|
Название групп методов
|
Название методов
|
|
Электрические
|
метод естественной поляризации (ПС)
|
|
методы токового каротажа, скользящих контактов (МСК)
|
|
метод кажущихся сопротивлений (КС), боковое каротажное
зондирование (БКЗ) и др.
|
|
резистивиметрия
|
|
метод вызванных потенциалов (ВП)
|
|
индуктивный метод (ИМ)
|
|
диэлектрический метод (ДМ)
|
|
Ядерные
|
гамма-метод (ГМ) или гамма-каротаж (ГК)
|
|
гамма-гамма-метод (ГГМ) или гамма-гамма-каротаж (ГГК)
|
|
нейтронный гамма-метод (НГМ) или каротаж (НГК)
|
|
нейтрон-нейтронный метод (ННМ) или каротаж (ННК)
|
|
Термические
|
метод естественного теплового поля (МЕТ)
|
|
метод искусственного теплового поля (МИТ)
|
|
Сейсмоакустические
|
метод акустического каротажа
|
|
сейсмический каротаж
|
|
Магнитные
|
метод естественного магнитного поля
|
|
метод искусственного магнитного поля
|
Электрические методы
Включают в себя каротаж сопротивлений: кажущегося сопротивления (КС) -
измерение удельного сопротивления горных пород; боковой каротаж (БК) -
разновидность КС экранированными электродами и их микрозондовые модификации КС
МЗ и БК МЗ. Применяются различные виды токовых каротажей ТК. К электрическим
методам так же можно отнести индукционный каротаж ИК-измерение удельной
проводимости горных пород при помощи катушек индуктивности. Метод измерения и
интерпретации естественных электрических потенциалов горных пород в скважинах
или каротаж методом самопроизвольной поляризации (ПС).
Электрический каротаж нефокусированными зондами
Электрический каротаж нефокусированными зондами получил название метода
кажущегося сопротивления (КС). Обычно зонды КС трехэлектродные. Четвёртый
электрод заземляют на поверхности. Два электрода, обозначаемые буквами А и В,
соединяют с генератором тока, два других - М и N - включают на вход измерителя
разности потенциалов. Иногда в скважину помещают все четыре электрода или
только два А и М. Электроды А и В питают переменным током низкой частоты, что
позволяет исключить влияние на измеряемый сигнал постоянных или медленно
меняющихся потенциалов электрохимического происхождения. Поскольку диапазон
частот, применяемых в методе КС, как и в других электрических методах, не
превышает нескольких сотен герц, теория метода базируется на законах
постоянного тока.
Существуют следующие модификации метода КС: вертикальное профилирование
одиночными зондами, боковое каротажное зондирование, микрозондирование,
резистивиметрия. Две первые модификации можно называть макро-, две последние
микромодификациями. Условно к макромодификациям метода КС относят так же
токовый каротаж.
Прямая задача метода КС требует найти связь между известными параметрами
породы скважины, источников тока и измеряемыми значениями напряжения. Для
решения этой задачи применяют аналитические методы, методы физического и
математического моделирования.
Обработка диаграмм может включать нормировку данных, приведение их к определённой
системе отсчёта, статистическую обработку с оценкой доверительных интервалов,
фильтрацию, приведение результатов к определённым глубинам, устранение
аппаратурных помех и т. д. Важным этапом обработки является нахождение границ
пластов и снятие показаний с диаграмм. Геофизическая задача заключается в
определении искомых физических параметров на основе решения обратной задачи
данного метода. Геологическая интерпретация заключается в определении
геологических характеристик разреза.
Выше указывалось, что существуют две макромодификации метода КС:
вертикальное профилирование одиночными зондами и БКЗ. Измеряемое одиночными
зондами УЭС в общем случае кажущееся. Поэтому вертикальное профилирование
применяют для нахождения границ пластов, а в благоприятных случаях для
литологического расчленения разрезов, выявления нефтегазовых или водонасыщенных
коллекторов, отложений угля, руд и других полезных ископаемых, отличающихся по
своему удельному сопротивлению от вмещающих пород. Для определения
количественных характеристик - коэффициентов пористости, нефтегазонасыщенности,
зольности и т. д. - используют результаты геофизической интерпретации данных
БКЗ и уточненные для конкретных отложений петрофизические зависимости. Методика
БКЗ позволяет так же выяснить, проницаем ли пласт по факту наличия или
отсутствия у него зоны проникновения.
Существуют две микромодификации метода КС - микрозондирование и
резистивиметрия. Микрозондирование (МКЗ) состоит в детальном исследовании
ближней зоны потенциал- и градиент-зондами существенно меньшей длины, чем при
макромодификациях метода КС. Данные микрозондирования служат для детального
расчленения разрезов скважин, уточнения границ и выделения тонких прослоев.
Ризистивиметрия служит для определения удельного сопротивления промывочной
жидкости. Её выполняют градиент-зондами столь малой длины - резистивиметрами,
что влиянием стенок скважины можно пренебречь.
Методы электрического каротажа с фокусированными зондами
Влияние скважины и вмещающих пород может быть в значительной степени преодолено
за счёт применения фокусированных зондов. Метод, основанный на применении
зондов с фокусированной системой питающих электродов, называют боковым
каротажем (БК). Существуют его 7-ми, 9-ти и 3-х электродные модификации.
Семиэлектродные зонды предназначены преимущественно для изучения неизменной
части пласта. Наряду с этим существуют 9-ти электродные зонды, предназначенные
для изучения зоны проникновения. Трудности создания сложных электронных
устройств в ограниченных габаритах скважинного прибора привели к
распространению трехэлектродных зондов БК, не требующих применения
автоматических компенсаторов и управляемых генераторов.
Боковой микрокаротаж (БМК) основан на применении микрозондов с
фокусировкой тока. Показания зондов БМК менее искажены влиянием глинистой корки
и промывочной жидкости (ПЖ). Скважинные приборы, содержащие несколько
расположенных по окружности прижимных устройств, на каждом из которых размещен
зонд БМК, называют пластовыми наклономерами. По вертикальному сдвигу диаграмм,
зарегистрированных с помощью входящих в наклономер зондов, можно оценить наклон
пласта, а по показаниям встроенного в скважинный прибор инклинометра - азимут
угла падения.
Задачи, решаемые методом БК, связаны с его высокой разрешающей
способностью по вертикали и возможностью получения удовлетворительных
результатов при больших отношениях сопротивления породы к сопротивлению
бурового раствора. В благоприятных условиях метод БК позволяет осуществить
детальное расчленение разреза, оценить его литологию, выделить пласты-коллекторы,
определить их коллекторские свойства. При отсутствии зоны проникновения или
понижающей зоне эффективность БК значительно выше, чем у метода КС.
Ядерно-геофизические методы
К ним относятся различные виды каротажа основанные на изучении
естественного гамма-излучения и взаимодействия вещества горной породы с
наведенным ионизирующим излучением.
