Способ телеизмерения скважинных геофизических параметров

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 11 6614 ВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬ СТ:622.241 (088.8) ротеенный квинтетСССРлам изобретенийи открытий р рпубликовано 05,05.79. Бюллетеньата опубликования описания 15.05.79) Автор изобретеии кисов Всесоюзный научно-исследовательский инсти геофизических методов разведки(54) СПОСОБ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ СКВАЖИННЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВИзвестен зованной в ции типа АКС идальный то жильный каб тродам зонд электродов р же кабелю п ность в назе телеизмерения, реалиории каротажной стан- По этому способу синусоты 6-8 Гц через много- водится к токовым элекнятая с измерительных ь потенциалов по тому тся на дневную поверхппаратуру, где произвоспособабора/Л,част ль под а, а с азнос ереда ную Изобретение относится к области промысловой геофизики и, в частности, касаетсятелеизмерения скважинных геофизическихпараметров при передаче информации надневную поверхность.В области промысловой геофизики известно несколько способов телеизмеренияскважинных геофизических параметров,Общим для всех способов является перемещение измерительного устройства по стволу скважины с помощью каротажных кабелей или колонны бурильных труб, преобразование физических свойств горных породв электрические сигналы, прямая или послепреобразования передача информации надневную поверхность, обратное преобразование и регистрация,дится фазочувствительное выпрямление и регистрация 1),Недостатком этого способа является недопустимая погрешность телеизмеренйя изза затухания сигнала в кабелях большой длины,Известен также способ телеизмерения скважинных геофизических параметров на одножильном кабеле. По этому способу из наземной аппаратуры через кабель в скважинный прибор подается переменное напряжение частоты 300 Гц. Ток частоты 300 Гц подводится к токоВым электродам зонда и далее вытекает в породы, окружающие скважину. Снятая с измерительных электродов разность потенциалов, характеризующая удельное сопротивление пластов, усиливается, выпрямляется и в виде постоянного напряжения через кабель подается на регистратор 12. Недостатком способа является небольшой динамический диапазон измерения параметра и зависимость точности измерения от изМенения параметров кабеля.Наиболее близким техническим решением является способ, основанный на частотной модуляции несущей электрическим сигналом, характеризующим физическое свойство гор6614 3ных пород, передаче частотно-модулированного сигнала на поверхность, частотном детектерировании и регистрации информации в аналоговой или цифровой форме. Этот способ реализован в аппаратуре, например, КПС(КПС) 3. По этому способу высокачастотное переменное напряжение частоты 1 г, генерируемое электронным 1.С или ЙС генератором, модулируется по частоте напряжением 11, пропорциональным, например, удельному сопротивлению горных пород, и при этом на выходе модулятора действует сигнал частоты 1 о +Ы, гдЕ Ы = 11. Принятый на поверхности сигнал демодулируется и при этом привращение частоты Ь 1 р преобразовь 1 вается в иЗменяющееся по ам плитуде напряжейие, которое и регистрируется в виде кривой удельного сопротивления в функции глубины скважины.Недостатком способа является уходчастоты 1 о вследствие нестабильности 1.С или КС генераторов во времени (кварцевая стабилизация частоты невозможна вследствие высоких температур в скважине) и от температурных воздействий. Этот недостаток способа выражается в нестабильности нулевой установки, отсюда снижение точности измерения и динамичеСкого диапазона.Предлагаемый способ телеизмерения лишен указанных недостатков.Цель предлагаемого способа - повышение точности и расширение динамическо- З 0 " го диапазона измерения парам-етров.Для этого периодически по сигналам управления модулируют по частоте несущую нулевым и опорным сйгналами, при демодуляции, за определенный интервал времени преобразуют число волн частотно-модулированного сигнала в цифровой код, причем сигнал начала временного интервала фор мируют" по сигналам, характеризуюШим шаги квантования по глубине, сигнал конца временного интервала периодически коррек тируют по данным цифрового кода, соответствуюшего опорному сигналу, а текущий информационный сигнал в цифровои коде непрерывно корректируют по цифровому коду, соответствующему нулевому сигналу.