Устройство для импульсного радиоактивного каротажа скважин
Патент 1207296
Авторы
Классы МПК
Устройство для импульсного радиоактивного каротажа скважин
Реферат
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РАДИОАКТИВНОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН, содержащее генератор радиоактивного излучения, многоканальный блок управления, многоканальный модулятор, усилитель мощности с выходным трансформатором, каротажный кабель и n измерительных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные детектор излучения, усилитель тока и дискриминатор, причем выходы усилителя мощности подключены через выходной трансформатор соответственно к первой и второй жилам каротажного кабеля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь импульсов, в каждый измерительный канал введены последовательно соединенные формирователь фиксированного мертвого времени и укорачивающая цепь, а также демультиплексор, два триггера, мультиплексор, элемент ИЛИ, одноразрядный запоминающий блок, а каротажный кабель выполнен трехжильным, причем в каждом измерительном канале выход дискриминатора соединен с входом формирователя фиксированного мертвого времени, выход укорачивающей цепи подключен к информационному входу демультиплексора, подсоединенного управляющим входом к первому выходу блока управления, первым и вторым выходами соответственно к информационным входам первого и второго триггеров, подключенных входами сброса соответственно к второму и третьему выходам блока управления и выходами соответственно к первому и второму входам мультиплексора, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а выход - с одним входом элемента ИЛИ, подключенного другим входом к пятому выходу блока управления и выходом к первому входу одноразрядного запоминающего блока, подсоединенного вторым, третьим и четвертым входами соответственно к шестому, седьмому и девятому входам блока управления и выходом к соответствующему информационному входу модулятора, управляющий вход которого соединен с восьмым выходом блока управления, подсоединенного управляющим входом к первому выходу формирователя импульсов, второй выход и вход которого подключены соответственно к входу генератора радиоактивного излучения и третьей жиле каротажного кабеля, а выходы модулятора соединены с соответствующими входами усилителя мощности.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок регулируемой задержки, подключенный входом к первому выходу формирователя импульсов и выходом к управляющему входу блока управления. Изобретение относится к области геофизического исследования скважин в нефтегазовой и рудной геофизике, а именно к скважинной ядерно-физической аппаратуре с использованием генераторов нейтронов иди гамма-квантов. Целью изобретения является повышение точности измерения при импульсном радиоактивном каротаже скважин. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 функциональная схема блока управления; на фиг.3 временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство для импульсного радиоактивного каротажа скважин содержит генератор 1 радиоактивного излучения (нейтронов или гамма-квантов), n измерительных каналов 21,2n, каждый из которых состоит из последовательно соединенных детектора 3 излучения, усилителя 4 тока, дискриминатора 5, формирователя 6 фиксированного мертвого времени и укорачивающей цепи 7, а также из демультиплексора 8, двух триггеров 9 и 10, мультиплексора 11, элемента ИЛИ 12 и одноразрядного запоминающего блока 13, а также многоканальный модулятор 14, усилитель 15 мощности с выходным трансформатором 16, многоканальный блок 7 управления, трехжильный каротажный кабель 18, блок 19 регулируемой задержки и формирователь 20 импульсов. Блок управления имеет выходы 21-33 и содержит элемент ИЛИ 34, генератор 35 импульсов с кварцевой стабилизацией, делитель 36 частоты, мультиплексор 37, программный счетчик 38, счетчик 39, адреса, счетчик 40 цикла и логический элемент 41. На фиг. 3 приняты следующие обозначения сигналов: на входе 42 формирователя 20 импульсов; на выходах 43 формирователя 20 импульсов; на выходе 44 дискриминатора 5; на выходе 45 формирователя 6 фиксированного мертвого времени; на выходе 46 укорачивающей цепи 7; временные окна 47 для регистрации и вывода информации; на выходе 48 триггера 9; на выходе 49 триггера 10; на входе 50 обнуления триггера 9; на входе 51 обнуления триггера 10; на выходе 52 блока 17 управления, на выходе 53 (26) блока 17 управления; на выходе 54 (29) блока 17 управления; на выходе 55 (30) блока 17 управления; соответственно на выходах 56 и 57 модулятора 4; на одном выходе 58 трансформатора 16 относительно его другого выхода. Выход укорачивающей цепи 7 каждого из измерительных каналов 21,2n подключен к входу демультиплексора 8, подключенного управляющим входом к выходу 21 блока 17 управления и выходами соответственно к информационным входам триггеров 9 и 10, входы обнуления которых соединены соответственно с выходами 22 и 23 блока 17 управления и выходы с соответствующими входами мультиплексора 11, подсоединенного входом управления к выходу 24 блока 17 управления и выходом к одному входу элемента ИЛИ 12. Другой вход элемента ИЛИ 12 подключен к выходу 25 блока 17 управления, а выход элемента ИЛИ 12 соединен с информационным входом одноразрядного запоминающего блока 13, подключенного входами управления соответственно к выходам 26, 27 и 29 блока 17 управления и выходом с соответствующим информативным входом модулятора 