· Гамма-каротаж (ГК) - один из методов исследований скважин
радиоактивными методами. ГК исследует естественную радиоактивность горных пород
по стволу скважин.
· Нейтронный каротаж. Сущность нейтронных методов каротажа
сводится к облучению горных пород нейтронами и регистрации либо, вторичного
гамма-излучения возникающего при радиационном захвате нейтрона ядром вещества
породы - метод НГК (нейтронный гамма-каротаж), либо потока нейтронов первичного
излучения дошедших до детектора-методы ННК (нейтрон-нейтронный каротаж). Оба
метода можно использовать при определении водородосодержания в породе, её
пористости.
· Гамма-гамма каротаж (ГГК) основан на измерении характеристик
гамма-излучения, возникающего при облучении горных пород внешними источниками
гамма-излучения.
Акустический каротаж
Акустическим каротажем (АК) называют методы изучения свойств горных пород
по измерениям в скважине характеристик упругих волн ультразвуковой (выше 20
кГц) и звуковой частоты. При АК в скважине возбуждаются упругие колебания,
которые распространяются в ней и в окружающих породах и воспринимаются
приемниками, расположенными в той же среде.
Газовый каротаж
Основан на анализе содержания в буровом растворе газообразных или летучих
углеводородов.
Термокаротаж
Измерение и интерпретация температурного режима в скважине с целью
определения целостности колонны; зон цементации и рабочих горизонтов скважины.
Производится скважинным термометром. К этому виду можно отнести и исследования
СТИ-самонагревающимся термоиндикатором, применяемым при термоиндуктивной
расходометрии.
Кавернометрия
Кавернометрия - измерения, в результате которых получают кривую изменения
диаметра буровой скважины с глубиной - кавернограмму. Кавернограммы
используются в комплексе с данными других геофизических методов для уточнения
геологического разреза скважины, дают возможность контролировать состояние
ствола скважины при бурении; выявлять интервалы, благоприятные для установки герметизирующих
устройств; определять количество цемента, необходимого для герметизации
затрубного пространства при обсадке скважины колонной труб. Для составления
кавернограмм используются каверномеры.
2. Построение графической модели комплекса ГИС
.1 Определение
физических и информативных параметров
Объектом измерения комплекса ГИС является геологическая скважина глубиной
до 5км. Скважина может быть наклонной, угол наклона от 1 до 6 град.
Задача системы состоит в сборе и обработке данных, получаемых от
скважинных приборов комплекса, а так же удаленное управление ими (телеметрия).
Таким образом, перечень физических параметров объекта измерения зависит
от приборов, входящих в состав комплекса и используемых методов ГИС.
Регистрируемыми параметрами являются: кажущееся сопротивление породы,
акустические свойства породы, диаметр скважины, глубина.
.2 Построение
модели ИИС геологического
исследования скважины
Система представляет собой связку жестко связанных между собой приборов,
соединенных с наземным оборудованием посредством трехжильного бронированного
геофизического кабеля. Связка приборов состоит из зонда бокового каротажа,
зонда акустического каротажа и профилемера-каверномера. Приборы выполнены
цилиндрической формы диаметром не более 80мм, длина комплекса не превышает 20м.
Приборы выдерживают давление 80 МПа температуру 1200С.
Обмен данными между наземным оборудованием и приборами происходит по двум
жилам геофизического кабеля с использованием биполярного фазоманипулированного
кода.
Наземное оборудование располагается в передвижной геофизической
лаборатории на базе автомобиля и включает в себя ЭВМ, регистратор данных, блок
питания зондов, глубиномер и блок управления двигателем спускоподъемного
механизма.
Питание приборов осуществляется стабилизированным переменным током 400±20
мА, 400±10 Гц по одной жиле и оплетке кабеля.
Спускоподъемный механизм располагается на вышке и представляет собой
лебедку с реверсивным двигателем, управляемым ЭВМ через блок управления
двигателем. В спускоподъемном механизме имеется запасник - бабина, на которую
намотан геофизический кабель длиной 5 км, один конец которого подключается к
комплексу приборов, другой - к наземному оборудованию.
Рисунок 1. Графическая модель ИИС
2.3 Разработка
структурной и функциональной схем ИИС
геологический скважина наземный
Система представляет собой связку приборов, подключенных параллельно к
каналу связи. Канал связи - трехжильный бронированный геофизический кабель,
связывающий между собой скважинные приборы, регистратор данных и блок питания
зондов. Структурная схема ИИС представлена на рисунке 3.
.3.1 Обмен данными
Обмен данными происходит по двум жилам геофизического кабеля с
использованием биполярного фазоманипулированного кода. Пересылка данных ведется
пакетами. Каждый пакет состоит из слов, разделенных между собой временными
интервалами. Количество слов в пакете не фиксировано и зависит от количества
передаваемых данных.
В каждом слове содержится два байта информации, таким образом, каждый
пакет данных содержит четное количество байт. В первом байте каждого пакета
записано количество передаваемых данных. Во втором байте пакета зашифрован
адрес прибора, которому адресован пакет (если передача ведется в направлении
регистратор данных - прибор) или адрес прибора, отправившего пакет (если
передача ведется в направлении прибор - регистратор данных).
Для проверки целостности данных используется контрольная сумма
циклического избыточного кода CRC.
Контрольная сумма пакета записывается в последний байт пакета и проверяется при
приеме, как регистратором данных, так и прибором. В случае несовпадения
контрольных сумм пакет данных игнорируется приемником.
Рисунок 2. Структура пакета данных.
Пакет данных адресованный прибору всегда состоит из 2-х слов, т. е. 4-х
байт: количество слов, адрес прибора, которому адресован пакет, управляющая
команда и контрольная сумма. Всего существует три управляющие команды: запрос
данных, команда «открыть рычаги», команда «закрыть рычаги». Последние две
команды используются для управления приборами, имеющими рычажные механизмы, как
например профилемер-каверномер.
Рисунок 3. Структурная схема ИИС
Каждый прибор имеет в своем составе плату телеметрии, задачей которой
является обмен данными между регистратором данных и микроконтроллером. Получив
команду от регистратора данных, плата телеметрии осуществляет проверку
контрольной суммы. Если контрольные суммы не совпадают, пакет игнорируется.
Если контрольные суммы совпадают, происходит проверка адреса прибора. Если
пакет данных адресован другом прибору, команда игнорируется, если же команда
адресована данном прибору, то 3-й байт пакета, содержащий команду, пересылается
микроконтроллеру прибора по интерфейсу UART. Скорость передачи данных по интерфейсу UART составляет 115200 бит/сек.
Если была получена команда запроса данных, то микроконтроллер отправляет
плате телеметрии результаты измерений по интерфейсу UART, после чего проводит цикл измерения с обработкой
результатов и переходит в режим ожидания следующей команды. Таким образом,
задержка между запросом данных от регистратора и ответом прибора минимальна и
не зависит от времени измерения.
