Пристрій для імпульсного нейтронного каротажу

Пристрій для імпульсного нейтронного каротажу, який містить N детекторів, з'єднаних через N відповідних підсилювачів-формувачів з групою із N входів блока реєстрації і перетворення, вихідний каскад, блок перетворення моніторного каналу, блок запуску, блок живлення, монітор, випромінювач нейтронів, першу і другу клеми постійної напруги, перший, другий, третій і четвертий трансформатори, каротажний кабель, обплетення якого заземлене, перший, другий, третій і четвертий конденсатори, вихідний пристрій, підсилювач потужності, блок приймання і зворотного перетворення, який містить N+2 виходи, клему запуску і першу і другу клеми змінної напруги живлення, причому перший і другий виходи блока реєстрації і перетворення підключені, відповідно, до першого і другого входів ви хідного каскаду, перший і другий ви ходи якого з'єднані між собою через першу обмотку першого трансформатора, який містить другу і третю обмотки, причому середня точка першої обмотки з'єднана з першою клемою постійної напруги, а перший вивід третьої обмотки заземлений; перший вхід випромінювача нейтронів заземлений, а його другий вхід заземлений через першу обмотку другого трансформатора, виводи другої обмотки якого з'єднані з входами блока живлення; вихід монітора підключений до першого входу блока перетворення моніторного каналу, другий вхід якого з'єднаний з третім виходом A (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ІМПУЛЬСНОГО НЕЙТРОННОГО КАРОТАЖУ 29818 Недоліком цього пристрою є складність конструкції [1]. Відомий також пристрій для імпульсного нейтронного каротажу, який містить детектори, підсилювачі, одновібратори, ключові каскади, трансформатори, джерела постійної напруги, конденсатори, імпульсний нейтронний випромінювач, трижильний каротажний кабель, нормально розімкнуте реле, фільтр нижніх частот, формувачі лічильних імпульсів, генератор імпульсів запуску, керований нормально розімкнутий ключ, лічильні виходи, клеми змінної і постійної напруг живлення [2]. Недоліками цього пристрою є суттєвий вплив мертвого часу каналу передачі на вимірювальні характеристики кожного каналу, відсутність моніторування потоку швидких нейтронів випромінювача, а також необхідність використання трижильного кабелю для передачі інформаційних імпульсів і живлення свердловинного при ладу [2]. Найближчим по структурі і функціональний можливостям до данного пристрою є апаратура імпульсного нейтронного каротажу ІНК-9, яка містить два детектори, з'єднані через два підсилювачі формувачі з входами блока реєстрації і перетворення, блок пере творення моніторного каналу, монітор, імпульсний генератор нейтронів, блок живлення, вихідний каскад, перший, другий, третій і четвертий конденсатори, перший, другий, третій і четвертий транс форматори, трижильний каротажний кабель, перший і другий ви хідні пристрої, підсилювач потужності, блок приймання і зворотного перетворення, клему запуску, першу і другу клеми змінної напруги живлення, першу і др угу клеми постійної напруги живлення, першу та другу вихідні клеми і вихід маркера, причому перший і другий ви ходи блока реєстрації і перетворення підключені до відповідних входів ви хідного каскаду, перший і другий виходи якого з'єднані з виводами першої обмотки першого трансформатора, середня точка якої підключена до першої клеми постійної напруги живлення, третій вхід блока реєстрації і перетворення з'єднаний через другу обмотку першого трансформатора з шиною "земля" і через перший конденсатор з входом запуску імпульсного генератора нейтронів, перший вхід блока перетворення моніторного каналу з'єднаний з виходом монітора, а другий вхід блока перетворення моніторного каналу підключений до третього виходу блока реєстрації і перетворення, вихід блока перетворення моніторного каналу з'єднаний через першу жилу каротажного кабелю першим виводом третього трансформатора, другий вивід якого через третій конденсатор підключений до шини "земля", крайні виводи третьої обмотки першого трансформатора через другу і третю жили каротажного кабелю з'єднані з аналогічними виводами першої обмотки четвертого трансформатора, до середнього виводу третьої обмотки першого трансформатора під'єднана незаземлена обкладка другого конденсатора, незаземлений вивід першої обмотки другого трансформатора і вхід живлення імпульсного генератора нейтронів, третій вхід якого, обплетення кабелю, один вивід другої обмотки третього трансформатора, середній вивід другої обмотки четвертого трансформатора, другі клеми постійної і змінної напруг живлення приєднані до шини "земля", до другої обмо тки другого трансформатора під'єднаний блок живлення, до другого ви воду третього трансформатора під'єднаний перший вихідний пристрій, до крайніх виводів четвертого трансформатора підключені вхід другого вихідного пристрою і вихід підсилювача потужності, виходи першого і другого вихідних