При многоканальном телеизмерении и передаче информации на нескольких несущих интервалах времени преобразования в каждом канале" устанавливают в соответствии с отношением частот несущих и индексов модуляции. 50На фиг. 1 приведены временные диаграммы процесса тел",измерения; на фиг. 2 дана блок-схема телеизмерительной системы, реализуюшая предлагаемый способ.На фиг. 1, а показана диаграмма (огибающая) сигналов, подлежащих телеизме рению. Служебные параметры, измеряемые периодически (например, через 100 или 200 или более числа измерений информационных параметров), включают нуль-сигнал 8341.1 =:0 и опорный сигнал Цг=РР.В качестве примера рассматривается один информационный параметр, представленный удельным сопротивлениемР. На фиг. 1,б приведен вид частотно-модулированного сигнала (1 о - нулевая частота, Ы - девиация частоты). На фиг. 1,в показаны шаги и разрядность преобразования частотно-модулированного сигнала в цифровой код. На фиг. 1,г показан цифровой код (двоичный четырехразрядный), соответствуюший частотно-модулированным сигналам на отрезках (временной интервал), ограниченных вертикальными пунктирными линиями. На фиг. 1,д показан цифровой код, откорректированный по цифровому коду, соответствующему нуль-сигналу. На фиг. 1,е показан цифровой код информационного параметра, поступающий на регистрацию, На фиг. 1,ж показана форма аналогового сигнала, преобразованная из цифрового кода информационного параметра. Как следует из диаграммы фиг. 1,б, число периодов частотно-модулированного сигнала для нулевого сигнала Цг принято равным двум, для опорного сигнала 1.1 ол - 8, а для различных значений информационного параметра - между 2 и 8 ф - 3;.Р г - 5) .Процесс телеизмерения протекает следующим образом.Вначале до измерения параметра по сигналам телеуправления преобразовывают нулевой и опорный сигналы в частотно-модулированные сигналы, передают их по кабелю и на поверхности после преобразования числа периодов частотно-модулированных сигналов за определенный интервал времени в цифровые коды, последние запоминаются.При измерении параметров непрерывно за определенный интервал времени, начало которого определяется шагом квантования по глубине, а конец - корректируемым временным интервалом, производят преобразование числа периодов частотно-модулированного сигнала в цифровой код (фиг, 1,г). Этот цифровой код далее корректируется позапомненному значению цифрового кода, соответствующего нулевому сигналу (фиг. 1 д), и затем регистрируется цифровым регистратором (фиг. 1, е) или после цифроаналогового преобразователя регистрируется аналоговым регистратором (фиг. 1, ж) Откорректированный код опорного сигнала (фиг. 1,д) управляет формированием конца временного интервала преобразования.Блок-схема телеизмерительной системы (фиг, 2), реализующая предлагаемый способ, включает скважинную аппаратуру, содержащую коммутатор 1, управляемый блоком 2, источник 3 опорного сигнала, источник 4 нулевого сигнала, усилитель 5, частотный модулятор 6, усилитель 7 мощности,661483 нию. Формула изобретения 40 45 50 55 5линию 8, наземную аппаратуру, содержащую фильтр 9, ключ 1 О, время-задающее устройство 1, преобразователь 12, коммутатор 13, блок 14 управления, блок 15 управления временным интервалом, блок 16 памяти нулевого сигнала, блок 17 корректировки кода, блок 18 формирования шагов квантования по глубине, цифровой регистрав т 19, цифроаналоговый преобразователь20 и аналоговый регистратор 21.Принцип действия телеизмерительной системы сводится к следующему.Вначале по сигналам управления от блока 14 коммутаторы 1 и 13 последовательно устанавливаются в положения измерения ну- левого и опорного сигнала. При этом сигналы 1.1 и Уот источников 3 опорного сигнала и нулевого сигнала 4 поступают на усилитель 5 и в частотный модулятор 6 производится частотная модуляция несущей частоты 1 ф этими сигналами. Частотно-модулированные сигналы 10 и 0+Ыа после усиления по мощности в усилителе 7 мощности через линии связи поступают на фильтр 9 и далее на ключ 10. Ключ 10 открывается сигналом блока 18 и закрывается сигналом время-задающего устройства 11. Преобразователь 12 преобразует число периодов 1 о и затем 1 а+Ыщаю в цифровые коды, которые коммутатором 13 распределяются в блок 16 памяти нулевого сигнала и блок 15 управления временным интервалом, Блок 15 управляет временным интервалом, формируемым время-задающим устройством 11.