Если была получена команда управления рычажным механизмом, то запускается
подпрограмма открытия или закрытия рычагов. Цикл измерения не проводится, а
данные, полученные в ходе предыдущего цикла измерения, остаются готовыми к
отправке при получении следующего запроса данных.
Получив данные от микроконтроллера, плата телеметрии рассчитывает
количество получившихся слов в пакете, приписывает адрес прибора, рассчитывает
значение контрольной суммы и отправляет пакет данных регистратору данных по
геофизическому кабелю.
.3.2 Питание приборов
Питание приборов комплекса осуществляется стабилизированным переменным
током 400±20 мА, 400±10 Гц по одной жиле и оплетке кабеля.
Каждый прибор имеет в своем составе блок питания, который формирует
необходимые уровни напряжений для работы прибора. Помимо напряжений блок
питания так же формирует синхросигнал 400 Гц, необходимый для работы некоторых
приборов, например зонда бокового каротажа.
Питающий ток формируется блоком питания зондов, который отслеживает
величину и форму выходного тока. В случае обрыва цепи срабатывает встроенная
защита, которая ограничивает выходное напряжение и сигнализирует об обрыве цепи
оператору.
.3.3 Описание функциональных блоков наземного оборудования
Спускоподъемный механизм - представляет собой лебедку, приводимую в
движение двигателем. Осуществляет спуск и подъем скважинного комплекса
приборов.
Блок управления скоростью - блок, контролирующий направление и скорость
вращения двигателя. Управляется ЭВМ.
Глубиномер - датчик числа оборотов двигателя. Учитывает направление
вращения. Выдает сигнал в ЭВМ.
Блок питания зондов - осуществляет запитывание скважинного комплекса
приборов стабилизированным переменным током 400 Гц. Управляется ЭВМ по
интерфейсу USB, выдает действующее значение тока и
напряжения.
Регистратор данных - посылает сигналы управления скважинным приборам
(запрос данных поадресно, открытие/закрытие рычагов профилемера-каверномера).
Принимает сигналы от скважинных приборов, распознает адрес прибора и передает
данные в ЭВМ для обработки.
ЭВМ - осуществляет контроль скорости спуска/подъема, связывает данные от
приборов с глубиной, отображает регистрируемые данные на графиках, сохраняет
полученные графики в цифровом формате для дальнейшего изучения и анализа.
2.3.4 Описание функциональных блоков зонда бокового каротажа
Блок питания - выдает необходимые уровни напряжений для работы
функциональных блоков прибора, преобразуя стабилизированный ток 400 Гц от блока
питания зондов.
Плата телеметрии - распознает команду, адресованную данному прибору,
передает команду микроконтроллеру по интерфейсу UART, принимает данные от микроконтроллера, передает
данные регистратору данных с присвоением адреса прибора, игнорирует команды,
адресованные другим приборам.
Микроконтроллер - обрабатывает полученную команду,
запускает/останавливает генератор, дает старт на измерение АЦП, проводит
несколько измерений, усредняет результаты измерений, передает обработанные
данные плате телеметрии.
Генератор - вырабатывает синусоидальный сигнал 400 Гц.
УМ (усилитель мощности) - усиливает сигнал генератора по току.
Датчик тока - преобразует протекающий ток в напряжение для последующего
измерения АЦП.
Генераторный электрод - является источником тока, проникающего в породу и
замыкающегося на обратный токовый электрод, которым обычно является корпус
прибора.
Измерительный электрод - расположен на известном расстоянии от
генераторного электрода между генераторным электродом и обратным токовым.
Измеряет падение напряжения в породе на известном расстоянии.
Усилители - преобразуют уровни измеряемых величин для измерения АЦП.
Фильтры - выделяют сигнал с частотой 400 Гц.
-х канальный АЦП - одновременно измеряет мгновенные значения тока
(пропорционального току напряжения), стекающего с генераторного электрода и
напряжения на измерительном электроде. Передает данные в микроконтроллер.
.3.5 Описание функциональных блоков зонда акустического каротажа
Блок питания - выдает необходимые уровни напряжений для работы
функциональных блоков прибора, преобразуя стабилизированный ток 400 Гц от блока
питания зондов.
Плата телеметрии - распознает команду, адресованную данному прибору,
передает команду микроконтроллеру по интерфейсу UART, принимает данные от микроконтроллера, передает
данные регистратору данных с присвоением адреса прибора, игнорирует команды,
адресованные другим приборам.
Микроконтроллер - обрабатывает полученную команду,
запускает/останавливает генератор, дает старт на измерение АЦП, осуществляет
измерение задержек распространения звукового сигнала в породе, измеряет
затухание сигналов, проводит несколько измерений, усредняет результаты
измерений, передает обработанные данные плате телеметрии.
Генератор - генерирует импульс заданной частоты и длительности.
Усилитель - усиливает генерируемый импульс перед излучением в породу.
Пьезоизлучатель - преобразует электрический сигнал в звуковые колебания,
излучаемые в породу.
Приемники - преобразуют звуковые колебания в упругой среде (порода) в
электрический сигнал, расположены на известных расстояниях от пьезоизлучателя.
Усилители - усиливают сигналы, полученные от приемников.
Фильтры - выделяют необходимую частоту сигнала.
-х канальный АЦП - одновременно измеряет сигналы с двух приемников,
передает данные в микроконтроллер.
2.3.6 Описание функциональных блоков профилемера-каверномера
Блок питания - выдает необходимые уровни напряжений для работы
функциональных блоков прибора, преобразуя стабилизированный ток 400 Гц от блока
питания зондов.
Плата телеметрии - распознает команду, адресованную данному прибору,
передает команду микроконтроллеру по интерфейсу UART, принимает данные от микроконтроллера, передает
данные регистратору данных с присвоением адреса прибора, игнорирует команды,
адресованные другим приборам.
Микроконтроллер - обрабатывает полученную команду, при поступлении команд
на открытие/закрытие рычагов включает двигатель в нужном направлении до момента
срабатывания концевых выключателей, переключает каналы коммутатора, дает старт
на измерение АЦП, проводит несколько измерений, усредняет результаты измерений,
передает обработанные данные плате телеметрии.
Двигатель - осуществляет раскрытие/закрытие рычагов.
Датчики - представляют собой потенциометры, движки которых механически
связаны с рычагами и передвигаются пропорционально расстоянию от оси прибора до
упирающегося конца соответствующего рычага.
Усилители - усиливают сигнал от датчика для АЦП.
Фильтры - фильтруют постоянный сигнал от высокочастотных помех,
создаваемых щетками коллекторного двигателя и помех питания 400 Гц.
Коммутатор - коммутирует 4 канала датчиков на 1 вход АЦП, управляется
микроконтроллером.
АЦП - оцифровывает значение напряжения и передает данные
микроконтроллеру.