пристроїв під'єднані відповідно до першої і другої ви хідних клем, вхід підсилювача потужності з'єднаний клемою запуску, куди також під'єднаний вхід запуску блока приймання і зворотного перетворення, сигнальний вхід якого підключений до виходу др угого вихідного пристрою, друга клема змінної напруги живлення через четвертий конденсатор з'єднана з середнім виводом першої обмотки четвертого трансформатора, а виходи блока приймання і зворотного перетворення - з інформаційними виходами маркера прототипа [3]. Цей пристрій, маючи досить просту стр уктуру, дозволяє зменшити мертвий час каналу передачі до рівня роздільної здатності і містить канал моніторування потоку швидких нейтронів (передає в кабель імпульси монітора в моменти їх з'явлення), однак потребує застосування трижильного кабелю для передачі інформації і живлення свердловинного приладу. Слід відмітити, що використання трьох жил кабелю в прототипі для передачі інформації і живлення володіє рядом недоліків. Це зв'язано із значним діаметром трижильного кабелю (в порівнянні з одножильними), що створює труднощі в переміщенні свердловинного приладу із лубрикатора в свердловину за рахунок виштовхуючої сили, зумовленої надвірним тиском біля 400 атмосфер в насосно-компресорних трубках на фтови х і газових свердловин. Крім того, надійність герметичного ущільнення (сальника) в місці входу кабелю в лубрикатор підвищується із зменшенням діаметра вхідного отвору. Нарешті, застосування одножильного кабелю замість трижильного вигідно економічно, а при наявності трижильного кабелю він може бути використаний при обриві однієї чи двох жил. Відмітимо також, що застосування трижильного кабелю в заявленому пристрої дозволяє використовувати дві звільнені жили для комплексування методів дослідження свердловин і додаткової передачі сигналів акустичного, електричного, інклінометричного та інших видів каротажу. Задачею винаходу є забезпечення можливості використання однієї жили кабелю при багатозондовому імпульсному нейтронному каротажі з використанням низькочастотного імпульсного нейтронного випромінювача, який живиться змінним струмом з поверхні, без ускладнення структури пристрою в цілому. Для вирішення поставленої задачі пристрій, який містить N детекторів, з'єднаних через N відповідних підсилювачів-формувачів з групою з N входів блоку реєстрації і перетворення, вихідний каскад, блок перетворення моніторного каналу, блок запуску, блок живлення, монітор, випромінювач нейтронів, першу і другу клеми постійної напруги, перший, другий, третій і четвертий трансформатори, каротажний кабель, обплетення якого заземлене, перший, другий, третій і четвертий конденсатори, вихідний пристрій, підсилювач потужності, блок приймання і зворотного перетворення, який містить N+2 виходи, клему запуску і 2 29818 першу і др угу клеми змінної напруги живлення, причому перший і другий виходи блока реєстрації і перетворення підключені відповідно до першого і другого входів вихідного каскаду, перший і другий виходи якого з'єднані між собою через першу обмотку першого трансформатора, який містить другу і третю обмотки, причому середня точка першої обмотки з'єднана з першою клемою постійної напруги, а перший вивід третьої обмотки заземлений; перший вхід випромінювача нейтронів заземлений, а його другий вхід заземлений через першу обмотку другого трансформатора, виводи другої обмотки якого з'єднані з входами блока живлення; вихід монітора підключений до першого входу блока перетворення моніторного каналу, другий вхід якого сполучений з третім виходом блока реєстрації і перетворення, перша обкладка першого конденсатора через першу обмотку третього трансформатора з'єднана з виходом жили кабелю, вхід вихідного пристрою через другу обмотку третього трансформатора підключений до шини "земля", а його вихід з'єднаний з першим входом блока приймання і зворотного перетворення, другий вхід якого сполучений з клемою запуску і входом підсилювача потужності, вихід якого через першу обмотку четвертого трансформатора заземлений, причому останній містить другу обмотку, перша клема змінної напруги живлення заземлена, а друга з'єднана з першою обкладкою другого конденсатора, додатково містить перший і другий дроселі, п'ятий конденсатор і блок запуску, перший вихід якого підключений до третього входу випромінювача нейтронів, а другий - до третього входу блока перетворення моніторного каналу, вихід якого сполучений з N+1-м входом блока реєстрації і перетворення, N+2-й вхід якого підключений до четвертого входу блока перетворення моніторного каналу і третього виходу блока запуску, перший вхід якого з'єднаний з другою клемою постійної напруги, а другий – підключений до другого виводу третьої обмотки першого трансформатора, перший вивід другої обмотки якого через третій конденсатор з'єднаний з входом жили кабелю, що використовується, і одним із виводів першого дроселя, другий вивід якого