Автоматические каротажные станции с фотозаписью

Принципиальная упрощенная схема работы автоматической каротажной станции (при записи кривой КС) показана на рис. 10. Для питания линии А В в ней применяется электромашинный усилитель ЭМУ, работающий в режиме генератора переменного тока с независимым возбуждением. Питание на управляющую обмотку ОВ ЭМУ поступает от электронного генератора Г. Сопротивление R_с предназначено для стабилизации тока на выходе ЭМУ. В генераторе имеется регулятор для установки оптимального режима стабилизации, с помощью которого устанавливается необходимая величина стабилизированного тока. Синусоидальное напряжение частотой 6-8 Гц через трансформатор Tp1 поступает на линию АВ. Миллиамперметр мА служит для контроля силы тока, а R₀ - контрольный шунт для точного измерения силы тока в линии АВ. Переменное синусоидальное напряжение, возникающее на электродах MN, -через разделительную емкость С1 (не пропускающую DU_ПС) делитель напряжения R и фильтр промышленной частоты Ф поступает на первичную обмотку трансформатора Тр2. Вторичная обмотка подключена к точкам а и б подвижного контакта Р1—1 поляризованного реле Р1. Управляющая обмотка поляризованного реле питается синусоидальным током, который образуется за счет падения напряжения "на сопротивлении R_ф, установленном в линии АВ. Благодаря этому подвижной контакт реле Р1—1 через каждый полупериод изменения Синусоидального тока замыкается поочередно то с правым, то с левым контактами а и б. В результате этого через точки ги всхемы в измерительный канал поступает пульсирующий ток одного направления. На входе измерительного канала стоит фильтр низкой частоты для уменьшения

Рис. 10. Принципиальная схема каротажной станции с фотозаписью при регистрации кривой КС

величины пульсации выпрямленного тока. Сигналы записываются регистрирующим прибором РП.

Для подстройки фаз переключения реле Р1 и измеряемого сигнала служит фазовращатель, состоящий из конденсатора С2 и переменного сопротивления R2. С помощью этого узла схемы устанавливаются такие моменты подключения подвижного контакта к точкам а и б, в которые меняется знак синусоидального измеряемого напряжения. Делитель напряжения R служит для изменения чувствительности измерительного канала (постоянной по напряжению), т. е. для установки масштаба записи измеряемой разности потенциалов.

Разность потенциалов DU_ПС регистрируется каналом станции ПС. В нем, в отличие от канала КС, отсутствует фазочувствительный выпрямитель и конденсатор С1. На входе этого канала установлены фильтры для подавления переменной разности потенциалов DU_КС

В схеме станции имеется градуированный компенсатор поляризации, с помощью которого можно подать в измерительную цепь градуированные величины разности потенциалов. Они дают возможность проверять постоянную по напряжению измерительных каналов (при настройке прибора), устанавливать и контролировать масштаб записи кривой ПС и других параметров на постоянном токе и, наконец, в процессе каротажа смещать (при необходимости) уровень записи на определенную известную величину.

Запись измеряемых параметров ведется с помощью зеркальных гальванометров на фотобумаге. Принцип работы гальванометра такой же, что и гальванометров электроразведочных осциллографов или сейсмического канала. Фотобумага приводится в движение от специального двигателя (обычно сельсина) синхронно с перемещением скважинного прибора.

Автоматическая каротажная станция с фотозаписью АКС-4 позволяет исследовать скважины глубиной 2-3 км; состоит она из лаборатории и подъемника, установленных на двух автомашинах. Лаборатория станции работает на трех- и семижильном кабеле. При использовании семижильного кабеля можно записывать одновременно четыре параметра.

В лабораторию входит фоторегистратор ФР-6, который имеет четыре канала записи. В первых трех каналах установлено по три гальванометра, которые записывают диаграммы в масштабах, относящихся между собой как 1:1, 1:5 и 1:25. В четвертом канале гальванометры регистрируют диаграммы, смещенные относительно друг друга. Этот канал используется для записи DU_ПС.

Запись диаграмм ведется на фотоленте шириной 200 мм, которая протягивается в масштабах глубин от 1:200 до 1:5000. Для облегчения обработки скважинного материала специальные осветители наносят на них через каждые 5 м горизонтальные линии и 30 с вертикальные марки времени, необходимые для точного контроля за скоростью подъема кабеля. На ленте отмечаются метки глубин.