3. ВЫБОР ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ ИИС
.1 Наземное
оборудование
.1.1 Спускоподъемный механизм
Рисунок 4. Лебедка к подъемнику каротажному ЛПК с электрическим приводом
Спускоподъемный механизм представляет собой лебедку с электрическим
приводом.
Назначение и область применения: лебёдка с электроприводом предназначена
для проведения спускоподъемных операций в процессе геофизических исследований в
газовых и нефтяных скважинах глубиной до 5000 м геофизическим кабелем (или
проволокой) различного диаметра.
Решаемые задачи: обеспечение заданных техническими требованиями скоростей
и усилий в рабочих режимах спусков и подъёмов скважинной аппаратуры и
оборудования; механизация и частичная автоматизация процесса работ.
Технические характеристики спускоподъемного механизма приведены в таблице
2.
Таблица 2. Технические характеристики спускоподъемного механизма.
|
Наименование параметров
|
Условное обозначение
|
|
Диаметр используемого геофизического кабеля (проволоки), мм
|
6,3
|
|
Максимальная глубина исследования, м, не менее
|
5000
|
|
Диапазон скоростей движения кабеля (проволоки) на среднем
диаметре намотки на барабан лебедки, м/ч
|
20-2000
|
|
Тяговое усилие кабеля (проволоки) на первых двух рядах
намотки на барабан лебедки при максимальной скорости движения, Н, не менее
|
17280
|
|
Мощность на барабане лебедки, кВт
|
6,75
|
|
Максимальный крутящий момент на барабане лебедки, кН∙м
|
3,1
|
|
Потребляемая мощность, кВт
|
7,5
|
|
Габаритные размеры, мм:
|
|
|
- длина
|
1412
|
|
- ширина
|
930
|
|
- высота
|
850
|
|
Масса лебедки, кг
|
285
|
.1.2 Блок управления скоростью
Рисунок 5. Система управления лебедкой
Блок управления скоростью представляет собой систему управления лебедкой.
В нее входят:
устройство для контроля скорости движения геофизического кабеля
(проволоки), натяжения кабеля (проволоки), измеряемые параметры отображаются на
световых цифровых индикаторах;
устройство задания граничных величин натяжения.
органы управления лебёдкой.
Система управления лебедкой обеспечивает возможность блокировки движения
приборов при заданных значениях натяжения и глубины в требуемом интервале в
ручном и автоматическом режиме.
Система управления лебедкой снабжается устройством звуковой световой
сигнализации, аварийной остановки (отключение сети) при достижении нулевой
отметки и/или программируемых значений по глубине, а также при достижении
усилия на датчике натяжения заданной величины.
.1.3 Глубиномер
Рисунок 6. Сельсин НС-1404
Глубиномер представляет собой формирователь тактов глубины с сельсином.
Предназначен для определения глубины геофизических приборов на нефтяных и
газовых месторождениях.
Принцип действия заключается в преобразовании 3-х фазного сигнала
переменного тока, поступающего от сельсин-датчика, в сигналы глубины вида ШК+,
ШК-.
Тип применяемого сельсина: НС-1404.
Технические параметры представлены в таблице 3.
Таблица 3. Технические параметры формирователя тактов глубины.
|
Амплитуда импульсов ШК+, ШК-, В, не менее
|
2,5
|
|
Коэффициент пересчета, имп./оборот
|
25
|
|
Класс точности
|
1
|
|
Напряжение питания, В
|
~110
|
|
Частота питания, Гц
|
50
|
|
Класс точности, град
|
от ±0,75 до ±1,5
|
3.1.4 Блок питания зондов
Рисунок 7. Блок питания переменного тока АКТОР
Блок питания зондов - блок питания переменного тока АКТОР. Предназначен
для питания геофизической аппаратуры переменным стабилизированным напряжением
или переменным стабилизированным током фиксированной частоты 400; 300; 200 Гц.
С целью снижения помех, выполнен по линейной схеме регулирования. Имеет
тепловую защиту выходного каскада и схему компенсации сдвига фазы выходного
тока и напряжения. Имеет удобную регулировку и индикацию выходного тока и
напряжения.
Область применения: наземное оборудование при геофизических исследованиях
бурящихся, контрольных, нагнетательных, остановленных и добывающих скважин с
использованием скважинной аппаратуры.
Основные технические характеристики приведены в таблице 4.
Таблица 4. Основные характеристики блока питания переменного тока АКТОР
|
Обеспечивает питание переменным стабилизированным
напряжением, В
|
10-300
|
|
Обеспечивает питание переменным стабилизированным током
фиксированной частоты, Гц
|
200; 300 и 400
|
|
Максимальный выходной ток, мА
|
500
|
|
Максимальное выходное переменное напряжение, В
|
300
|
|
Погрешность установки частоты выходного напряжения, Гц, не
более
|
±5
|
|
Коэффициент гармоник выходного напряжения при активном
характере нагрузки (cosα=1), %, не более
|
5
|
|
Питание электрических цепей:
|
|
|
- род тока
|
переменный
|
|
- напряжение, В
|
220 (+22 -33)
|
|
- частота, Гц
|
50 (+1 -1)
|
|
- потребляемая мощность, Вт, не более
|
500
|
|
Габаритные размеры:
|
|
|
- ширина, мм
|
520/470
|
|
- глубина, мм
|
450
|
|
- высота, мм
|
93
|
|
Масса полностью укомплектованного блока АКТОР, кг
|
17,3
|
.1.5 Регистратор данных
Рисунок 8. Регистратор данных ВУЛКАН V3
Регистратор данных представлен блоком каротажного регистратора ВУЛКАН V3.
Предназначен для приема информации от скважинной геофизической аппаратуры и
преобразования ее в цифровую форму.
Область применения: наземное оборудование при геофизических исследованиях
бурящихся, контрольных, нагнетательных, остановленных и добывающих скважин с
использованием скважинной аппаратуры.
Позволяет подключать 1, 2 и 3-х жильные скважинные приборы с питанием
постоянным током до 150 В, 0,5 А.
Основные технические характеристики приведены в таблице 5.
Таблица 5. Основные технические характеристики блока каротажного
регистратора ВУЛКАН V3
|
Программно-управляемый источник питания:
|
|
|
- напряжение, В
|
0-150
|
|
- ток, А
|
0-0,5
|
|
- макс. размах пульсаций, мВ
|
5
|
|
Погрешность установки:
|
|
|
- напряжения, В, не более
|
±1
|
|
- тока не более, мА
|
±5
|
|
Погрешность пересчета импульсов глубины на 1000 м, см, не
более
|
±1
|
|
Программная настройка на различные виды сигналов
|
|
16-разрядный точный АЦП:
|
|
|
- число каналов
|
8
|
|
- входной диапазон, В
|
±5
|
|
14-разрядный быстрый АЦП:
|
|
|
- быстродействие, МГц
|
2
|
|
- входной диапазон, В
|
±5
|
|
Интерфейс USB 1.1
|
12 Мбит/с
|
.1.6 ЭВМ
Рисунок 9. Блок ЭВМ каротажной лаборатории
ЭВМ представлена блоком компьютера, монитора и клавиатуры.