підключений до другого виводу др угої обмотки першого трансформатора, другого входу випромінювача нейтронів і через четвертий конденсатор до шини "земля", вихід жили кабелю через другий дросель сполучений з другою обкладкою першого конденсатора і з другою клемою змінної напруги, а через другу обмотку четвер того трансформатора - з другою обкладкою другого конденсатора, перша обкладка якого через п'ятий конденсатор з'єднана з шиною "земля". Пропоновані нові елементи і зв'язки у своїй сукупності не є складовою частиною ні одного з відомих пристроїв, призначених для імпульсного нейтронного каротажу, чи для інших цілей, що дає підставу віднести їх до категорії суттєви х однак. Суть винаходу поясняється кресленнями, де: на фіг. 1 зображена узагальнена структурна схема пристрою, причому елементи і зв'язки, які входять в склад блоків 4, 6, 24, 25 дають приклади кон-кретного виконання згаданих блоків і показані на узагальненій структурній схемі виключно для скорочення кількості креслень, на фіг. 2 показані епюри сигналів в окремих точках структурної схеми, на фіг. 3 показаний приклад конкретного виконання блока 5 перетворювача моніторного каналу, на фіг. 4 показаний приклад конкретного виконання блока 26 приймання і зворотного перетворення, на фіг. 5 для наочності і зручності експертизи показана узагальнена структурна схема прототипу (апаратура імпульсного нейтронного каротажу ІНК-9, АХД 43.1525.013 ТО). Пристрій містить N детекторів нейтронного чи гама-випромінювання 1-1... 1-N,N підсилювачівформувачів 2-1... 2-N, блок реєстрації і перетворення 3, вихідний каскад 4, блок перетворення моніторного каналу 5, блок запуску 6, блок живлення 7, монітор 8, випромінювач нейтронів 9, першу і другу клеми постійної напруги 10 і 11, перший, другий, третій і четвертий трансформатори 12, 13, 14 і 15, перший і другий дроселі 16 і 17, одножильний кабель 18, перший, другий, третій, четвертий і п'ятий конденсатори 19, 20, 21, 22 і 23, вихідний пристрій 24, підсилювач потужності 25, блок приймання і зворотного перетворення 26, клему запуску 27, першу і другу клеми змінної напруги живлення 28 і 29. Виходи детекторів 1-1... 1-N через відповідні підсилювачі-формувачі 2-1... 2-N з'єднані з групою з N входів блока реєстрації і перетворення 3, перший і другий виходи якого підключені, відповідно, до першого і другого входів ви хідного каскаду 4, перший і другий виходи останнього з'єднані з виводами першої обмотки першого трансформатора 12, середня точка якої підключена до першої клеми постійної напруги 10. Вихід блока перетворення моніторного каналу 5 з'єднаний з N+1-м входом блока реєстрації і перетворення 3. Перший вхід блока 5 підключений до виходу монітора 8, другий вхід - до третього виходу блока реєстрації і перетворення 3, третій вхід - до др уго го ви ходу блока запуску 6, четвертий вхід - до третього виходу блока запуску 6 і N+2-ому входу блока реєстрації і перетворення 3. Перший вхід блока запуску 6 з'єднаний з другою клемою постійної напруги 11, а його др угий вхід через третю обмотку першого трансформатора 12 підключений до шини "земля". Перший вхід випромінювача нейтронів 9 заземлений, другий вхід випромінювача заземлений через першу обмотку другого трансформатора 13, виводи другої обмотки якого з'єднані з входами блока живлення 7, а третій вхід випромінювача нейтронів 9 сполучений з першим виходом блока запуску 6. Перший вивід другої обмотки першого трансформатора 12 через третій конденсатор 21 з'єднаний з входом жили кабелю 18 і першим виводом дроселя 16, другий вивід якого підключений до другого виводу др угої обмотки першого трансформатора 12, другого входу випромінювача нейтронів 9 і через четвертий конденсатор 22 - до шини "земля". Обплетення кабелю 18 і перша клема змінної напруги живлення 28 заземлені, а вихід жили кабелю 18 підключений до першого виводу дроселя 17, другий вивід якого з'єднаний з другою клемою змінної напруги живлення 29. Перший вивід другого дроселя 17 через послідовно включені першу обмотку третього трансформатора 14 і перший конденсатор 19 також з'єднаний з клемою 29. 3 29818 Крім того, перший вивід дроселя 17 з'єднаний з клемою 29 через послідовно включені другу обмотку че твертого трансформатора 15 і другий конденсатор 20. Клема 29 через п'ятий конденсатор 23 з'єднана з шиною "земля". Вхід ви хідного пристрою 24 через другу обмотку третього трансформатора 14 з'єднаний з шиною "земля", а вихід пристрою 24 підключений до першого входу блока приймання і зворотного перетворення 26, який має N+2 виходи, другий вхід якого з'єднаний з клемою запуску 27 і входом підсилювача потужності 25. Вихід останнього через першу обмотку четвертого трансформатора 15 підключений до шини "земля". Блок реєстрації і перетворення 3 виконаний так, як це описано в [4], причому входи з 1 по N+1 включно блока 3 відповідають входам елементів 5 пристрою [4]. Вхід N+2 блока 3 відповідає входу