Аппаратура, применяемая при проведении электрического каротажа

Прибор скважинный комплексного электрического каротажа К1А-723М предназначен для измерения кажущегося удельного электрического сопротивления горных пород (в дальнейшем — КС) зондами бокового каротажного зондирования (в дальнейшем БКЗ) и трехэлектродного бокового каротажа (в дальнейшем БК), потенциала самопроизвольной поляризации (в дальнейшем ПС), удельного электрического сопротивления промывочной жидкости (в дальнейшем — Р_с), кажущейся электрической проводимости горных пород (в дальнейшем — УЭП) зондом индукционного каротажа (в дальнейшем — ИК).

Прибор рассчитан на работу совместно со следующими изделиями:

• 1) каротажными станциями, оснащенными системой «АЯКС»;
• 2) модулем сопряжения с системой «АЯКС»;
• 3) трехжильным бронированным каротажным кабелем марки КГ3−70−180 длиной 3000…5000 м, оснащенным кабельным наконечником;
• 4) каротажным генератором типа П4507 или УГ-1.

В приборе применена телеизмерительная система ТИС с время-импульсной модуляцией сигнала и временным разделением каналов.

Цикл состоит из 28 измерительных каналов и нулевого (служебного) канала.

В нулевом канале передается сигнал контроля тока питания скважинного прибора.

Каналы 1,2,3 занимает блок ИК. В первом канале передается сигнал зонда ИК, во втором — сигнал нулевого уровня зонда ИК, в третьем — стандарт сигнал, соответствующий показанию зонда индукционного каротажа, равному 100 мСм/м.

Блок БК-БКЗ занимает каналы 4…28, которые распределены между грубым и чувствительным трактами усиления. Усиление чувствительного тракта в десять раз выше грубого. Поэтому там, где сигналы одного и того же зонда передаются по двум трактам одновременно, диапазон измерения и значения стандарт-сигнала для грубого канала в 10 раз больше, чем для чувствительного. Это касается всех зондов электрического каротажа за исключением резистивиметра, сигнал которого занимает только один канал грубого тракта.

Каналы 9,15,16,28 предназначены для передачи опорных сигналов блока БК-БКЗ в следующей последовательности:

• 9 канал — стандарт сигнал грубого тракта;
• 15 канал — нуль грубого тракта;
• 16 канал — нуль чувствительного тракта;
• 28 канал — стандарт-сигнал чувствительного тракта.

Измерение КС зондом БК осуществляется путем раздельного измерения и передачи тока центрального электрода I_0БК (4 и 5 каналы) и потенциал экранного электрода U_эБК (6 и 7 каналы).

Диапазоны измерений для зондов A8.0M1.0N, A4.0M0.5N, A2.0M0.5N, N0.5M2.0A, A1.0M0.1N — от 0,2 до 5000 Ом· м.

Для зондов A0.4M0.1N, N11M0.5 — от 0,2 до 1000 Ом· м.

Для зонда БК — от 0,2 до 10 000 Ом· м.

Для зонда ИК — от 10 до 2500 мСм/м.

Для резистивиметра — от 0,05 до 5 Ом· м.

Для сигнала ПС — от -0,5 до +0,5 В.

Технические характеристики прибора приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Технические характеристики прибора К1А-723М.

Точка записи зондов (рис. 2.1.):

A8.0M1.0N — 14,50 м.

A4.0M0.5N — 10,25 м.

A2.0M0.5N — 14,75 м.

N0.5 M2.0A — 10,25 м.

A1.0M0.1N — 13,55 м.

A0.4M0.1N — 12,95 м.

N11.0 M0.5A — 12,25 м Резистивиметр — 6,00 м БК — 17,68 м ИК — 19,67 м ПС — 15,75 м Параметры тока питания скважинного прибора:

• 1) действующее значение тока зондов электрического каротажа 400±40 мА;
• 2) частота — 400±5 Гц.

Скорость каротажа — 2000 м/ч.

Прибор состоит из следующих конструктивно законченных блоков (рис. 2.2):

• — блока ИК, выполненного на общем шасси с ТИС,
• -блока БК-БКЗ, а также гибкого зонда с размещенными на нем питающими и измерительными электродами.

В верхней части гибкий зонд заканчивается стандартным герморазъемом для подсоединения к геофизическому каротажному кабелю.

На рис. 2.3. и граф.прил.№ 2 приведена функциональная схема прибора.