Область применения: наземное оборудование при геофизических исследованиях
бурящихся, контрольных, нагнетательных, остановленных и добывающих скважин с
использованием скважинной аппаратуры.
Технические характеристики блока компьютера приведены в таблице 6.
Таблица 6. Технические характеристики блока компьютера
|
Производительность используемого процессора не хуже, чем
|
Intel Core i3
|
|
Емкость оперативной памяти, Гб, не менее
|
4
|
|
Емкость жесткого диска, Гб, не менее
|
500
|
|
Питание электрических цепей:
|
|
|
- род тока
|
переменный
|
|
- напряжение, В
|
220 (+22 -33)
|
|
- частота, Гц
|
50 (+1 -1)
|
|
- номинальная потребляемая мощность, Вт, не более
|
220
|
|
- максимальная потребляемая мощность, Вт, не более
|
300
|
|
Габаритные размеры, мм:
|
|
|
- ширина
|
482,6
|
|
- глубина
|
480
|
|
- высота
|
880,9
|
|
Масса полностью укомплектованного блока, кг
|
15,5
|
3.2 Зонд
бокового каротажа
Рисунок 10.
Зонд бокового каротажа
Назначение: измерение кажущегося удельного электрического сопротивления
(УЭС) горных пород (ρк) по 3-х электродной схеме.
Таблица 7. Основные технические характеристики
|
Наличие транзита межмодульных сигналов с верхнего
стыковочного узла к нижнему стыковочному узлу есть Интерфейс телеметрической
системы RS-485 Разъемы модуля Трехконтактный герметичный СН-67-3 Диапазон
измерений ρк зондами БКЗ при максимальном отношении кажущегося удельного
сопротивления породы к сопротивлению промы-вочной жидкости (ρп/ρc) не более 2000, Ом·м: - зондами A8.0M1.0N, A4.0M0.5N, A2.0M0.5N,
N0.5M2.0A, A1.0M0.1N от
0,2 до 5000 - зондами A0.4M0.1N, N11.0M0.5A от 0,2 до 1000 Диапазон измерений ρк зондом трёхэлектродного БК при
максимальном отношении кажущегося удельного сопротивления породы к
сопротивлению промывочной жидкости (ρп/ρc) не более 10000, Ом·м от 0,2 до
10000 Диапазон измерений ρс резистивиметром, Ом·м от 0,05 до
5 Предел допускаемой основной относительной погрешности при измерении ρк зондами БКЗ, %: ρВ - верхнее значение диапазона
измерения параметра, Ом·м ρизм. - измеряемое значение параметра,
Ом·м δБКЗдопуст=±[4+0,005(ρВ/ρизм.)-1] Предел допускаемой основной
относительной погрешности измерения ρк зондом трёхэлектродного БК, % δБКдопуст=·10 % Предел допускаемой основной
относительной погрешности при измерении ρс резистивиметром, %: ρВ - верхнее значение диапазона
измерения параметра, Ом·м ρизм. - измеряемое значение параметра,
Ом·м δРЕЗдопуст=±[5+0,2(ρВ/ρизм.)-1] Допускаемая дополнительная
погрешность измерения, вызванная влиянием температуры относительно
стандартного значения, равного 20 °С, (при изменении температуры на каждые 10
°С) не превышает 0,1 значения основной погрешности Питание модуля
осуществляется от источников питания со следующими параметрами: -
величина действующего значения переменного тока питания модуля, А 0,4 ±0,02
- частота переменного тока питания, Гц 400 ±5 - мощность потребления, В·А,
не более 15 Коэффициент мощности нагрузки 0,7 Габаритные размеры, мм, не
более: - длина модуля 20000 - максимальный диаметр модуля 80 Масса
модуля, кг, не более 250 Условия эксплуатации Диапазон температуры
окружающей среды рабочих условий применения, °С от +5 до +120 Максимальная
продолжительность времени непрерывной работы модуля в скважине: - при
температуре +120 °С, ч, не более 4 - при общей продолжительности работы, ч,
не более 8 Время установления рабочего режима модуля, мин, не более 15 мин.
с момента включения Максимальное гидростатическое давление рабочих условий
применения, МПа 80 Максимальная скорость каротажа, м/ч 1000 Удельное
сопротивление раствора, Ом·м от 0,05 до 5
|
|
3.2.1 Генератор
Назначение: генерация синусоидального сигнала 400Гц, синхронного с
питающим током прибора.
В основе функционального блока лежит ЦАП с токовым выходом. Управление
происходит микроконтроллером через последовательный интерфейс SPI. После ЦАП включен преобразователь
ток-напряжение на ОУ. После преобразователя ток-напряжение стоит сглаживающий
фильтр с полосой пропускания 400 Гц.
Характеристики генератора представлены в таблице 7.
Таблица 7. Характеристики генератора
|
частота дискретизации
|
51,2 кГц
|
|
амплитуда выходного сигнала
|
5В
|
|
частота выходного сигнала
|
400 Гц
|
|
напряжение питания
|
+5В, +12В
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
потребляемая мощность
|
0,2 Вт
|
.2.2 Усилитель мощности (УМ)
Рисунок 12. Плата усилителя мощности
Представляет
собой источник тока, управляемый напряжением. Rн = (0,1…100)Ом. имеет защиту по напряжению в случае Rн = 
(работа
источника вне скважины).
Характеристики
усилителя мощности представлены в таблице 8.
Таблица
8. Характеристики усилителя мощности
|
сопротивление нагрузки
|
0,1…100Ом
|
|
амплитуда выходного тока
|
0…2А
|
|
диапазон частот
|
0…1кГц
|
|
диапазон входного напряжения
|
-5…+5В
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
напряжение питания
|
+24В
|
|
потребляемая мощность
|
14Вт
|
.2.3 Датчик тока
Рисунок 13. Резистор с рассеиваемой мощностью 2Вт
Реализован на низкоомном резисторе с большой рассеиваемой мощностью.
Снимаемое напряжение прямо пропорционально протекающему току.
Характеристики датчика тока представлены в таблице 9.
Таблица 9. Характеристики датчика тока
|
номинал
|
0,2 Ом ±0,1%
|
|
максимальная рассеиваемая мощность
|
2 Вт
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
3.2.4 Генераторный электрод
Рисунок 14. Поле растекающихся токов с генераторного электрода
Назначение: Фокусировка тока, проникающего в породу. Изготовлен из железа
марки 40Х с хромированным покрытием для повышения устойчивости к коррозии.
Максимальное выдерживаемое давление 100МПа. Максимальный ток 10А.
