вход схемы И подсоединен к третьему контакту переключателя.3. Система по п. 1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что формирователь управляющих и синхронизирующих сиг-налов содержит компаратор, стартстопный генератор, переключатель усиления, элемент задержки, триггер канала и формирователь запускающих импульсов, при этом компаратор через старт-.стопный генератор подсоединен к переключателю усиления и через элемент задержки - к триггеру канала и формирователю запускающих импульсов, 11326961 О 15 20 25 30 Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважинСистема акустического каротажасостоит из скважинного прибора и наземной аппаратуры обработки и регистрации информации, соединенных междусобой каротажным кабелем, по которому в зонд подается напряжение литания, передаются от зонда информационные сигналы и импульсы синхронизации,а от наземной панели к зонду - управляющие команды, например, на переключение усиления,При каротаже используются одножильный, трехжильный или семижильиыйкабель. Наибольшее распространениеполучил одножильный кабель. В системах акустического каротажа такжеудобно использовать одножильный кабель, Однако в связи с большим количеством передаваемой информации разработка аппаратуры на одножильномкабеле встречает ряд проблем, связанных с выбором способа питания, передачи синхроимпульсов и информационного сигнала,Известны различные способы питания зонда, формирования и передачисинхроимпульсов. Используется система с питанием напряжением промьппленной частоты 50 Гц и синхронизациейразнополярными мощными импульсами,формируемыми в наземной аппаратуре.Синхроимпульсы поступают в скважинный прибор, где выделяются селектором, формируются задержанные пусковыеимпульсы, которые являются опорными,Основной недостаток этой аппаратурры. состоит в том, что мощные синроимпульсы создают паразитные колебательные процессы, ухудшающие работу аппаратуры,.Наибольшее распространение получила аппаратура, в которой синхроимпульсы формируются в зонде путем делений переменного напряжения питания частотой 50 Гц. Здесь опорные импульсы передаются на поверхность сигнала небольшой амплитуды и не вносят существенных паразитных наводок. Однако это является и недостатком, так как ухудшает помехоустойчивость выделения маломощных опорных импульсов, Другой недостаток описанных систем - питание переменным напряжением частотой 50 Гц. В частотном спектре питающего напряжения содержатся высокочастотные гармоники до 500 Гц, которые смешиваются с информационным сигналом и сильно снижают его полезный динамический 1,иапазон. Для уменьшения этих помех сигнал передают по двум жилам трехжильного кабеля, однако существенного преимущества это не дает.Аппаратура, созданная по названным схемам, на одножильном кабеле, оказалась практически непригодной за счет высокого уровня паразитных наводок от высокочастотных составляющих напряжения питания промьппленной частоты.Для решения этой проблемы необходимо уменьшить мощность питания зонда и исключить высокочастотные составляющие в цепях питания,Наиболее близким техническим решением является система акустическогокаротажа, содержащая скважинныйзонд, соединенный каротажным кабелемс наземной аппаратурой и включающийв себя узел электроакустическихпреобразователей, генератор импульсов возбуждения и усилитель сигналов,причем узел электроакустических преобразователей соединен с генераторомимпульсов возбуждения и усилителемсигналов, а наземная аппаратура включает в себя блок обработки сигналов,подсоединенный через фильтр к каротажному кабелю, и управляемый блокпитания,В этой системе использован одножильный кабель с питанием постояннымтоком, Импульсы синхронизации формируются в зонде управляемым по частоте генератором, При изменении напряжения питания зонда изменяется частота импульсов. Использование схемыавтоматической подстройки частоты ифазы позволяет синхронизировать частоту генератора зонда с частотой ифазой наземного генератора опорныхимпульсов, Питание зонда постояннымтоком исключает паразитные наводки,что ведет к увеличению динамическогодиапазона сигнала,Однако это устройство имеет свои недостатки, Частота генератора синхроимпульсов зонда не может быть изменена, например, в два раза без изменения напряжения питания. Питаниезонда только одним постоянным напряжением, обычно высоким, порядка300 В, усложняет питание низковольтных узлов схем, собранных, например,на транзисторах.132696 Кроме того, использование одной жилы кабеля для передачи сигнала синхроимпульсов и г лотающего напряжения практически исключает воэможность передачи других команд, например, для изменения коэффициента усиления, изменения мощности излучения и др.Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик системы при работе на одножильном 10 каротажном кабеле.