Код в блоке 15 корректируется по коду ну- левого сигнала от блока 16,При измерении коммутаторы 1 и 13 устанавливаются соответственно в положение связи с зондом и блоком 17 корректировки.Теперь измеряемый сигнал )=У после усиления усилителем 5 поступает на частотный модулятор 6 и частотно-модулированный сиг нал 1 +61 усиливается усилителем 7 мощ ности и поступает в линию 8 связи. После фильтра 9 через ключ 1 О сигналы частоты преобразуются преобразователем 12 в цифровой код, который поступает в блок 17 корректировки, на который также подается цифровой код, соответствующий нулевому сигналу, от блока 16. Откорректированный код с блока 17 подается на цифровой регистратор 19 и через цифроаналоговый преобразователь 20 на аналоговый регистратор 21.Если в процессе измерения необходимопроизвести корректировку передаточной характеристики телесистемы, то сигналом от блока 14 вновь переводятся коммутаторы 1 и 13 в положение измерения нулевого и опорного сигнала. При этом сигнал от блока 14 очищают ячейки памяти блоков 15 и 16 от запомненных ранее кодов и в блоке 15 и 16 вводятся новые значения кодов нулевого и опорного сигналов, Далее коммутаторы 1 и 13 переводятся в режим измерения пара, метра. 6Так как временные интервалы преобразования частотно-модулированного сигнала в цифровой код при реальных частотах несущих (от 7 кГц до 45 кГц) составляют несколько миллисекунд, то калибровка аппаратуры по 11 и Бможет производиться без перерыва. каротажа.Предлагаемый способ телеизмерения реализуется и для одновременного телеизмерения нескольких параметров на нескольких несущих частотах. Но при этом временной интервал преобразования для каждого следующего после самого низкочастотного канала (при одинаковом индексе модуляции) выбирается, исходя из принятого д для первого канала временного интервала,уменьшенного во столько раз, во сколько нулевая частота данного канала больше нулевой частоты самого низкочастотного канала.Преимущества предлагаемого способа вданной аппаратурной реализации заключаются в отсутствии необходимости длительной регулировки и настройки аппаратуры, как это делается сейчас при использовании аппаратуры КСП, КСПи новой аппаратуры КСП. Кроме того, повышается точность измерения и отсюда увеличивается динамический диапазон измерения. Это позволит наряду с большим техническим эффектом, заключающимся в повышении точности измерения, получить и существенный экономический эффект за счет сокращения времени на подготовку аппаратуры к измере 1. Способ телеизмерения скважинных геофизических параметров, состоящий в перемещении измерительного устройства по стволу скважины, преобразовании физических свойств горных пород в электрические сигналы, частотной модуляции этими сигналами высокочастотной, несущей, передаче частотно-модулированных сигналов по каналу связи на поверхность, приеме и регистрации на поверхности информационного сигнала с частотной демодуляцией сигнала и формировании сигналов шагов квантования по глубине, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона измерения параметров, периодически по сигналам управления модулируют по частоте нусущую нулевым и опорным сигналами, при демодуляции за определенный интервал времени преобразуют число волн частотно-модулированного сигнала в цифровой код, причем сигнал начала временного интервала формируют по сигналам, характеризующим шаги квантования по глубине, сигнал конца временного интервала периодически корректируют по данным цифрового кода, соответствую661483 Служебные поп Р т а Кад после репйразпйм Код после арревлирпй Код для ре еистпрпцоиАналогия для лииси 7щего опорному сигналу, а текущий информационный сигнал в цифровом коде непрерывно корректируют по цифровому коду, соответствующему нулевому сигналу.2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что при многоканальном телеизмерении и передаче информации на нескольких несущих интервалах времени преобразования в каждом канале устанавливают в соответствии с отношением частот несущих и индексов модуляции. 8Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Комаров С. Г. Геофизические методы исследования скважин, М., Недра 1973, с. 71 - 80.2. Комаров С, Г. Геофизические методы исследования скважин, М., Гостоптехиздат, 1963, с. 50 - 56.3. Комаров С. Г. Геофизические методы исследования скважин, М., Недра, 1973, с. 90 - 95.Составитель в Техред О. Луго Тираж 696 И И ПИ Государственного ком иге по делам изобретений и откр 35, Москва, Ж - 35, Раушская н ППП Патент, г. Ужгород, ул.