.2.5 Измерительный электрод
Рисунок 15. Схема измерения напряжения измерительным электродом
Назначение: обеспечение контакта со стенкой скважины для измерения
падения напряжения в породе. Изготовлен из железа марки 40Х с хромированным
покрытием для повышения устойчивости к коррозии. Максимальное выдерживаемое
давление 100МПа.
.2.6 Усилители
Рисунок 16. Схема инвертирующего усилителя
Назначение: приведение входного напряжения падения в породе и падения
напряжения на датчике тока к пределу измерения АЦП ±10В. Выполнены на ОУ,
включенных по инвертирующей схеме для обеспечения высокого входного
сопротивления.
Характеристики усилителей представлены в таблице 10.
Таблица 10. Характеристики усилителя
|
коэффициент усиления
|
2 и 50
|
|
граничная частота усиления
|
1МГц
|
|
входное сопротивление
|
1Мом
|
|
максимальная амплитуда выходного напряжения
|
12В
|
|
напряжение питания
|
+12В, -12В
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
потребляемая мощность
|
0,15Вт
|
3.2.7 Фильтр
Рисунок 17. Схема RC-фильтра
Назначение: выделение сигнала 400Гц. Выполнен на R, C элементах.
Граничная частота 400Гц. Температурный диапазон от минус 40 о плюс 125 град.
.2.8 2-х канальный АЦП
Рисунок 18. Микросхема 2-канального АЦП
Назначение: синхронная оцифровка сигналов тока и напряжения.
Конструктивно выполнен в виде микросхемы и содержит в себе: 2 одинаковых
16-разрядных АЦП поразрядного уравновешивания, тактовый генератор 25МГц,
источник опорного напряжения, входной управляемый делитель для расширения
диапазона измеряемого напряжения, регистр выходного кода.
Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП представлены в таблице 11.
Таблица 11. Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП
|
диапазон измеряемых напряжений
|
-5…+5В
|
|
-10…+10 при использовании входного делителя
|
|
напряжение встроенного ИОН
|
5В
|
|
частота встроенного тактового генератора
|
25 МГц
|
|
максимальная частота дискретизации
|
500кГц
|
|
разрядность АЦП
|
16
|
|
тип выходного кода
|
параллельный 16-разрядный
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
напряжение питания
|
+5В, +12В, -12В
|
|
потребляемая мощность
|
0,15Вт
|
.2.9 Микроконтроллер
Рисунок 19. Микросхема микроконтроллера
Назначение: управление процессом измерения, обработка результатов, обмен
данными с платой телеметрии.
Характеристики микроконтроллера представлены в таблице 12.
Таблица 12. Характеристики микроконтроллера
|
тип микроконтроллера
|
МС8051
|
|
тактовая частота
|
50МГц
|
|
количество портов
|
4 8-разрядных двунаправленных порта
|
|
встроенные последовательные интерфейсы
|
UART, SPI
|
|
температурный диапазон
|
-40..+150 град
|
|
напряжение питания
|
+5В
|
|
потребляемая мощность
|
0,6Вт
|
.2.10 Плата телеметрии
Рисунок 20. Плата телеметрии
Назначение: согласование интерфейса UART и биполярного фазоманипулированного кода.
Конструктивно ФБ выполнен как отдельная плата. Устанавливается в скважинный
прибор, используемый в комплексе.
Основу составляет микроконтроллер типа МС8051, который выполняет функцию
распознавания пришедших команд, сравнение адреса прибора в команде со своим
адресом, расчет контрольной суммы.
Характеристики платы телеметрии представлены в таблице 13.
Таблица 13. Характеристики платы телеметрии
|
тип входного сигнала
|
биполярный фазо-манипулированный код
|
|
диапазон напряжений входного сигнала
|
-30…+30В
|
|
тип выходного сигнала
|
UART
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
напряжения питания
|
+5В, +12В
|
|
потребляемая мощность
|
0,5Вт
|
.2.11 Блок питания
Рисунок 21. Блок питания
Назначение: формирование напряжений питания, необходимых для работы
функциональных блоков скважинного прибора из стабилизированного тока 400мА,
400Гц.
Конструктивно блок питания выполнен в виде отдельной платы. В основе
лежат импульсные стабилизаторы напряжения со сглаживающими выходными фильтрами,
рассчитанные на необходимые значения напряжений.
Характеристики блока питания представлены в таблице 14.
Таблица 14. Характеристики блока питания
|
тип используемых стабилизаторов напряжения
|
импульсный
|
|
рабочий ток в первичной обмотке силового трансформатора
тока
|
400 мА
|
|
уровни выходных напряжений
|
+5В, +12В, +24В, -12В
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
максимальная выходная мощность
|
16Вт
|
3.3 Зонд акустического каротажа
Рисунок 22. Зонд акустического каротажа
Назначение: измерение скорости распространения звуковой волны в породе,
измерение затухания звуковой волны при прохождении через породу.
.3.1 Генератор
Рисунок 23. Плата генератора
Назначение: генерация сигнала звуковой частоты заданной формы.
В основе функционального блока лежит ЦАП с токовым выходом. Управление
происходит микроконтроллером через последовательный интерфейс SPI. После ЦАП включен преобразователь
ток-напряжение на ОУ.
Характеристики генератора представлены в таблице 15.
Таблица 15. Характеристики генератора
|
частота дискретизации
|
51,2 кГц
|
|
амплитуда выходного сигнала
|
5В
|
|
частота выходного сигнала
|
100Гц - 10кГц
|
|
напряжение питания
|
+5В, +12В
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
потребляемая мощность
|
0,2 Вт
|
3.3.2 Усилитель импульса
Рисунок 24. Плата импульсного усилителя
Назначение: усиление сигнала, вырабатываемого генератором до необходимого
уровня излучения гидроакустической антенной. характерной особенностью является
импульсный режим работы, позволяющий достичь большей выходной мощности в
импульсе по сравнению с потребляемой мощностью.
Характеристики усилителя представлены в таблице 16.
Таблица 16. Характеристики усилителя импульса
|
Максимальное выходное напряжение
|
50В
|
|
Температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
Напряжение питания
|
+24В
|
|
Потребляемая мощность
|
25 Вт
|
.3.3 Излучатель
Рисунок 25. Излучающая гидроакустическая антенна
Назначение: преобразование колебаний электрического сигнала в
механические колебания. В основу положен эффект магнитострикции - механическая
деформация материала под действием магнитного поля.
Характеристики излучателя представлены в таблице 17.
Таблица 17. Характеристики излучателя
|
Максимальное рабочее напряжение
|
50В
|
|
Рабочая частота
|
6 кГц
|
|
Излучаемая импульсная мощность
|
не менее 125 Вт
|
|
Диапазон рабочих температур
|
-40 … +130 град
|
|
Максимальное давление
|
85 МПа
|
.3.4 Приемники
Рисунок 26. Приемная гидроакустическая антенна
Назначение: преобразование механических колебаний в электрический сигнал.
В основе лежит пьезоэлектрический эффект - электризация граней
пьезоэлектрического кристалла под действием давления.