Поставленная цель достигается тем, что в известную систему акустического каротажа, содержащую скважинный зонд, соединенный каротажным кабелем с наземной аппаратурой и включающий в себя узел электроакустических преобразователей, генератор импульсов возбуждения и усилитель сигналов, причем узел электроакустических преобразователей соединен с генератором импульсов возбуждения и усилителем сигналов, а наземная аппаратура включает в себя блок обработки сигналов, подсоединенный через фильтр к каро тажному кабелю, и управляемый блок питания, введены в наземную аппаратуру коммутатор и формирователь коммутирующих импульсов, а в сква кинный зонц введены узлы вьщеления и накопления низковольтного и высоковольтного напряжений питания и формирователь управляющих и синхронизирующих сигналов, причем коммутатор соединен с источниками низковольтного и высоковольтного постоянных напряжений, с формирователем коммутирующих импульсов и с каротажным кабелем, и в зонде каротажный кабель соединен с узлами вьделения и накопления низко 40 вольтного и высоковольтного напряжений питания, с усилителем и с формирователем управляющих и синхронизирующих сигналов, а последний подсоединен к усилителю и к генератору.45 На фиг, 1 приведена функциональная схема системы акустического каротажа, на фиг, 2 - функциональная схема формирователя коммутирующих импульсов, на фиг. 3 - функциональ О ная схема формирователя управляющих и синхронизирующих сигналов, на фиг. 4 - временные диаграммы работы системы.Система акустического каротажа состоит из скважинного зонда 1 и на-, земной аппаратуры 2, соединенных между собой каротажным кабелем 3. 4Наземная аппаратура содержит формирователь 4 коммутирукнцих импульсов,коммутатор 5, источники низковольтного 6 и высоковольтного 7 напряжений питания, фильтр 8 и блок 9 обработки сигналов,Скважинный зонд содержит узел 10электроакустических преобразователей,генератор 11 импульсов возбуждения,усилитель 12 сигнала, формирователь13 управляющих и синхронизирующихсигналов, узлы выделения и накопления низковольтного 14 и высоковольтного 15 напряжений питания.Формирователь 4 коммутирующих импульсов состоит из генератора 16 импульсов, счетного триггера 17, схемы И 18 и переключателя 19.Формирователь 13 управляющих исинхронизирующих сигналов состоит Изкомпаратора 20, старт-стопного генератора 21, переключателя 22 усиления, элемента 23 задержки, триггера24 канала и формирователя 25,Система работает следующим образом. Генератор 16 импульсов формирователя 4 коммутирующих импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы 26 (см. фиг. 4). Формирователь коммутирующих импульсов 4 вырабатывает прямоугольные импульсы 27 или 28 (см. фиг, 4), которые поступают на управляющий вход коммутатора 5, В зависимости от полярности управляющих импульсов коммутатор 5 подключает к кабелю низковольтный 6 или высоковольтный 7 источник постоянного напряжения (импульсы 29 и 30, см.фиг. 4), Прямоугольные импульсы 29 или 30 не симметричны по напряжению относительно нулевой линии. Амплитуда, например, отрицательного импульса может быть порядка 300 В, а амплитуда положительного - порядка 30 В. Импульсы различной полярности выделяются и накапливаются в соответствующих узлах вьщеления и накопления низковольтного 14 и высоковольтного 15 напряжений питания, выходные напряжения которых, равные, например, +30 В и -300 В поступают на узлы питания низковольтных и высоковольтных цепей и электронных узлов зонда.Одновременно импульсы 29 и 30 поступают на формирователь 13 (компаратор 20, см. фиг, 3). Компаратор 20 приводит импульсы в низковольтный уровень (импульсы 31 или 32, см.11 Фиге 4)с Эти импульсы поступают на элемент задержки 23 (импульсы 33), по заднему фронту которого запускается триггер 24 (импульсы 34), и Формирователем 25 Формируются запускающие импульсы 35. Сформированные импульсы 34 и 35 поступают на усилитель 12 сигналов и на триггер импульсов возбуждения излучателя. В моменты возбуждения излучателя формируются разнополярные синхроимпульсы, соответствующие ближнему и дальнему каналам, которые одновременно с сигналом с выхода усилителя 12 через каротажный кабель 3 поступают в наземную аппаратуру 2 для дальнейшей обработки (см. диаграмму 36), выделения синхроимпульсов и измерений параметров информационного сигнала.Переключатель 19 (см. Фиг. 2) необходим для изменения режима коммутатора 5, где на выходе схемы И 18 возникают импульсы 27 или 28 в зависимости от положения переключателя, Если импульсы симметричны по времени, то генератор 21 (см. Фиг. 3) находится в ждущем состоянии. При переключении переключателя 19 импульсы становятся не симметричны по времени 32696 Ь(28, 30 и 32), что необходимо дляпуска генератора 21, который вырабатывает один импульс или импульсы,следующие друг за другом с низкойчастотой. Эти импульсы воздействуютна переключатель 22 усиления, позволяя переключать коэффициент усиленияусилителя 12 сигналов,Частота импульсов 26 генератора10 16 формирователя 4 может быть изменена оператором в необходимых преде-,лах, т.е. уменьшена или увеличеначастота запуска излучателя (излучатепей),15Система имеет следующие преимущества, Б системе использован одножильный кабель. Синхроимпульсы и инФормационный сигнал передаются с эа держкой после Фронта коммутационного импульса на плоской вершине импульса и не подвергаются паразитным наводкам. Оператор может произвольно изменять частоту запуска излучателей, переключать коэффициент усиления усилителя, изменяя высоковольтное напряжение, изменять мощность излучения вплоть до полного выключения и перевод в режим шумомера.