Телесистема обеспечивает питание прибора, синхронизацию работы его схемы, модуляцию и передачу по первой жиле кабеля сигналов блоков БК-БКЗ и ИК.

Блок БКЗ обеспечивает питание зондовых установок, приём, усиление, согласование со входом ТИС сигналов от зондов БК-БКЗ Блок ИК осуществляет питание зондовой установки ИК, прием, усиление и согласование со входом ТИС сигнала зонда ИК.

При проведении измерений ток питания скважинного прибора подаётся по первой жиле кабеля и оплётке кабеля. Ток питания — переменный, частота — 400Гц, сила тока — 400мА. Ток питания поступает в блок БК-БКЗ, блок ТИС и блок ИК.

Питание токовых электродов А₁, А₂, А_э поступает для питания зондов БК-БКЗ. Измеряемые сигналы, поступающие с зондов БК и БКЗ, поступают в блок БК-БКЗ, который обеспечивает питание зондов, приём, усиление, согласование с входом ТИС сигналов от зондов. Измеряемые сигналы с блока БК-БКЗ поступают на вход блока ТИС.

Питание зонда ИК происходит от блока ИК, а измеряемый сигнал поступает в блок ИК, где происходит усиление сигнала и согласование со входом телеизмерительной системы (ТИС). С выхода блока ИК измеряемый сигнал поступает на вход блока ТИС. С выхода блока ТИС измеряемые сигналы зондов БК-БКЗ и ИК во времяимпульсной модуляции по первой жиле и оплётке кабеля поступает на поверхность. В скважинном приборе также имеется возможность включать нуль-сигнал и стандарт сигнал.

На рис. 2.13. приведена функциональная схема блока ТИС. Схема содержит дроссель L1, трансформаторы Тр1, Тр2, источник питания ИП, формирователь синхронизирующих сигналов Ф, счетчик Сч, модулятор, усилитель-формирователь УФ.

В состав модулятора входят сумматор, два амплитудных детектора АД1 и АД2, формирователь пилообразного напряжения ФП, компаратор К, запоминающее устройство ЗП, ключи К=, К~, К₀. Кроме того модулятор содержит два источника опорного напряжения на стабилитронах У1 и У2. Прочие элементы носят вспомогательный характер и на функциональной схеме не показаны.

Схема ТИС работает следующим образом.

Ток питания прибора I_п 0,4А, 400 Гц последовательно проходит через дроссель L1, трансформатор питания Тр1, трансформатор Тр2 и далее на блок БК-БКЗ.

Выходные обмотки Тр1 поступают на схему ИП, который вырабатывает стабилизированные уровни питания ±12 В, 24 В, 50 В, 6 В.

С выходных обмоток Тр2 синусоидальные напряжения поступают на модулятор и формирователь, который вырабатывает серии импульсов, синхронные с частотой тока питания, необходимые для управления модулятором и работы счетчика. Состояние счётчика определяет номер текущего канала прибора, подключённого ко входу ТИС.

Модулятор блока ТИС обеспечивает преобразование сигналов, поочерёдно поступающих на вход в широтно-модулированный сигнал. При этом возможны следующие режимы преобразования.

Первый режим — преобразование сигнала напряжения переменного тока частотой 400 Гц, синхронного с током питания зондовых установок БК-БКЗ. В этом режиме сигнал, поступающий на вход модулятора, представляет собой фрагмент синусоидального напряжения длительностью в один период.

Начало и конец фрагмента расположены на максимальных значениях положительных полуволн. Преобразование напряжения в интервал времени основано на сравнении уровня напряжения на выходе запоминающего устройства с пилообразно изменяющимся напряжением на выходе формирователя ФП. Сравнение происходит с помощью компаратор К. При этом схема обеспечивает линейное преобразование амплитуды сигнала в интервал времени, причем коэффициент преобразования, а также начальное значение интервала, соответствующее нулевому уровню преобразуемого сигнала, не зависят от тока питания I_п.

Второй режим работы модулятора ТИС предназначен для преобразования сигнала напряжения постоянного тока (не связанного с током питания скважинного прибора). Включение этого режима осуществляется подачей логического сигнала ИК=1. Отличие этого режима от описанного выше состоит в том, что на вход сумматора в качестве сигнала нулевого уровня подается напряжение не от обмотки Тр2, а через ключ К~ от источника постоянного напряжения на У2. Напряжение питания цепи заряда конденсатора ФП в этом случае осуществляется через ключ К~ с опорного стабилитрона У1. [9].

Рис. 2.4 Функциональная схема блок ТИС.