Характеристики приемника представлены в таблице 18.
Таблица 18. Характеристики приемника
|
Диапазон рабочих частот
|
6±0,5 кГц
|
|
Чувствительность
|
не менее 104 В/Па
|
|
Диапазон рабочих температур
|
-40 … +130 град
|
|
Максимальное давление
|
85 МПа
|
3.3.5 Усилители
Рисунок 27. Схема инвертирующего усилителя
Назначение: приведение входного сигнала с приемников к пределу измерения
АЦП ±10В. Выполнены на ОУ, включенных по инвертирующей схеме для обеспечения
высокого входного сопротивления.
Характеристики усилителей представлены в таблице 19.
Таблица 19. Характеристики усилителя
|
коэффициент усиления
|
|
|
граничная частота усиления
|
1МГц
|
|
входное сопротивление
|
1Мом
|
|
максимальная амплитуда выходного напряжения
|
12В
|
|
напряжение питания
|
+12В, -12В
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
потребляемая мощность
|
0,15Вт
|
.3.6 Фильтр
Рисунок 28. Схема RC-фильтра
Назначение: выделение сигнала необходимой частоты. Выполнен на R, C элементах. Температурный диапазон от минус 40 о плюс 125
град.
.3.7 2-х канальный АЦП
Рисунок 29. Микросхема 2-х канального АЦП
Назначение: синхронная оцифровка сигналов с приемников. Конструктивно
выполнен в виде микросхемы и содержит в себе: 2 одинаковых 16-разрядных АЦП
поразрядного уравновешивания, тактовый генератор 25МГц, источник опорного
напряжения, входной управляемый делитель для расширения диапазона измеряемого
напряжения, регистр выходного кода.
Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП представлены в таблице 20.
Таблица 20. Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП
|
диапазон измеряемых напряжений
|
-5…+5В
|
|
-10…+10 при использовании входного делителя
|
|
напряжение встроенного ИОН
|
5В
|
|
частота встроенного тактового генератора
|
25 МГц
|
|
максимальная частота дискретизации
|
500кГц
|
|
разрядность АЦП
|
16
|
|
тип выходного кода
|
параллельный 16-разрядный
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
напряжение питания
|
+5В, +12В, -12В
|
|
потребляемая мощность
|
0,15Вт
|
.3.8 Микроконтроллер
Рисунок 30. Микросхема микроконтроллера
Назначение: управление процессом измерения, обработка результатов, обмен
данными с платой телеметрии.
Характеристики микроконтроллера представлены в таблице 21.
Таблица 21. Характеристики микроконтроллера
|
тип микроконтроллера
|
МС8051
|
|
тактовая частота
|
50МГц
|
|
количество портов
|
4 8-разрядных двунаправленных порта
|
|
встроенные последовательные интерфейсы
|
UART, SPI
|
|
температурный диапазон
|
-40..+150 град
|
|
напряжение питания
|
+5В
|
|
потребляемая мощность
|
0,6Вт
|
3.3.9 Плата телеметрии
Рисунок 31. Плата телеметрии
Назначение: согласование интерфейса UART и биполярного фазоманипулированного кода.
Конструктивно ФБ выполнен как отдельная плата. Устанавливается в скважинный
прибор, используемый в комплексе.
Основу составляет микроконтроллер типа МС8051, который выполняет функцию
распознавания пришедших команд, сравнение адреса прибора в команде со своим
адресом, расчет контрольной суммы.
Характеристики платы телеметрии представлены в таблице 22.
Таблица 22. Характеристики платы телеметрии
|
тип входного сигнала
|
биполярный фазо-манипулированный код
|
|
диапазон напряжений входного сигнала
|
-30…+30В
|
|
тип выходного сигнала
|
UART
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
напряжения питания
|
+5В, +12В
|
|
потребляемая мощность
|
0,5Вт
|
3.3.10 Блок питания
Рисунок 32. Блок питания
Назначение: формирование напряжений питания, необходимых для работы
функциональных блоков скважинного прибора из стабилизированного тока 400мА,
400Гц.
Конструктивно блок питания выполнен в виде отдельной платы. В основе
лежат импульсные стабилизаторы напряжения со сглаживающими выходными фильтрами,
рассчитанные на необходимые значения напряжений.
Характеристики блока питания представлены в таблице 23.
Таблица 23. Характеристики блока питания
|
тип используемых стабилизаторов напряжения
|
импульсный
|
|
рабочий ток в первичной обмотке силового трансформатора
тока
|
400 мА
|
|
уровни выходных напряжений
|
+5В, +12В, -12В
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
максимальная выходная мощность
|
27Вт
|
3.4 Профилемер-каверномер
Рисунок 33. Профилемер-каверномер
Назначение: измерение среднего диаметра скважины контактным методом.
3.4.1 Двигатель
Рисунок 34. Двигатель постоянного тока ДПМ-35
Назначение: открытие/закрытие рычажного механизма.
Двигатель постоянного тока включен в диагональ Н-моста, управляемого
микроконтроллером. Управляя ключами Н-моста, обеспечивается необходимое
направление вращения двигателя.
Характеристики двигателя представлены в таблице 24.
Таблица 24. Характеристики двигателя
|
тип двигателя
|
коллекторный постоянного тока
|
|
номинальное напряжение
|
27В
|
|
номинальная мощность
|
13,87Вт
|
|
частота вращения
|
9000 об/мин
|
|
номинальный вращающий момент
|
|
потребляемый ток
|
1,5А
|
|
масса
|
0,34кг
|
3.4.2 Концевые выключатели
Рисунок 35. Концевой выключатель МП9-Р1
Назначение: сигнализация о полностью раскрытом/полностью сложенном
состоянии рычажного механизма.
Концевые выключатели представляют собой микропереключатели МП9-Р1. В не
нажатом состоянии микропереключатель соединяет перекидной контакт с напряжением
+5В, в нажатом - с «землей» питания. Сигналы с концевых выключателей поступают
на порты микроконтроллера и сигнализируют о состоянии рычажного механизма:
раскрыт, сложен, промежуточное состояние.
При поступлении команды на раскрытие/закрытие рычажного механизма
микроконтроллер выполняет подпрограмму раскрытия/закрытия рычагов, которая
выполняется до момента срабатывания соответствующего концевого выключателя.
.4.3 Датчики
Рисунок 36. Потенциометрический датчик линейного перемещения
Назначение: преобразование линейного перемещения в электрический сигнал.
Датчики представляют собой потенциометры, движки которых механически
соединены с рычагами. Таким образом, положение движка на потенциометре
пропорционально расстоянию от конца соответствующего рычага до продольной оси
прибора. Потенциометры подключены к напряжению источника питания +1,2В.
Характеристики датчиков представлены в таблице 25.