блока 28 пристрою [4]. Виходи (перший і другий) блока 3 даного пристрою відповідають виходам блока 14 пристрою [4]. Третій вихід блока 3 відповідає виходу блока 37 пристрою [4]. Блок 7 живлення виконаний стандартним чином і його зв'язки з функціональними блоками структурної схеми свердловинного приладу на кресленні фіг. 1 для спрощення не показані. На фіг. 1 не показаний також блок живлення постійним струмом електронної схеми наземної частини апаратури. Монітор 8 і випромінювач нейтронів 9 виконані так само, як і в прототипі. Приклади конкретної реалізації інших блоків структурної схеми пристрою фіг. 1 наведені в матеріалах заявки і будуть описані нижче. Трансформатори 12, 14, 15 є імпульсними і служать для передачі і виділення імпульсних сигналів, які поступають в кабель 18. Трансформатор 13 і дроселі 16, 17 є низькочастотними, їх індуктивні опори малі для низькочастотної (400... 1000 Гц) напруги живлення і великі для імпульсної складової сигналу. Перша обмотка третього трансформатора 14 і перший конденсатор 19, друга обмотка четвертого трансформатора 15 і другий конденсатор 20, друга обмотка першого трансформатора 12 і третій конденсатор 21 утворюють фільтри високої частоти. Ємнісні опори конденсаторів 22 і 23 є великими для змінної напруги живлення і малими для імпульсної складової сигналу. Пристрій працює наступним чином. Змінна напруга живлення свердловинного приладу подається на клеми 28, 29 від зовнішнього джерела змінної напруги частотою 400.,.1000 Гц. Підвищена частота напруги живлення (порівняно з частотою 50 Гц) забезпечує зменшення габаритів трансформатора 13 і дроселя 16 в свердловинному приладі пристрою. Ця напруга через другий дросель 17, жилу кабелю 18 і перший дросель 16 поступає на вхід живлення випромінювача нейтронів 9 і на першу обмотку трансформатора 13. Напруга з виводів другої обмотки останнього поступає на входи блока живлення 7, де вона перетворюється в постійні на пруги, необхідні для живлення детекторів і блоків електронної схеми свердловинного приладу. Оскільки спад змінної напруги живлення на дроселях 16 і 17 малий, а фільтри, які утворені першою обмоткою третього трансформатора 14 і першим конденсатором 19, другою обмоткою четвертого трансформатора 15 і другим конденсатором 20, другою обмоткою першого трансформатора 12 і третім конденсатором 21, є високочастотними, то величина змінної (низькочастотної) напруги живлення на обмотках трансформаторів 12, 14, 15 незначна. На клему запуску 27 від зовнішнього генератора поступають імпульси запуску випромінювача нейтронів 9 з частотою 10...20 Гц (діаграма 30, фіг. 2), які на час своєї дії (~ 10...20 мкс) підсилюються по потужності і амплітуді підсилювачем 25 і поступають в першу обмотку четвертого трансформатора 15. Оскільки один вивід другої обмотки трансформатора 15 через конденсатори 20, 23 під'єднані до шини "земля", то на другому її виводі виникав імпульс напруги, який поступає по жилі кабелю 18 в свердловинний прилад пристрою. Низькочастотні дроселі 16, 17 мають великий індуктивний опір для імпульсного сигналу і не впливають на його формування і проходження по електричних колах. В свердловинному приладі згаданий імпульс запуску (затриманий на час Dt проходження по кабелю 18) через конденсатор 21 по ступає на другу обмотку першого трансформатора 12 (нагадаємо, що конденсатор 22 має малий ємнісний опір для імпульсного сигналу), і на його першій і третій обмотках індукується імпульс запуску. Оскільки в момент запуску випромінювача 9 інформаційні імпульси з виходів блока 4 не поступають, останній має великий вихідний опір і імпульс запуску з першої обмотки першого трансформатора 12 не впливає на роботу блока 4. Імпульс запуску, який виникає на третій обмотці першого трансформатора 12, поступає на другий вхід блока запуску 6. На перший вхід 11 останнього подається постійна напруга, яка задає рівень дискримінації запускаючих імпульсів для впевненого їх виділення на фоні змінної складової напруги живлення, яка виникає на третій обмотці першого трансформатора 12, а також для відсікання інформаційних імпульсів, які індукуються в третій обмотці трансформатора 12 під час їх послідуючої передачі з першої в другу обмотку трансформатора 12. Амплітуда імпульсів запуску апріорі вибирається таким чином, щоб на третій обмотці першого трансформатора 12 вона перевищувала амплітуду індукованих інформаційних імпульсів. Під дією імпульсу запуску, який поступає на другий вхід блока 6, останній генерує на своїх виходах імпульсні сигнали, які управляють роботою свердловинного приладу: на першому виході генерується імпульс запуску випромінювача нейтронів 9 (діаграма 31, фіг. 2) тривалістю ~ 30...50 мкс; на другому ви ході виникає імпульс блокування блока перетворення моніторного каналу 5 (діаграма 32, фіг. 2) з метою виключення реєстрації можливих хибних імпульсів монітора на протязі часу дії нейтронного спалаху; на третьому виході з затримкою на час дії високоінтенсивного випромінювання ближньої зони свердловини (затримка умовно показана на діаграмі 33 позитивним імпульсом) з'являється імпульс запуску блока реєстрації і перетворення 3 і блока перетворення моніторного каналу 5 (діаграма 34, фіг. 2). 