SU1122995A1 - Телеметрическа система дл каротажа скважин - Google Patents

Abstract

ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДНЯ КАРОТАЖА СКВАЖИН, состо ща  наземной и скважинной частей, соединенных каротажным кабелем, в наземную часть которой вход т контроллер и модем, а в скважинную часть - контроллер , модем, интерфейсные схемы. измерительные модули и приборна  магистраль дл  передачи информации и напр жени  питани , отличающа с  тем,- что, с целью расширени  функциональнь Х возможностей телеметрической системы, три линии приборной магистрали с одной сторо- . ны Подключены к трем жилам каротажного кабел , а с другой стороны две линии магистрали подключены к интерфейсным схемам через симметричный трансформатор или дроссель, а треть  лини  через коммутирующий элемент подключена к модул м, содержащим датчик собственной пол ризации (пс) или электромеханические устройства, к четвертой линии магистрали подклю (О чены выход команд и вход данных скважинного контроллера и входы команд, выхода данных и сигнала Готовность интерфейсных схем, п та  и шеста  О С линии магистрали подключены к соответ ствующим выходам Такт,Управление скважинного контроллера и входам N) интерфейсных схем, а седьма  лини  соединена с выходом Общий измериЮ СО СО jTenbHbix модулей. сл

Description

Изобретение относитс  к аппаратуре пд  гео4 1зических ис:следований скважин, в частности к скважинной аппаратуре, построенной по модульному принципу.., Известны телеметрические системы дл  комплексной аппаратуры, содержащей большое число датчиков различных физических полей. Обмен информацией между контроллером скважинного прибора и датчиками организован на основе радиального или магистральнорадиального интерфейса 1J . Однако большое число линий интерфейса снижает помехоустойчивость работы измерительных модулей, а трас сировка большого количества проводов создает р д отрицательных побочных эффектов, например шунтирование акус тического изол тора в приборах акустического карота са, трудность выполнени  герметичных многоконтактных разъемов ограниченного диаметра, сни жение надежности контактных соединений и прибора в целом. Затрудниетс  стандартизаци  электрического соединени  модулей и их компоновка в модульные приборы, предназначенньш дл  решени  различных геологических задач. Кроме того, в одном модульном приборе могут быть модули, которые необходимо центрировать, и те которые необходимо прижимать к стен ке скважины. Поэтому соединение модулей желательно осуществить гибк соединителем, в качестве которого удобно использовать отрезки серийного семижильного кабел со стандар ными семиконтактными разъемами, при мен емыми в геофизической аппаратуре . В этом случае отпадает необходи мость разработки специальных соединителей . , Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  телеметрическа  система передачи да ных по каротажному кабелю, состо ща  из наземной и скважинной частей , соединенных каротажным кабелем в наземную часть которой вход т кон роллер и модем, а в скважинную часть - контроллер, модем, интерфей сные схемы, измерительные модули и приборна  магистраль дл  передачи , информации и напр жени  питани . Передачей данных снизу вверх и команд сверху вниз управл ет вычислительное устройство , соединенное с каротажным кабелем через модем. Команды передаютс  бипол рным последовательным кодом с тактовой частотой 20 кГц. Модем скважинного прибора демодулирует сигнал и передает его контроллеру модулю управлени , который передает его по приборной магистрали к измерительным модул м. Все модули скважинйого прибора, в т.ч. модуль управлени  подключаютс  к магистрали с помощью универсального интерфейса. Универсальный интерфейс включает в себ  дешифратор адреса, схему ответа и счетчик числа информационных слов. Схема ответа передает сигнал конца группы информационных слов. Модуль управлени  обмениваетс  сигналами с остальными измерительнь№Ш модул ми по п ти проводам. Первый провод магистрали представл ет собой однонаправленную линию, по которой передаютс  команды управлени , причем способ кодировани  предполагает передачу тактовых импульсов, содержащихс  в командном слове и имеющих частоту f ( .. Второй провод предназначен дл  выдачи сигнала подтверждени  приема команды. Третий провод представл ет собой однонаправленную линию, предназначенную дл  передачи данных в цифровой форме от измерителыых модулей к скважинному контроллеру. По четвертому проводу подаютс  тактовые импульсы с частотой 2, сопровождающие передачу данных. П тый провод предназначен дл  передачи сигнала Возврат, который сигнализирует о том, что передача данных окон ана. Дл  функционировани  скважинного прибора в магистраль необходимо добавить еще две линии - Земл  и Питание. (Использование в качестве Земл  корпуса прибора резко снижает помехоустойчивость телесистемы ). Следовательно, общее число линий в магистрали скважинной части телесистемы равно восьми восьмой линией  вл ютс  брон  кабел  и корпус прибора, использующиес  в качестве обратного питающего провода J r2J|. Недостатки известной телесистемы заключаютс  в том, что передача данных только производитс  в цифровом виде, что исключает построение модулей с применением акусти3 ческого .