Таблица 25. Характеристики датчиков
|
номинальное сопротивление
|
5 кОм
|
|
диапазон перемещений
|
55мм (без учета рычажной системы)
|
|
диапазон выходного напряжения
|
0…1,2В
|
.4.4 Усилители
Рисунок 37. Схема инвертирующего усилителя
Назначение: приведение входного сигнала с датчиков к пределу измерения
АЦП 10В. Выполнены на ОУ, включенных по инвертирующей схеме для обеспечения
высокого входного сопротивления.
Характеристики усилителей представлены в таблице 26.
Таблица 26. Характеристики усилителя
|
коэффициент усиления
|
8,3
|
|
граничная частота усиления
|
1МГц
|
|
входное сопротивление
|
1Мом
|
|
максимальная амплитуда выходного напряжения
|
12В
|
|
напряжение питания
|
+12В, -12В
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
потребляемая мощность
|
0,15Вт
|
.4.5 Фильтр
Рисунок 38. Схема RC-фильтра
Назначение: фильтрация постоянного сигнала от высокочастотных помех.
Выполнен на R, C элементах. Температурный диапазон от минус 40 о плюс 125
град.
.4.6 Коммутатор
Рисунок 39. Микросхема коммутатора
Назначение: коммутация одного из 4- датчиков на вход АЦП.
Конструктивно выполнен в виде микросхемы с цифровым управлением.
Управляется микроконтроллером.
Характеристики коммутатора представлены в таблице 27.
Таблица 27. Характеристики коммутатора
|
коммутируемые напряжения
|
0…12В
|
|
время переключения
|
0,25 мкс
|
|
сопротивление в открытом состоянии
|
15Ом
|
|
температурный диапазон
|
-55…+125 град
|
|
напряжение питания
|
+12В
|
|
потребляемая мощность
|
0,03Вт
|
.4.7 АЦП
Рисунок 40. Микросхема АЦП
Назначение: оцифровка сигнала с датчика. Конструктивно выполнен в виде
микросхемы и содержит в себе: 14-разрядный АЦП поразрядного уравновешивания,
тактовый генератор 25МГц, источник опорного напряжения, входной управляемый
делитель для расширения диапазона измеряемого напряжения, регистр выходного
кода.
Характеристики микросхемы АЦП представлены в таблице 28.
Таблица 28. Характеристики микросхемы АЦП
|
диапазон измеряемых напряжений
|
0…+5В
|
|
0…+10 при использовании входного делителя
|
|
напряжение встроенного ИОН
|
5В
|
|
частота встроенного тактового генератора
|
25 МГц
|
|
максимальная частота дискретизации
|
500кГц
|
|
разрядность АЦП
|
14
|
|
тип выходного кода
|
параллельный 14-разрядный
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
напряжение питания
|
+5В, +12В
|
|
потребляемая мощность
|
0,15Вт
|
.4.8 Микроконтроллер
Рисунок 41. Микросхема микроконтроллера
Назначение: управление процессом измерения, обработка результатов, обмен
данными с платой телеметрии.
Характеристики микроконтроллера представлены в таблице 29.
Таблица 29. Характеристики микроконтроллера
|
тип микроконтроллера
|
МС8051
|
|
тактовая частота
|
50МГц
|
|
количество портов
|
4 8-разрядных двунаправленных порта
|
|
встроенные последовательные интерфейсы
|
UART, SPI
|
|
температурный диапазон
|
-40..+150 град
|
|
напряжение питания
|
+5В
|
|
потребляемая мощность
|
0,6Вт
|
3.4.9 Плата телеметрии
Рисунок 42. Плата телеметрии
Назначение: согласование интерфейса UART и биполярного фазоманипулированного кода.
Конструктивно ФБ выполнен как отдельная плата. Устанавливается в скважинный
прибор, используемый в комплексе.
Основу составляет микроконтроллер типа МС8051, который выполняет функцию
распознавания пришедших команд, сравнение адреса прибора в команде со своим
адресом, расчет контрольной суммы.
Характеристики платы телеметрии представлены в таблице 30.
Таблица 30. Характеристики платы телеметрии
|
тип входного сигнала
|
биполярный фазо-манипулированный код
|
|
диапазон напряжений входного сигнала
|
-30…+30В
|
|
тип выходного сигнала
|
UART
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
напряжения питания
|
+5В, +12В
|
|
потребляемая мощность
|
0,5Вт
|
.4.10 Блок питания
Рисунок 43. Блок питания
Назначение: формирование напряжений питания, необходимых для работы
функциональных блоков скважинного прибора из стабилизированного тока 400мА,
400Гц.
Конструктивно блок питания выполнен в виде отдельной платы. В основе
лежат импульсные стабилизаторы напряжения со сглаживающими выходными фильтрами,
рассчитанные на необходимые значения напряжений.
Характеристики блока питания представлены в таблице 31.
Таблица 31. Характеристики блока питания
|
тип используемых стабилизаторов напряжения
|
импульсный
|
|
рабочий ток в первичной обмотке силового трансформатора
тока
|
400 мА
|
|
уровни выходных напряжений
|
+5В, +12В, -12В
|
|
температурный диапазон
|
-40…+125 град
|
|
максимальная выходная мощность
|
16Вт
|
геологический скважина регистрирующий
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе данного курсового проекта была разработана ИИС геологического
исследования скважин, состоящая из наземного регистрирующего оборудования, КС и
комплекса приборов из зонда бокового каротажа, зонда акустического каротажа и
профилемера-каверномера со следующими характеристиками:
- погрешность измерения среднего диаметра скважины не более 5мм
- погрешность измерения кажущегося сопротивления породы не
более 5%
- погрешность измерения скорости звуковой волны в породе не
более 1%
- погрешность измерения затухания звуковой волны в породе не
более 1%
- диапазон рабочих температур 0…1200С
- максимальное рабочее давление80МПа
- максимальная глубина исследования5км
- срок службы не менее 5 лет
СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Итенберг С.С., Дахкильгов Т.Д. - «Геофизические
исследования скважин». - М.: Недра, 1982 г.
2. Ильина Г.Ф. - «Промысловая геофизика»: учебное
пособие. - Томск: изд-во Томского политехнического университета, 2011 г.
. Хмелевской В.К., Горбачев Ю.И., Калинин А.В., Попов
М.Г., Селиверстов Н.И., Шевнин В.А.. - «Геофизические методы исследований»:
учебное пособие. - Петропавлоск-Камчатский: изд-во КГПУ, 2004 г.
4. Калинникова М.В., Головин Б.А., Головин К.Б. «Учебное
пособие по геофизическим исследованиям скважин». - Саратов, 2005 г.
5. Хмелевской В.К. «Геофизические методы исследования
земной коры». Часть 1. - Международный университет природы, общества и человека
«Дубна», 1997.
. Мейер В.А. «Геофизические исследования скважин» 1981
г.
. Техническая инструкция по проведению геофизических
исследований и работ приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах. Москва
2002 г.
. Дарлинг Т. - «Практические аспекты геофизических
исследований скважин» - М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2008.г