Функциональная схема модуля электромагнитного каротажа

Функциональная схема модуля ЭМК изображена на рис. 3.24: 1, 2, 3 -электронные ключи, 4 -первый датчик тока (д.т.1), 5 — второй датчик тока (д.т.2), 6 — первый преобразователь напряжения, 7 — второй преобразователь напряжения, 8 — порт управления коммутацией (ПУК), 9 — двухканальный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), 10 — цифровой сигнальный процессор, 11 — многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 12 — устройство ввода-вывода (УВВ), 13 — память команд, 14 — память хранения результатов измерений.

Модуль работает следующим образом. Сигнал синхронизации поступает с передатчика электромагнитного канала связи ЗТС на УВВ процессора, через ПУК сигналы подаются на электронные ключи 1, 2 и 3. Ключ 1 размыкается, отключая выходную цепь передатчика ЗТС от электрического разделителя, ключ 2 размыкается, преобразователь напряжения 7 расшунтируется и с него на разделитель подается зондирующий сигнал — напряжение U2(щ2). Ключ 3 замыкается, подключая преобразователь напряжения 7 к измерительной цепи. С преобразователей напряжений 7 и 6 через многоканальный АЦП 11 сигналы поступают в процессор 10, где они измеряются и обрабатываются. После замыкания ключа 3 и подачи зондирующего сигнала на электрический разделитель через датчики тока 4 и 5 (д.т.1 и д.т.2) протекают токи, замыкающиеся по следующим контурам.

Два токовых контура с преобразователем напряжения 6 — U1(щ1). Для датчика тока 4:

корпусная точка прибора (КТП)> датчик 4 > ключ 3>блок 6>проводимости (Y1 — Y10) > КТП.

Для датчика тока 5: датчик 5 >ключ 3 >блок 6 > проводимости (Y3 — Y30) > блок 7 > датчик 5.

Во втором случае токами проводимости (Y1 — Y10) и (Y2 — Y20) пренебрегают из-за малых внутренних сопротивлений преобразователей.

Два токовых контура с преобразователем напряжения 7 — U2(щ2). Для датчика тока 4:

КТП > датчик 4 >датчик 5 >блок 7> проводимости (Y2 — Y20) >КТП.

Для датчика тока 5: датчик 5 > ключ 3 > блок 6 > проводимости (Y3 — Y30) >, блок 7 > датчик 5.

Во втором случае током проводимости (Y1 — Y10) пренебрегают из-за малого внутреннего сопротивления преобразователя 6.

Преобразователи 6 и 7 выдают напряжения U1(щ1) и U2(щ2) с частотами щ1 и щ2, они работают одновременно в непрерывном режиме. Синусоидальные напряжения U1(щ1) и U2(щ2) формируются в цифровую форму в сигнальном процессоре 10 и через двухканальный ЦАП 9 подаются на блоки 6 и 7. Сигналы, пропорциональные токам с датчиков 4 и 5, после преобразования в многоканальном АЦП 11 в цифровой форме поступают в процессор 10. В нём фильтруются и измеряются токи I1, I2 с частотами щ1 и щ2. С преобразователей напряжения 6 и 7 напряжения U1(щ1) и U2(щ2) через АЦП 11 подаются в процессор 10, где измеряются и обрабатываются. Через УВВ 12 они поступают в передающее устройство ЗТС. В памяти команд 13 содержатся алгоритмы измерения и обработки сигналов. Память 14 хранит результаты, не передающиеся в наземную часть из-за ограниченной пропускной способности канала связи ЗТС.

Модуль ЭМК имеет преимущества с другими известными средствами каротажа в процессе бурения:

Использование конструктивных элементов передающей части ЗТС в качестве электродов-зондов ЭМК.

Одновременный каротаж разбуриваемого пласта и бурового раствора на двух рабочих частотах зондирующего электрического поля по двум параметрам: диэлектрической проницаемости среды и удельной электрической проводимости, что повышает надёжность и информативность каротажа.

Выделение наиболее информативных составляющих измеряемых сигналов электрофизических параметров околоскважинного пространства и бурового раствора.

Обработка информации бортовым компьютером ЗТС в реальном масштабе времени и передача в наземную часть ЗТС по беспроводному ЭМКС.

Совместная работа системы каротажа с электромагнитным каналом связи в режиме разделения по времени.

Простота изготовления модуля ЭМК на современной элементарной базе и микропроцессорной технике.

Модуль ЭМК изготовлен на двух платах, на одной размещена аналоговая часть, на другой — цифровая. Аналоговая часть геофизического модуля ЭМК состоит из усилителей мощности ортогональных сигналов возбуждения; нормирующих усилителей тока, выполненных на резисторах, конденсаторах и трансформаторах тока; мультиплексора измеряемых сигналов; коммутационных транзисторов; вспомогательных транзисторов; генератора управляющих напряжений; фазового выпрямителя.