(АК), импульсно-нейтронного ИНК) и  дерно-магнитного (ЯМК) каротажа. Оцифровка сигналов модулей указанных методов невозможна на сегодн шний день по целому р ду причин технико-экономического характера . Например, оцифровка только одной волновой картины серийного прибора акустического каротажа СПАК-6 в интервале 5 мс потребует . передачи 30 кбит информации. При частоте запуска излучателей 10 Гц общ количество информации в 1 с равно 300 кбит. Передать такое количество ;информации по кабелю, имеющему пропускную способность максимум 5060 кбит/с, возможно снизив пропорционально скорость каротажа, что со . вершенной неприемлемо. Кроме того, неоправданно усложн етс  (Йсважинна  часть соответству щих модулей (АК, ИНК, ЯЖ); необеспечиваетс  измерение потенциалов собственной пол ризации скважины (метод ПС), так как чтобы измерить этот сигнал, нужно измерить разност потенциалов между двум  электродами один из которых находатс  на поверх ности, а второй в скважине; модуль св зи теле системы может быть в сква жинном приборе только верхним, что затрудн ет и практически исключает применение модулей электрического каротажа; если скважинкый прибор содержит модуль, имеющий электромеханическое устройство, то это устро ство нельз  запитать от отдельного источника с поверхности, что необходимо во многих случа х. Цель изобретени  - расширение фуглсциональных возможностей телемет рической системы. Указанна  цель достигаетс  тем., что в телеметрической системе дл  каротажа скважин, состо щей из наземной и скважинной частей, соединеиных каротажным кабелем, в наземную часть которой вход т контроллер а в скважинную часть - контроллер и модем,интер фейсные схемы,измеритель ные модули и приборна  магистраль дл передачи информации и напр жени  питани , три линии приборной магист рали с одной сторонь подключены к трем жилам каротажного кабел , а с другой стороны две линии магистрали подключены к интерфейсным схемам через cи тмeтpичный трансформатор ил дроссель, а треть  лини  через комм 954Т1фующий элемент подключена к модул м, содержащим датчик ПС или электромеха- . нические устройства, к четвертой линии магистрали подключень выход команд и вход данных скважинного контроллера и входы команд, выходы данных и сигнала Готовность интерфейсных схем, п та  и шеста  линии магистрали подключены к соргветствующим выходам Такт,Управление скважин-, ного контроллера и входам интерфейсных схем, а седьма  лини  соединена с выходом Общий измерительных модулей, Первый и второй провода магистрали  вл ютс  продолжением первой и второй жилы каротажного кабел . По этим двум проводам передаютс  из ка-, ротажных устройств аналоговые сигналы непосредственно в жилы каротажного кабел . Третий провод магистрали  вл етс  также продолжением третьей жилы каротажного кабел  и используетс  дл  организации питани  каротажных устройств напр жением специальной формы или дл  организации схемы измерени  сигнала ПС. Четвертый провод представл ет собой двунаправленную линию, по которой передаетс  из модул  управлени  команда в измерительные модули или обратно передаетс  сигнал готовности и данные. По п тому пр оводу магистрали передаютс  из модул  управлени  в измерительные модули сигналы. трактировки, а по шестому проводу осуществл етс  переключение измерительных модулей из режима приема / в режим передачи. Седьмой провод магистрали представл ет собой цифровую землю, восьмым  вл ютс  корпус прибора и брон  каротажного кабел . На фиг. I дана функциональна  схема скважинной части предлагаемой системы; на фиг. 2 - схема универсального интерфейса; на фиг.З временна  диаграмма его работы. В данной телесистеме перва  и втора  жилы кабел  подключены соответственно к первой и второй лини м магистрали с одного конца, с другого нагружены на волновое сопротивление 1. К модулю управлени  и измерительным модул м эти линии подключаютс  через трансформатор 2 или дроссели 3, со средних точек которых снимаетс  напр жение 4 питани  модулей. Вторым проводом питани  служит оплётка кабел  и корпус

прибора. Треть  жила кабел  подключена к третьему проводу магистрали. Измерительные модули подключаютс  к третьей жиле через коммутирующий элемент 5. Четверта  лини  подключена к выходу команд и входам Готовность и Данные контроллера . Универсальные интерфейсы 6 (фиг.2) подключены к четвертой линии магистрали входами, выходами буферного регистра 7 и выходами готовности устройств 8 управлени . П та  лини  магистрали подключена к выходу тактировки контроллера 9 и к входам тактировки буферных регистров 7, Шеста  лини  магистрали подключена к выходу контроллера 9 и к устройствам 8 управлени  универсальных интерфейсов 6. Седьма  лини   вл етс  общей дл  цифровых сигналов .