14, подсоединенного своим управляющим входом к выходу 28 блока 17 управления и выходами к соответствующим входам усилителя 15 мощности, выходы которого через трансформатор 16 подсоединены соответственно к первой и второй жилам каротажного кабеля 18, третья жила которого соединена с входом формирователя 20 импульсов, подключенного одним выходом и управляющему входу блока 17 управления через блок 19 регулируемой задержки и другим выходом с управляющим входом генератора 1 радиоактивного излучения. Элемент ИЛИ 34, один вход которого является управляющим входом блока 17 управления, подключен другим входом к одному выходу счетчика 40 цикла, соединенного с первым входом логического элемента 41, и выходом к управляющему входу программного счетчика 38 и синхронизирующему входу делителя 36 частоты, подсоединенного другим входом к выходу генератора 35 импульсов с кварцевой стабилизацией и выходами к соответствующим входам мультиплексора 37. Выход мультиплексора 37 подключен к информационному входу программного счетчика 38, выход которого соединен с другим входом логического элемента 41 и входом счетчика 39 адреса, один выход которого подключен к выходу 27 блока 17 управления, другой к входу счетчика 40 цикла, другой выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора 37, а выходы логического элемента 41 являются соответствующими выходами блока 17 управления. Генератор 35 импульсов с кварцевой стабилизацией генерирует непрерывную последовательность импульсов, частота которых делится делителем 36 частоты. Мультиплексор 37 управляется счетчиком 40 цикла и обеспечивает подачу импульсов на программный счетчик 38 с частотой f1 в режиме записи (измерения) и f2 в режиме считывания (вывода). Программный счетчик 38 обеспечивает получение последовательности импульсов (с периодом t или ts), в зависимости от режима работы устройства для формирования временных окон или интервалов вывода и необходимых последовательностей и определенными временными соотношениями для управления работой одноразрядного запоминающего блока 13. Счетчик 39 адреса осуществляет счет временных окон, начиная от маркерного импульса, выдачу кода адреса на одноразрядный запоминающий блок 13 как при записи, так и при считывании информации. Счетчиком 40 цикла производится выбор режима работы устройства, выбор номера соответствующего измерительного канала l1, ln, из которого выводится информация. Логический элемент 41 обеспечивает получение требуемых последовательностей импульсов по сигналам от программного счетчика 38, счетчика 39 адреса и счетчика 40 цикла. Через элемент ИЛИ 34 при изменении режима работы производится обнуление делителя 36 частоты и программного счетчика 38 для обеспечения нормального функционирования блока 17 управления при наличии ненулевой задержки распространения сигнала в схемах асинхронных многоразрядных счетчиков. Устройство работает следующим образом. На вход формирователя 20 импульсов поступает импульс запуска по третьей жиле каротажного кабеля 18 от наземной аппаратуры. В формирователе 20 импульсов происходит привязка к переднему фронту импульса запуска и полученный на его выходе импульс поступает на генератор 1 радиоактивного излучения и одновременно на управляющий вход блока 17 управления, приводя его в исходное состояние, задает время начала работы всего устройства и переводит его в режим записи. Генератор 1 радиоактивного излучения излучает частицы в среду, регистрируемые детектором 3 излучения, импульс тока с выхода которого усиливается в усилителе 4 тока. Дискриминатор 5 производит амплитудную дискриминацию сигнала для отсечки от шумовых импульсов или от частиц требуемой энергии. Далее сигнал поступает на формирователь 6 фиксированного мертвого времени, обеспечивающий мертвое время непродлевающегося типа длительностью tмв и минимальное, близкое к нулю время восстановления, что позволяет достаточно проводить восстановление истинной функции распределения при небольшом уровне (5-20%) просчетов. Укорачивающая цепь 17 выделяет передний фронт импульса, поступающего от формирователя 6 фиксированного мертвого времени. С выхода укорачивающей цепи 7 сигнал поступает на демультиплексор 8, который по сигналу с выхода 21 блока 17 управления переключает сигнал на первый выход или на второй выход. Уменьшение аппаратурных затрат достигается использованием одноразрядного запоминающего блока 13, а следовательно, необходимо обеспечить регистрацию не более одного импульса в каждом коротком временном окне t. Для обеспечения максимально возможной в этом случае скорости счета, необходимо выполнение условия t tмв. С выходов триггеров 9 и 10 сигналы через мультиплексор 11 и элемент ИЛИ 12 поступают на вход одноразрядного запоминающего блока 13. Во временное окно с номером n сигнал поступает с первого выхода демультиплексора 8 на информационный вход триггера 9. В триггере 10 хранится информация, соответствующая временному окну с номером (n-1). Выход триггера 10 подключен через мультиплексор 11 к одному входу элемента ИЛИ 12, и в одноразрядный запоминающий блок 13 производится запись состояния триггера 10. В конце этого же временного окна по окончании цикла записи информации во временном окне производится сброс триггера 10 сигналом с выхода 22 блока 17 управления в нулевое (исходное) состояние. В следующее (n+1) окно состояния триггеров 9 и 10 изменяются, производится запись информации в триггер 10, а с триггера 9 производится считывание информации, соответствующей окну с номером n, и запись