Польовий вимірник потенціалів природного електричного поля

1. Полевой измеритель потенциалов естественного электрического поля, содержащий м н о г о к а н а л ь н ы й переключатель, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, запоминающее устройство, источник питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в него дополнительно введен блок индикации, запоминающее устройство выполнено энергонезависимым, включающим устройство управления, устройство памяти, устройство канала связи, устройство питания, а источник питания выполнен в виде блока питания, включающего первичный источник питания и преобразователь напряжения, при этом первичный источник пита ния подключен к многоканальному переключателю, а преобразователь напряжения - к остальным элементам измерительной схемы, входы многоканального переключателя соединены с измерительными электродами, а выход через усилитель и аналого-цифровой преобразователь подключен ко входу блока индикации и информационным входам устройства памяти, выходы блока управления подключены к адресным входам, переключателя, блока индикации, устройства управления, а также к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, выходы устройства управления соединены с управляющими входами устройства памяти и устройства канала связи, второй вход которого соединен с выходом устройства памяти, а выход устройства питания запоминающего устройства подключен кустройству памяти 2 Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что устройство памяти выполнено с применением микросхем, репрограмируемых постоянных запоминающих устройств Изобретение относится к геоэлектроразведке, в частности, к нефтегазодобывающей п р о м ы ш л е н н о с т и и может быть использовано при проведении работ доразведки и контроля за разработкой нефтегазоконденсатных месторождений методом естественного электрического поля. Известен электроразведочный автокомпенсатор АЭ-72, предназначенный для электроразведочных работ методами естественного электрического поля [Унгерман М Н., Левицкий Л П , Шерешковский С.Н. Оператор-электроразведчик. Справочник. М., "Недра", 1989. с 94-95]. 23102 Устройство содержит входной блок для подключения двух измерительных электродов, систему входных переключателей, компенсатор поляризации, входной аттенюатор, переключатель пределов изме- 5 рений, фильтр низких частот, усилитель пос т о я н н о г о т о к а . Ключи усилителя управляются импульсным напряжением, которое через выпрямитель подается с преобразователя, управляемого низкочастотным 10 генератором. С выхода усилителя сигнал поступает на стрелочный индикатор и в цепь обратной связи, состоящую из резистора напряжения компенсации и аттенюатора обр а т н о й связи Питание у с т р о й с т в а 15 осуществляется через параметрические стабилизаторы от внутреннего батарейного источника питания. дятся на печать при помощи цифрового регистратора. Устройство содержит также блоки выделения и запоминания экстремальных значений измеряемых параметров, соединенных посредством ключа с входными блоками, схему запуска, предназначенную для включения преобразователя в работу, блок компенсации. Наличие в известном приборе многоканального переключателя позволяет применять его для измерения сигналов сразу в. нескольких точках, но блоки выделения и запоминания конструктивно предназначены для выделения и запоминания только для минимальных и максимальных значений сигнала, что ограничивает область его применения Наличие входных блоков, выполненных в виде усилителей, на которые поступают входные сигналы, снижает точПрибор эффективно может использоваться в основном только для измерения 20 ность измерения из-за разброса параметров усилителей. В устройстве отсутствуют элепотенциалов в двухэлектродном'варианте с менты, способные обеспечить долговременодним неподвижным и другим подвижным ную фиксацию результатов измерения. Не измерительными электродами. Однако, попредусмотрена возможность непосредстскольку в приборе предусмотрено подключение только двух э л е к т р о д о в , его 25 венного ввода информации в ЭВМ, поскольку измеренные,результаты преобразуются в использование ограничено при измерении цифровую форму и выводятся на печать при электрических потенциалов по системам помощи цифрового регистратора, что снипрофилей одновременно в значительном кожает оперативность и производительность личестве точек обработки информации. Прибор обладает низкой оперативно- 30 стью измерения, поскольку процесс измереХарактер и методы полевых исследования предполагает перемещение ний требуют практически одновременного подвижного электрода последовательно по измерения потенциалов естественного всем точкам наблюдений с визуальной фикэлектрического поля в значительном количесацией по стрелочному индикатору измеря- 35 стве точек с погрешностью, не превышаюемой р а з н о с т и потенциалов между щей 1. Также должна быть обеспечена подвижным и неподвижным электродами. возможность долговременной фиксации реНа расшифровку записей, полученных в реаультатов измерений с последующим их ввозультате измерений, требуются значительдом в ЭВМ, в необходимой для этого форме. ные затраты времени. Снижает 40 Необходимость создания полевого измериоперативность обработки также невозможтеля потенциалов естественного электриченость непосредственного ввода измеренского поля вызвана отсутствием пригодной ных сигналов в ЭВМ, так как в приборе для этого аппаратуры. отсутствуют блоки и каналы, которые могли Все известные технические решения бы выполнять эти функции. 