Электромашинный усилитель станции может работать как в режиме синусоидального, так и постоянного токов. Для питания АВ постоянным током могут применяться батареи.

Одним из недостатков станции АКС-4 является возникающие нарушения работы системы гальванометров фоторегистратора от сильных толчков при переездах и непосредственно на скважине.

В лаборатории станции АКС-7 более позднего выпуска установлен тряскоустойчивый фоторегистратор типа НО13. Станция приспособлена для работы на одно-, трех- и семижильном кабелях в скважинах глубиной до 7 км. Фоторегистратор НО13 при работе с многожильным кабелем может регистрировать одновременно пять параметров или два параметра в двух масштабах глубин. Характерной особенностью лаборатории станции является наличие в ней унифицированного источника питания (УИПК), с помощью которого осуществляется питание всех измерительных электрических цепей блоков и панелей.

Измерительная аппаратура и подъемник станции АКС-1/1,0-3 (СК-1) смонтированы на одной автомашине. Станция предназначена для исследований нефтяных, угольных и рудных скважин глубиной до 2000 м (на одножильном кабеле), до 1500 м (на трехжильном кабеле), до 1000 м (на семижильном кабеле). С ее помощью можно выполнять практически все виды геофизических исследований. На базе серийных каротажных станций с фотозаписью разработана для исследований в труднодоступных районах переносная станция АКСП-65. Она состоит из отдельных блоков весом не более 45. кг и предназначена для исследования скважин глубиной до 4 км на трехжильном кабеле. Станция позволяет выполнять электрический и радиоактивный каротаж, резистивиметрию, термометрию, кавернометрию и инклинометрию, а также измерение с микрозондами.

В станции АКСП-65 для записи измеряемых сигналов применяется трехканальный фоторегистратор НО17. Первые два канала предназначены для регистрации как переменной, так и постоянной составляющих. Они имеют соответственно 3 и 2 гальванометра, каждый последующий из которых записывает кривые в масштабе в пять раз более мелком по сравнению с предыдущим. Третий канал содержит один гальванометр и предназначен для записи кривой ПС. При одновременной регистрации кривых КС и ПС применяется релейный пульсатор, преобразующий постоянный ток в переменный с частотой от 6 до 25 Гц и синхронно выпрямляющий измеряемую разность потенциалов Д^/кс перед входом в канал осциллографа. Синхронизация включения контактов релейного пульсатора в токовой и измерительной цепях проводится с помощью электронного генератора соответствующей частоты (от 6 до 25 Гц), от которого питаются обмотки токовых и измерительных реле.

2. Комплексные автоматические каротажные станции с потенциометрической записью

Наиболее широкое распространение среди станций указан ного типа получила автоматическая электронная каротажная станция АЭКС-900 (1500). Цифры, стоящие в названии, указывают максимальную глубину изучаемых скважин. Станция выпускается в двух вариантах: для глубин 900 и 1500 м и работает на трехжильном кабеле. Такие глубины характерны для скважин

рудных и угольных месторождений.

Аппаратура станции размещена в кузове одной автомашины: в передней части, установлен аппаратурный стенд, в задней - спуско-подъемное устройство.

Аппаратурный стенд станции состоит из двухканального электронного потенциометра ПАСК-8 (потенциометр автоматический самопишущий каротажный), пульсаторно-токовой панели, панели радиоактивного каротажа и вспомогательных панелей. Схема принципа работы электронного потенциометра изображена на рис. 11. Измерение - поступающей на' вход разности потенциалов DU_MN ведется путем сравнения ее с компенсирующей величиной DU_K на реохорде Р. Компенсирующая разность потенциалов DU_K подается на реохорд от элемента Э. Измеряемая разность потенциалов поступает на участок реохорда l, величина которого определяется положением подвижного контакта 0. Величины DU_K и DU_MNпротивоположны по знаку. Величина DU_K при перемещении ползунка О по реохорду будет изменяться. При перемещении ползунка вправо DU_K уменьшается, при движении ползунка влево DU_Kувеличивается. Ползунок О перемещается реверсивным двигателем Д. Если DU_K¹DU_MN, то имеющаяся разность напряжений, пройдя через усилитель У, приведет во вращение электродвигатель Д.