4 29818 Крім того, після спрацювання блок запуску 6 блокується по своєму другому входу на інтервал часу, де що менший періоду слідування запускаючих імпульсів, з метою виключення його помилкових запусків в інтервалі між імпульсами запуску (зокрема, а рахунок появлення на третій обмотці трансформатора 12 наступних індукованих інформаційних імпульсів). Час блокування умовно показаний імпульсом позитивної полярності на діаграмі 35, фіг. 2. Подвійне блокування блока 6 (по його другому входу і шляхом дискримінації інформаційних імпульсів) підвищує надійність його роботи. Після нейтронного спалаху детектори 1-1... 1-N реєструють індуктивне нейтронне чи гамавипромінювання речовини біля свердловинного простору, сигнали детекторів підсилюються відповідними підсилювачами - формувачами 2-1...2-N, і на входах 1...N блока реєстрації і перетворення 3 з'являються пакети імпульсів спадаючої інтенсивності (приклад реалізації одного з пакетів показаний на діаграмі 36, фіг. 2). Після появлення сигналу запуску на N+2-му вході блока 3 (діаграма 34), в часових "вікнах" вимірювальних каналів блока 3 проводиться запис інформаційних імпульсів пакетів у відповідності з моментами часу їх появлення, тобто аналізується часовий спектр (розподіл) імпульсних сигналів в пакетах. Процес запису інформації в блок 3 і його конкретна реалізація детально описані в [4]. Вихід нейтронів випромінювача 9 реєструється монітором 8, який являє собою активаційний детектор бета-випромінювання, слабо чутливий до потоку гама-випромінювання речовини навколо свердловинного простору. На виході монітора 8 виникає стаціонарний імпульсний потік (діаграма 37, фіг. 2), інтенсивність якого пропорційна інтенсивності нейтронного виходу випромінювача 9. Цей потік поступає на перший вхід блока перетворення моніторного каналу 5, де вони накопичуються в інтервалі між імпульсами запуску (за винятком інтервалу часу блокування по третьому входу блока 5, діаграма 32). Після появлення чергового імпульсу запуску (діаграма 34) на четвертому вході блока 5, останній знову починає накопи чува ти імпульси монітора, а накопичені в попередньому періоді імпульси зчитуються з високою тактовою частотою, синхронізованою з частотою часового аналізу в блоці 3. Імпульси тактової частоти поступають з третього виходу блока 3 на другий вхід блока 5. Зчитувані імпульси (діаграма 39, фіг. 2) появляються на виході блока 5 і поступають на N+1-ий вхід блока реєстрації і перетворення 3 одночасно із появленням пакетів інформаційних імпульсів на його 1...N входа х (діаграма 36, фіг. 2). На відміну від інформаційних, імпульси монітора в пакеті слідують періодично. Робота блока 3 по N+1-ому входу аналогічна по 1...N входах, в результаті пакет імпульсів монітора буде запам'ятований так само, як і пакети інформаційних імпульсів. Після запам'ятовування, блок реєстрації і перетворення 3 переходить в режим послідовного зчитування інформації із часових аналізаторів, спочатку першого, потім другого і так дальше до N+1-ого вимірювальних каналів, включно, з меншою частотою для поліпшення умов передачі імпульсного сигналу по кабелю 18. Так само, як і в [4] кожний зчитуваний імпульс перетворюється в блоці 3 в пару зсунути х відносно один одного вихідних імпульсів на першому і другому вихода х блока 3, які підсилюються в вихідному каскаді 4 і поступають на протилежні виводи першої обмотки першого трансформатора 12. При цьому забезпечується якісна передача ін формації імпульсами по кабелю 18, оскільки імпульсний потік, що передається, збалансований по постійній складовій. Приклад реалізації вихідного сигналу, який поступає з другої обмотки першого трансформатора 12 через конденсатор 21 в кабель 18, показаний на діаграмі 39, фіг. 2. Передача інформації здійснюється в інтервалі між нейтронними спалахами. Інтервали між імпульсами, що передаються, пропорційно збільшені в порівнянні з початковими пакетами імпульсів. Після проходження через кабель 18, інформаційні імпульси виділяються в другій обмотці третього трансформатора 14 і поступають на вхід вихідного пристрою 24, де проводиться придушування низькочастотної складової живлення і шумів. Виділені на виході пристрою 24 інформаційні імпульси поступають на перший вхід блоку приймання і зворотного перетворення 26, де вони запам'ятовуються у відповідності до моментів їх появлення і, після дії імпульсу запуску перетворюються з високою тактовою частотою в пакети імпульсів, еквівалентні пакетам на входах 1...N+1 блока реєстрації і перетворення 3. Сигнал на виході 1 блока 26 є еквівалентним сигналу на вході 1 блока 3, сигнал на виході 2 блока 26 в еквівалентним