45 для измерения геопотенциалов в различных Наиболее близким по числу совпадаюскважинах непригодны для использования в щих признаков к заявляемому изобретению качестве наземной аппаратуры в процессе является многоканальный цифровой преобдоразведки и контроля за разработкой нефразователь [Авт. ев СССР N; 549768, кл.Є 01 тегазоконденсатных месторождений, в часV 9/00, 1977], предназначенный для регист- 50 т н о с т и , при проведении работ по рации данных, полученных при промысловоустановлению зависимости между изменегеофизических исследованиях скважин. нием потенциалов естественного электричеУстройство содержит входные блоки, на кос к о г о поля, измеренных по системе торые поступают входные сигналы, установрадиальных профилей относительно общей ленный после блоков многоканальный 55 точки, от изменения напряженного состояпереключатель, посредством которого входния массива, так как имеют специфическую ные сигналы подаются нэ аналого-цифровой область применения. преобразователь, где преобразуются в их В изобретении поставлена задача социфровые эквиваленты и через программздания такого полевого измерителя потенный блок (управляющее устройство) вывоциалов естественного электрического поля. 23102 который содержал бы многоканальную схему измерения, позволяющую производить с высокой точностью измерения практически одновременно с задержкой не более 1с в значительном количестве точек. Благодаря 5 введению новых блоков и связей между ними, обеспечивал возможность долговремен-ной фиксации всех результатов измерений с последующим непосредственным их вводом в ЭВМ, а также обладал помехоустойчиво- 10 стью, что в конечном итоге позволило бы получить достоверную информацию для объективного контроля за доразведкой нефтегазоконденсатных месторождений. Поставленная задача решается следую- 15 щим образом. В известном устройстве, содержащее общие с заявляемым изобретением признаки, а именно: многоканальный переключатель, аналого-цифровой преобразователь, 20 усилитель, блок управления, запоминающее устройство, источник питания - дополнительно введен блок индикации. Запоминающее устройство выполнено энергонезависимым, включающим устрой- 25 ство управления, устройство памяти, устройство канала связи, устройство питания, а блок питания содержит первичный источник питания и преобразователь напряжения, причем ко входам многоканального пере- 30 ключателя подключены измерительные электроды, а выход через усилитель, аналого-цифровой преобразователь соединен совходом блока индикации и информационным входом устройства памяти запоминаю- 35 щего устройства, входы блока управления подключены к адресным входам переключателя, блока индикации, устройства управления запоминающего устройства, а также к управляющему входу аналого-цифрового 40 преобразователя, кроме того, выходы устройства управления соединены с входами устройства памяти и устройства канала связи, второй вход которого соединен с выходом устройства памяти, а выход устройства 45 питания подключен к устройству памяти, на которое автоматически подается напряжение при отключении внешнего источника пит а н и я , п е р в и ч н ы й и с т о ч н и к питания подключен к блоку многоканального пере- 50 ключателя, а преобразователь напряжения - к измерительной части схемы, 6 упрощается конструкция устройства за СЧРІ исключения нескольких входных усилителей и установки одного после переключателя, а также повышается точность измерения за счет исключения разброса параметров входных устройств. Выполнение запоминающего устройства с необходимой емкостью памяти и энергонезависимым позволяет хранить записанные в него результаты измерений по всем каналам в течение длительного времени. Наличие в составе запоминающего устройства канала связи позволяет передавать хранящиеся в устройстве памяти данные непосредственно в ЭВМ. Выполнение блока питания в виде первичного источника питания и преобразователя напряжения, где первичный источник подключен к блоку многоканального переключателя, а преобразователь напряжения - к измерительной части схемы, позволяет получить необходимые для питания элементов схемы напряжения, а применение преобразователя напряжения позволяет отделить цепи управления переключателя от цепей питания измерителя и тем самым снизить уровень помех на входе усилителя и повысить точность измерения. Для удобства снятия визуального отсчета номера измеряемого канала и значения измеряемого в этом канале потенциала, в устройство введен блок индикатора. На чертеже представлена структурная схема полевого измерителя потенциалов естественного электрического поля. Устройство состоит из блока многоканального переключателя (БМП) 1. предназначенного для автоматического переключения выводов измерительных электродов (не показаны) и измерительной части схемы 2, включающей последовательно соединенные