В состав модул  управлени  входит модем 10, подключенный цифровым выходом 11 и входом 12 к контроллеру 9 и входом к кварцевому генератору 13. Кварцевый генератор, кроме того, подключен к контроллеру 9. В состав модул  управлени  включены также универсальный интерфейс 6 и служебные датчики 14. Универсальный интерфейс 6 состоит из буферного регистра 7/дешифратора 15 команды и устройства 8 управлени . В состав измерительных модулей вход т кроме универсальных интерфейсов 6 и каротажных устройств 16 и 17 индивидуальные устройства.. Так, например, первый измерительный модуль имеет коммутирующий элемент 5, подключаюпр й каротажное устройство к третьей линии магистрали. Через коммутирующий элемент 5 могут быть аапитаны электромеханические устройства напр жением специальной формы. Во втором измерительном модуле каротажное устройство подключено к первой и второй жилам кабел  через трансформатор . С помощью такого подключени  сигналы АК, ИНК, ЯМК могут быть переданы в наземную часть телеметрической системы. В концевой заглушке установлены нагрузочные сопротивлени  18, подключенные к четвертой, п той,шестой и седьмой лини м магистрали .

Скважинна  часть телесистемы работает следующим образом.

Сигнал,поступающий с первой и второй жил кабел , снимаетс  с вторично

обмотки трансформатора 2 и декодируетс  в модеме 10. Далее он поступает через цифровой выход 11 в контроллер 9 и оттуда в. четвертую линию магистрали. Одновременно с командой 19 из контролера 9 в п тую линию магистрали подаютс  тактовые сигналы 20, по которым команда 19 вводитс  в буферный регистр 7 универсального интерфейса 6.Далее команда по шине 21 поступает в дешифратор 15. По окончании команды контроллер 9 выдает по щестой линии магистрали сигнал 22 управлени , по . которому устройство 8 управлени  формирует сигнал 23 дешифрации команды. Дешифрированна  команда поступает через один из выходов 24 в каротажно устройство 16 или 17. Одновременно из устройства 8 управлени  в каротажное устройство 16 и 17 поступает сигнал 25 разрешени  работы.

В случае опроса каротажного устройства, содержащего зонд акустического каротажа, возбуждаютс  излучатели акустического сигнала, и волнова  картина 26 через трансфор.тматор поступает на первую и вторую линии магистрали.

Если каротажное устройство содержит зонд ПС, то аналоговый информационный сигнал 27 поступает через коммутирук ций элемент 5 в третью линию магистрали. Если же каротажна  информаци  оцифровываетс  в самом каротажном устройстве „ то она в цифровом виде подаетс  по шине 28 в буферный регистр 7.

В любом случае после окончани  работы каротажного устройства по линии 29 поступает в устройство 8 упралени  сигнал 30 готовности.

Устройство управлени  по сигналу 30 готовности формирует сигнал 31 записи информации в буферный регистр 7, а также транслирует готовность в четвертую линию магистрали и сбрасывает сигнал 25 разрешени  работы .

Контроллер 9 по получении сигнала 30 готовности подает в п тую линию магистрали тактовые сигналы 20, при помощи которых информаци  из буферного регистра 7 универсального интерфейса 6 выводитс  в четвертую линию магистрали и поступает через контроллер 9 в модем 10, откуда в кодированном виде подаетс  на первую и вторую жилы каротажного кабел .

7

При по.ступлении следующей команды из каротажного кабел  контроллер модул  управлеии-  сбрасывает сигнал 22 управлени  на шестой линии магистрали в О и подготавливает универсальные интерфейсы 6 к приему этой команды,

Предлагаема  телеметрическа  система рассчитана в.первую очередь дл  исследовани  нефт ных и газовых скважин юдyль.нoй аппаратурой , содержащей большое число дат- чиков и общий охранный кожух. 1е1Я J8 18

JLJL

1229958

леспстема может быть применена в качестве унифицированной дл  аппаратурных комплексов, ориентированных на исследование нефт ных, га5 зовых, рудных и угольных скважин.

Технико-экономическа  эффективность при внедрении предпагаемой телеметрической системы дости10 гаетс  путем унификации скважинной аппаратуры, сокращени  затрат на разработку отдельных модулей и модульных приборов.

отодность. Такт Упцабмние Земл  нные

Claims (1)

1. ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КАРОТАЖА СКВАЖИН, состоящая из наземной и скважинной частей, соединенных каротажным кабелем, в наземную часть которой входят контроллер и модем, а в скважинную часть - контроллер, модем, интерфейсные схемы, измерительные модули и приборная магистраль для передачи информации и напряжения питания, отличающаяся тем,· что, с целью расширения функциональных возможностей телеметрической системы, три линии приборной магистрали с одной сторо- . ны подключены к трем жилам каротажного кабеля, а с другой стороны две линии магистрали подключены к интерфейсным схемам через симметричный трансформатор или дроссель, а третья линия через коммутирующий элемент подключена к модулям, содержащим датчик собственной поляризации (ПС) ' или электромеханические устройства, g к четвертой линии магистрали подключены выход команд и вход данных скважинного контроллера и входы команд, выхода данных и сигнала Готовность интерфейсных схем, пятая и шестая линии магистрали подключены к соответствующим выходам Такт/'Управление скважинного контроллера и входам интерфейсных схем, а седьмая линия соединена с выходом Общий измерительных модулей.