сигналу на вході 2 блока 3 і так дальше, причому на N+1-ому блока 26 виділяється сигнал монітора, еквівалентний перетвореному сигналу моніторного каналу на N+1-ому вході блока 3. Приклади реалізацій сигналів на одному із N виходів блока 26 і на його N+1-ому виході показані на діаграмах 40, 41 фіг. 2, відповідно. На 2-ому виході блока 26 під дією імпульсу запуску генерується імпульс маркера (діаграма 42, фіг. 2). Під час дії імпульсу запуску на першій обмотці четвертого трансформатора 15, той же імпульс може появлятись на другій обмотці третього трансформатора 14 і, відповідно, на виході пристрою 24 (це виникає внаслідок того, що перша обмотка третього і друга обмотка четвертого трансформаторів 14 і 15 включені паралельно). Тому під час запуску перший вхід блока 26 блокується. Відзначимо, що низькочастотний дросель 17 має великий опір для імпульсного сигналу і забороняє його проходженню в кола низькочастотного живлення (клеми 28, 29). Інформаційні імпульси в моменти їх появи із кабелю 18 виділяються також на першій обмотці четвертого трансформатора 15, однак оскільки при відсутності імпульсу запуску вихід блока 25 має високий вхідний опір, то трансформатор 15 під час передачі інформаційного сигналу знаходиться в режимі ненавантаженого ходу. До виходів 1... N+1 блока 25 підключаються серійні часові аналізатори (наприклад, типу Десна-2), де проводиться аналіз часового розподілу імпульсних сигналів відносно маркерного сигналу на N+2-ому виході блока 26. Розглянемо далі роботу окремих вузлів і блоків пристрою. 5 29818 Принцип роботи і структура блока реєстрації і перетворення 3 детально описані в [4]. Вихідний каскад 4 містить два нормально розімкнуті ключі 43, 44, керовані полюси яких з'єднані між собою і заземлені, а некеровані полюси є виходами каскаду 4. Під дією імпульсу з одного з виходів блока реєстрації і перетворення 3, відповідний ключ замикається на час дії цього імпульсу, з'єднуючи відповідний вихід каскаду 4 з шиною "земля". Блок перетворення моніторного каналу 5 перетворює імпульсний потік монітора між суміжними імпульсами запуску (діаграма 37, фіг. 2) в пакет періодичних імпульсів, який появляється на виході блока 5 після закінчення заданого інтервалу (діаграма 41, фіг. 2). Функціональна схема блока 5 показана на фіг. 3. Він містить підсилювач 45, компаратор 46 з клемою опорної напруги 47, лічильний тригер 48, елемент затримки 49, керовані двополюсні ключі 50, 51, ревенсивні лічильники 52, 53, D-тригери 54, 55 і тривходовий елемент "&" 56. Допустимо, що при появленні чергового імпульсу запуску на четвертому вході блока 5, ключі 50 і 51 переключаються у стан, показаний на функціональній схемі фіг. 3. Одночасно імпульс запуску переводить D-тригери 54 і 55 в нульовий стан, які по своїх інверсних виходах дають дозвіл на проходження через елемент "&" 56 імпульсів тактової частоти, які поступають на другий вхід блока 5. Після цього в лічильнику 53 починаєтьсянакопичення імпульсів монітора, які поступають на його перший вхід і через підсилювач 45, компаратор 46 і ключ 51 - на підсумковий вхід лічильника 43. Одночасно в лічильнику 52 починається зчитування накопиченої інформації тактовими імпульсами, які проходять з другого виходу блока 5 через елемент затримки 49 на віднімальний вхід лічильника 52. При досягненні лічильником 52 нульового стану, на його виході появляється імпульс, який переводить тригер 54 в одиничний стан. Останній блокує подальший рахунок імпульсів в лічильнику 52, скидає останній в нуль і забороняє подальше проходження тактових імпульсів через елемент "&" 56. Накопичення імпульсів монітора в лічильнику 53 продовжується до моменту появи чергового імпульсу запуску, після чого із лічильника 53 проводиться зчитування інформації, а в лічильнику 52 - її накопичення. Далі процес періодично повторюється. Очевидно, що ємності лічильників 52, 53 повинні бути більшими, ніж очікувана кількість імпульсів монітора в інтервалі між імпульсами запуску, а кількість імпульсів в генерованому на виході блока 5 пакеті дорівнює кількості накопичених імпульсів монітора в попередньому інтервалі. На час дії нейтронного імпульсу компаратор 46 блокується по третьому входу блока 5. Елемент затримки 49 затримує стробуючі імпульси тактової частоти на час розповсюдження сигналів в електричних колах блока 5. Блок запуску 6 виробляє імпульси керування свердловинним приладом пристрою. Функціональна схема блока 5 показана на фіг. 2 і містить фільтр 57 верхніх частот, компаратор 58, одновібратори 59...63. Імпульс запуску з другого входу блока 6 через фільтр 57 верхніх частот (який подавлює низькочастотну змінну складову напруги живлення) поступає на вхід компаратора 58, на другий вхід якого подається постійна опорна напруга з першого входу блока 6. Під дією цього імпульсу компаратор 58 спрацьовує і запускає одновібратор 59, який виробляє сигнал блокування, що надходить на другий