ее в одноразрядный блок 13 с адресом (n+1). Далее блок 17 управления переводит однорозрядные запоминающие блоки 13 всех n измерительных каналов в режим считывания, и вся информация считывается с меньшей частотой для улучшения условий ее передачи по каротажному кабелю 18. Причем считывание происходит сначала из одноразрядного запоминающего блока 13 первого измерительного канала 2n, затем второго 22 и так далее, соответственно подачей сигнала с выходов 29 и следующих выходов блок 17 управления. Время вывода Твыв КNtв. Максимальное число используемых измерительных каналов 2 Кмакс, может быть определено из соотношения Kмакс где Tг= период генерации импульсов излучения; ts время передачи одиночного символа сообщения (содержимого одного временного окна); [. целая часть числа. С выходов измерительных каналов 21,2n сигналы поступают через многоканальный модулятор 14, например фазовый или амплитудный, усилитель 15 мощности и трансформатор 16 в каротажный кабель 18. Для обеспечения качественной передачи сигнала по каротажному кабелю 18 необходимо обеспечить сбалансированность сигнала по постоянной составляющей на выходе трансформатора 16. Синхронизация при передаче осуществляется стартовым импульсом, предшествующим передаче информационных импульсов. Это обеспечивается записью "1" в адрес с номером "0" во всех одноразрядных запоминающих блоках 13. Запись "1" в ячейку с этим адресом производится подачей уровня логической "1" на второй вход элемента ИЛИ 12 во временное окно с номером "0" относительно импульса маркера. Таким образом, начало приема информации в наземной аппаратуре определяется сигналом, соответствующим логической "1", а затем производится прием зарегистрированной информации скважинным временным анализатором. Начало передачи информации со следующего измерительного канала также синхронизируется наличием импульса логической "1", но этот синхросигнал может отличаться от предыдущих либо фазой (фиг.3), либо амплитудой. Анализ временного распределения может осуществляться, например, и серийным анализатором типа "Десна", временные окна которого должны быть увеличены пропорционально коэффициенту трансформации временного спектра, равному ts/ t, или другой аппаратурой, допускающей, например, обратное преобразование временного масштаба. В любом случае отпадает необходимость учета задержки передачи сигнала по каротажному кабелю 18 относительно импульса маркера, а соответственно, исключается погрешность измерения, связанная с этим эффектом. Таким образом, устройство позволяет записать всю функцию распределения частиц за время анализа Тан (N-1) t в коротких временных окнах в одноразрядный запоминающий блок 13 каждого измерительного канала, а затем вывести содержимое всех одноразрядных запоминающих блоков 13 с относительно невысокой частотой следования импульсов за время ТвывKNts. Использование изобретения позволяет повысить точность измерения в 2-3 раза, при этом количество используемых измерительных каналов возрастает в 3 раза, а максимальная скорость счета в 5-7 раз.
Формула изобретения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РАДИОАКТИВНОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН, содержащее генератор радиоактивного излучения, многоканальный блок управления, многоканальный модулятор, усилитель мощности с выходным трансформатором, каротажный кабель и n измерительных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные детектор излучения, усилитель тока и дискриминатор, причем выходы усилителя мощности подключены через выходной трансформатор соответственно к первой и второй жилам каротажного кабеля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь импульсов, в каждый измерительный канал введены последовательно соединенные формирователь фиксированного мертвого времени и укорачивающая цепь, а также демультиплексор, два триггера, мультиплексор, элемент ИЛИ, одноразрядный запоминающий блок, а каротажный кабель выполнен трехжильным, причем в каждом измерительном канале выход дискриминатора соединен с входом формирователя фиксированного мертвого времени, выход укорачивающей цепи подключен к информационному входу демультиплексора, подсоединенного управляющим входом к первому выходу блока управления, первым и вторым выходами соответственно к информационным входам первого и второго триггеров, подключенных входами сброса соответственно к второму и третьему выходам блока управления и выходами соответственно к первому и второму входам мультиплексора, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а выход - с одним входом элемента ИЛИ, подключенного другим входом к пятому выходу блока управления и выходом к первому входу одноразрядного запоминающего блока, подсоединенного вторым, третьим и четвертым входами соответственно к шестому, седьмому и девятому входам блока управления и выходом к соответствующему информационному входу модулятора, управляющий вход которого соединен с восьмым выходом блока управления, подсоединенного управляющим входом к первому выходу формирователя импульсов, второй выход и вход которого подключены соответственно к входу генератора радиоактивного излучения и третьей жиле каротажного кабеля, а выходы модулятора соединены с соответствующими входами усилителя мощности. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок регулируемой задержки, подключенный входом к первому выходу формирователя импульсов и выходом к управляющему входу блока управления.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000