Рис. 11. Принцип работы электронного каротажного потенциометра

Последний передвигает ползунок О, изменяя тем самым величину DU_K до тех пор, пока она не сравняется с измеряемой разностью потенциалов. С ползунком реохорда скреплено перо, которое записывает на движущейся ленте диаграмму изменения величины DU_MNПереключатель П1 позволяет менять чувствительность реохорда. В замкнутом положении П1 параллельно реохорду подключается сопротивление R3, следовательно, величина тока компенсации, протекающего через реохорд, уменьшится, это приведет к снижению предела измерения DU_MN, т. е. к повышению чувствительности измерительного канала в 5 раз.

Плавная регулировка чувствительности осуществляется реостатом R1, меняя величину которого, можно изменять величину тока компенсации в цепи реохорда. С помощью переключателя П2 дополнительное сопротивление R4 может быть подключено к участку реохорда а. Это уменьшает чувствительность участка б примерно в 5 раз по сравнению с чувствительностью участка а, что позволяет записывать на ленте изменение разности потенциалов в большом диапазоне.

В каротажном потенциометре типа ПАСК длина основного а и дополнительного б участков реохорда равна соответственно 8 и 6,4см. Постоянная по напряжению (чувствительность) реохорда с помощью переключателя П1 может быть установлена 2,5 и 12,5 мВ/см, а на участке б реохорда (при замыкании ключа П2) — 12,5 и 62,5 иВ/ем. Отмеченные величины с помощью реостата R1 (реостат «умножить») могут быть уменьшены в 1,1^-5 раз. Настройку чувствительности потенциометра выполняют путем изменения тока в контуре с помощью реостата R2 («нормализация»).

В потенциометре установлены градуированный и обычный компенсаторы поляризации (ГКП и КП). С помощью ГКП в измерительный канал можно подать градуированные величины разности потенциалов от 0,5 до 499,5 мВ ступенями через 0,5; 5 и 50 мВ.

Запись на лентах ведется с помощью карандашей в масштабах глубин от 1:20 до 1:5000. Включение измерительных каналов потенциометра может осуществляться по последовательной или параллельной схемам.

3. Аппаратура для регистрации скважинных сигналов в двоично-цифровом коде

Аппаратура для регистрации геофизических сигналов в двоично-цифровом коде дает возможность вводить полученную информацию в ЭВМ с целью ускорения и автоматизации ее обработки.

Аппаратура «Север», предназначенная для скважинных и других исследований, состоит (рис. 12) из усилителей 2а-г, аналого-цифрового преобразователя 4, блока графической записи, шагового накопителя на магнитной ленте 5 и модулятора 6. Она работает в трех режимах: «регистрация», «передача» и «ввод информации в память ЭВМ».

В режиме, «регистрация» сигналы со скважинных датчиков 1а-1г поступают на вход усилителей 2а-2г и после усиления передаются на вход 4-х канального аналого-цифрового преобразователя 4. Преобразователь последовательно «опрашивает» выходы усилителей 2а-2г и преобразует поступающие с них напряжения в импульсы двоичного восьмиразрядного кода. Полученные импульсы двоичных чисел каждого цикла опроса передаются одновременно на блок графической записи 3 и шаговый накопитель 5.

В блоке 3 импульсы регистрируются на электрохимической бумаге в виде последовательных точек, образующих графики изменение измеряемых сигналов в процессе каротажа. Бумага протягивается синхронно с перемещением скважинных приборов. В шаговом накопителе импульсы двоичных чисел записываются на магнитной ленте одновременно с синхроимпульсами датчика глубин 1д. Путем изменения частоты синхроимпульсов опрос усилителей может осуществляться через определенные интервалы глубин: 1,-25; 2,5; 5; 10; 20; 40; 80 и 160 см при максимальной скорости подъема скважинных приборов 5000 м/ч.

Ввод информации в ЭВМ проводится или непосредственно с магнитной ленты шагового накопителя 5 (в режиме «ввод») или через модулятор 6 и канал связи (радио-, телефонный канал или радиорелейная линия) на ЭВМ пункта обработки.

Пункт измерений

Пункт обработки

Рис. 12., Блок-схема автоматической каротажной станции с цифровой магнитной записью

На пункте обработки с выхода демодулятора 7 импульсы, двоичных чисел подаются на шаговый накопитель 8, где регистрируются на магнитной ленте. С выхода шагового накопителя импульсы вводятся в блок оперативной памяти 9 ЭВМ для обработки или на блок графической записи 10 для преобразования импульсов в графическую форму для контроля качества принятой информации.