вихід блока 6 (діаграма 32, фіг. 2). Переднім фронтом імпульсу блокування запускаються: одновібратор 60, вихідний імпульс якого блокує компаратор 58 на час, декілька менший інтервалу часу між суміжними імпульсами запуску (діаграма 35, фіг. 2); одновібратор 61, який генерує імпульс запуску випромінювача нейтронів 9; згаданий імпульс поступає на перший вихід блока 6 (діаграма 31); одновібратор 62, тривалість вихідного імпульсу якого задає інтервал часу затримки початку реєстрації пакетів інформаційних імпульсів (діаграма 33), цим при необхідності виключається вплив ближньої зони свердловини. Заднім фронтом імпульсу одновібратора 62 запускається одно вібратор 63, який генерує імпульс запуску блоків 3 і 5, доступаю чий на третій вихід блока 6 (діаграма 34). Рівень опорної напруги на компараторі 58 вибирається більшим, ніж амплітуда інформаційних імпульсів на другому вході блока 6, але меншим, ніж амплітуда імпульсу запуску, який поступає на той же вхід. Функціональна схема вихідного пристрою 24 показана на фіг. 1 і складається із фільтра верхніх частот 64 і компаратора 65, який містить вхід 66 опорної напруги. Фільтр 64 придушує низькочастотну складову змінної напруги живлення, а значення опорної напруги вибирається дещо меншим, ніж амплітуда інформаційних імпульсів. Підсилювач 25 потужності являє собою керований нормально розімкнутий однополюсний ключ 67 з клемою постійної напруги 68. Під дією імпульсу запуску на вході 27 підсилювача 25, ключ 67 з'єднує ви хід підсилювача 27 з клемою постійної напруги 68. Функціональна схема блока приймання і зворотного перетворення 26 показана на кресленні фіг. 4. Вона містить керований нормально замкнутий ключ 69, високочастотний генератор 70, подільники частоти (лічильники) 71, 72, лічильник циклу 73, лічильник адресу 74, тригери 75...79, мультиплексори 80, 81, демультеплексор 82, диференціюючі елементи 83, 84, 85, елементи затримка 86...90, елементи "І" 91, 92, дешифратор (перетворювач двійкового коду в позитивний) 93, елемент "&" 94, N+1 елементів "&" 95-1... 95-(N+1), N+1 однозарядних оперативних запам'ятовуючих пристроїв 96-1...96-(N+1). Принцип дії блоку 26 оснований на перетворенні послідовності пакетів інформаційних імпульсів, які поступають на його перший вхід з малою тактовою частотою (діаграма 39, фіг. 2) в пакети одночасно генеруємих імпульсних сигналів з високою тактовою частотою на N+1 виходах блока 5 (діаграми 40, 41, фіг. 2). Таким чином, в блоці 5 реалізується зворотна трансформація касових розподілів переданих пакетів імпульсних сигналів, причому часові розподіли імпульсів в пакетах на N+1 виходах блока 26 еквівалентні часовому розподілу імпульсних сигналів на відповідних входах блока 3. На N+2-ому виході блока 26 генерується сигнал маркера, який задає початок часового ана 6 29818 лізу імпульсних сигналів з виходів 1... N+1 пристрою зовнішніми аналізаторами. На час дії сигнал запуску на другому вході блока 26, перший (сигнальний) вхід останнього блокується. Блок приймання і зворотного перетворення 26 працює наступним чином. Генератор 70 генерує високочастотну імпульсну послідовність. Подільник 71 зменшує цю частоту до значення тактової частоти часового аналізу в блоці 3, а подільник 72 - до значення тактової частоти передачі інформаційного сигналу по кабелю 18. Оскільки сигнал установки в нуль подільників 71 і 72 знімається кожний раз при появі імпульсу запуску, то тим самим виконується автоматична підстройка фази тактових імпульсів з виходів подільників 71, 72 до фази тактової частоти сигналів, що передаються. При надходженні імпульсу запуску знімається блокування з подільників 71, 72 (елементами 91, 76), мультиплексор 80 переключається на передачу імпульсів високої тактової частоти, лічильники 73, 74 скидаються в нуль. Крім того, сигнальний (перший) вхід блока 26 блокується на час дії імпульсу запуску. Тим самим виключається проходження по першому входу паразитного імпульсу запуску. В момент приходу імпульсу запуску, в однорозрядних ОЗУ 96-1...96-(N+1) містяться записані по моментах появи імпульси пакетів 1.2... N+1-ого вимірювальних каналів і моніторного каналу, відповідно. Нульовий стан лічильника циклу 73 відповідає одиничному потенціалу на першому виході перетворювача двійкового коду в позитивний 93. Одиничний потенціал на першому виході перетворювача 93 дає дозвіл на проходження через елемент "&" 94 тактових імпульсів високої частоти для стробування елементів "&" 95-1...95- (N+1). Ємність лічильника адресу 74 дорівнює кількості каналів часового аналізатора, а ємність лічильника циклів 73 дорівнює кількості пакетів імпульсів. Таким чином, після появлення імпульсу запуску, з великою тактовою частотою змінюються адреси від 0 до максимального одночасно на всіх ОЗУ 96-1...96- (N+1), які знаходяться в режимі зчитування. В кожному такті вихідні, сигнали всіх ОЗУ стробуються тактовими імпульсами, в результаті чого на