с БМП 1 и усилитель 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, выход которого соединен со входом блока индикации (БИ) 5, информационным входом энергонезависимого запоминающего устройства (ЗУ) 6 и блока управления (БУ) 7, выходы которого подключены к адресным входам БМП 1, БИ 5, управляющему входу АЦП 4, адресному входу ЗУ 6. Запоминающее устройство (ЗУ) 6 состоит из устройства памяти (УПМ) 8. устройства управления (УУ) 9, устройства канала связи Предложенный измеритель потенциа(УКС) 1С, устройства питания (УП) 11, где лов отличается от известного тем, что, воинформационный вход УПМ 8 подключен к первых, многоканальный переключатель 55 выходу АЦП 4, а выход - к УКС 10, адресный установлен на входе измерительной схемы, вход УУ 9 соединен с выходом БУ 7, а выходы куда поступают сигналы от измерительных - с управляющими- входами УПМ 8 и УКС 10, электродов, где автоматически выбирается устройство питзния 11 подключено к устройсигнал одного из измерительных каналов и ству памяти 8. В состав измерителя включен подается на вход усилителя. Таким образом блок питания (БП) 12 содержащий преобра 23102 зователь напряжения 13 и первичный источник питания 14 (аккумуляторную батарею), причем, первичный источник 14 подключен к блоку переключателя БМП 1, а преобразователь напряжения 13 - к измерительной схеме 2. Устройство работает следующим образом. Перед запуском в режим измерений при проведении работ, например, по методу радиальных профилей относительно общей точки, находящейся в центре зэлежи, производят расстановку по профилям кос с измерительными каналами, к каждому каналу подсоединяют неполяризующийся электрод, установленный в точках исследования на профилях (на рис. не показан). Плотность сетки профилей и количество устанавливаемых электродов выбирается в зависимости от размера, формы и конфигурации залежи. Косы подсоединяют ко входным клеммам блока многоканального переключателя 1 и к нему же отдельным проводом подсоединяют фоновый электрод, расположенный на некотором расстоянии от устья скважины, относительно которого производят измерения по всем каналам каждой, косы. Опрос каналов может производиться переключателем как в ручном, так и в автоматическом режиме. Количество переключаемых каналов в автоматическом режиме определяется начальной установкой переключателя 1. В ручном режиме возможно постоянное подключение одного из измерительных каналов к схеме измерения. 5 10 15 20 25 30 35 Включение измерителя в режим измерения осуществляется при подаче питания от первичного источника питания 14, При этом одновременно первичный источник питания 14 подключается к БМП 1, а преобразова- 40 тель напряжения 13 - к измерительной схеме 2. БМП 12 формирует на своих выходах напряжения, необходимые для питания как БМП 1, так и элементов измерительной части устройства. Отделение цепей питания 45 БМП 1 от цепей питания элементов измерительной схемы способствует снижению уровня помех. После подачи питания на БМП 1 осуществляется автоматическое переключение измерительных каналов, сигна- 50 лы с которых поступают на вход усилителя 3. Для подавления помех, возникающих в результате действия наводок на линии, соединяющее электроды с измерителем, в состав усилителя входит пассивный фильтр, После выдержки времени, необходимого для установления сигнала на входе усилителя 3, производится запуск аналого-цифрового преобразователя 4. преобразующего значения измеряемого потенциала в цифровую форму, С выхода АЦП 4 сигнал в цифровой форме поступает одновременно на блок индикации 5 и информационный вход устройства памяти 8 запоминающего устройства 6. Блок управления 7 вырабатывает управляющий сигнал для запуска АЦП 4 и запоминающего устройства 6. Кроме того БУ 7 вырабатывает адресные сигналы, определяющие номер подключенного измерительного канала БМП 1 и адрес соответствующей ячейки памяти в устройстве памяти 8. Сформированные адресные сигналы совместно с информационным сигналом с выхода АЦП 4 поступают на блок индикации 5, обеспечивая визуальную индикацию номера измеряемого канала и значение измеряемого в этом канале потенциала Запоминающее устройство ЗУ 6 работает следующим образом. Адресные сигналы, поступающие из блока управления БУ 7 на вход устройства управления 9, определяют выбор соответствующей измеряемому каналу ячейки памяти УПМ 8, в котором информационные сигналы с выхода АЦП 4 запоминаются. При обесточивании устройства, то есть при отключении БП 12, устройство питания 11 осуществляет автоматическое переключение питающего напряжения устройства памяти 8 с БП 12 на внутренний, входящий в состав УП 11, источник питания. В случае использования в составе УПМ 8 микросхем, репрограммируемых постоянных запоминающих устройств, необходимость в УП 11 отпадает. В режиме передачи информации из ЗУ 6 в ЭВМ, УКС 10 обеспечивает последовательную передачу содержимого ячеек памяти УПМ 8 вместе с необходимыми контрольными и стробирующими сигналами, вырабатываемыми УКС 10. 23102 Г Упорядник Замовлення 4520 1 Техред М.Келемеш Коректор Н. Король Тираж . Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., в Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 10t > •