виходах 1... N+1 виникають пакети імпульсів, які повторюють сигнали на входах 1... N+1 блока 3. На виході N+2 появляється затриманий на час розповсюдження сигналів по електронних колах блока 26 маркерний імпульс. Після опитування всіх адресів, на виході переповнення лічильника адресу 74 появляється імпульс, який записує одиницю в лічильник циклу 73. При цьому одиничний потенціал переключається з першого на другий вихід перетворювача двійкового коду в позиційний 93 і через елемент "I" 92 і тригер 76 скидає в нуль лічильники 71, 72 і забороняє подальший рахунок в них. Після згаданих переключень одиничний потенціал з другого виходу перетворювача 93 переводить ОЗУ 91-1 в режим запису інформації, після чого робота блока 26 зупиняється до моменту появлення першого із імпульсів, що передаються (як витікає з опису роботи блока 3 в [4], першим появляється імпульс синхронізації пакету). При появленні на першому вході блока 26 першого ж імпульсу, блокування подільників 71, 72 знімається (елементами 91, 76) і мультиплексор 8 переключається в режим передачі тактових імпульсів низької частоти. Під час запам'ятовування інформації елемент "&" 94 закритий нульовим потенціалом з першого виходу перетворювача 93). Вузол відбору інформаційних імпульсів працює аналогічно описаному в [4], містить елементи 78, 79, 81...87 і подає на входи ОЗУ 96-1... 96- (N+1) одиничний потенціал при наявності інформаційного імпульсу в даному такті і нульовий при його відсутності. При першому циклі роботи лічильника адресу 74 запис імпульсів (одиниць) в моменти їх появлення проводиться в ОЗУ 96-1 (запис часового розподілу імпульсів першого пакету). Далі в лічильник циклу 73 додається одиниця, переходить в режим запису ОЗУ 96-2 і в нього записується розподіл в другому пакеті і так дальше, поки в ОЗУ 96- (N+1) у не буде записана рівномірна послідовність імпульсів монітора. Далі імпульсом перетворення лічильника циклу 73 через елемент "І" 92 і тригер 76 подільники частоти 71, 72 скидаються в нуль і рахунок імпульсів в них зупиняється. Таким чином, виконується запам'ятовування розподілів імпульсів в послідовно поступаючих пакетах. Далі, на другий вхід блока 26 знову поступає імпульс запуску і описана вище процедура запам'ятовування і зворотного перетворення багатократно повторюється. Опишемо коротко (на завершення) принцип роботи прототипу (фіг. 5). Пакети імпульсів детекторів через підсилювачі-формувачі поступають на входи блока реєстрації і перетворення, де вони перетворюються в пакети різнополярних імпульсів і з низькою тактовою частотою через вихідний каскад і перший трансформатор поступають в кабель, по якому передаються по двох його жилах. Ці імпульси виділяються в одній з вторинних обмоток четвертого трансформатора і через вихідний пристрій подаються на один із входів блока приймання і зворотного перетворення. З клеми запуску через підсилювач потужності імпульси запуску поступають по тих самих жилах кабелю на вихідну обмотку третього трансформатора, де вони виділяються на відповідній обмотці і поступають на запуск, блока реєстрації і перетворення і через перший конденсатор - на запуск випромінювача нейтронів. Імпульси монітора формуються в блоці перетворення моніторного каналу і передаються в третю жилу кабелю по мірі їх появи на виході монітора за виключенням інтервалу часу блокування під час дії нейтронного імпульсу. Імпульси монітора виділяються в третьому трансформаторі і через вихідний пристрій 1 поступають на реєстрацію. З клеми запуску імпульси запуску подаються також на другий вхід блока приймання і зворотного перетворення. Живлення свердловинного приладу змінним струмом здійснюється через четвертий конденсатор і середню точку первинної обмотки четвертого трансформатора. Змінна напруга виділяється в середній точці вихідної обмотки першого трансформатора і подається на живлення випромінювача нейтронів і через другий трансформатор і блок живлення - на живлення детекторів і елект 7 29818 ронної схеми з постійним струмом. Другий конденсатор служить для розв'язки кола змінного живлення по імпульсній напрузі, а вхідна обмотка третього трансформатора заземлена через третій конденсатор. Таким чином, практично без збільшення складності конструкції, пристрій дозволяє використовувати одну жилу кабелю для багатовидового імпульсного нейтронного каротажу, передачі змінної напруги живлення і імпульсів запуску в свердло винний прилад і, тим самим, підвищити ефективність каротажу нафтови х і газових свердловин. Джерела інформації 1. Патент США № 4292518, G01V5/00, 1981. 2. А.с. СРСР № 1492960, G01V5/10, 1986. 3. Апаратура імпульсного нейтронного каротажу ИНК-9. Технічний опис і інструкція по експлуатації. АХД 43.1525.013ТО (рос. мова). 4. А.с. СРСР № 1207296, G01V5/00, 1984. 8 Фіг. 1 29818 9 Фіг. 2 29818 10 Фіг. 3 29818 11 Фіг. 4 29818 12 Фіг. 5 29818 13 29818 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 14