2.2 Будова та робота модуля 2ннк-м

Принцип роботи

Будова модуля та реалізовані в ньому схемотехнічні й конструкторські рішення, його метрологічні і техніко-експлуатаційні характеристики визначаються призначенням модуля, необхідною точністю вимірів і заданими умовами використання.

Модуль 2ННК-М призначений для безпосереднього проведення досліджень в свердловинах і представляє собою пристрій, конструкція котрого типова для приладів радіоактивного каротажу інтегрального типу.

Принцип вимірів водонасиченості пористості Кп відкритих свердловиною пластів складається з опромінення порід потоком швидких нейтронів полоній-берилієвого чи плутоній-берилієвого джерела і перетворення вповільнених в досліджуваному середовищі потоків теплових нейтронів, зареєстрованих двома установленими на фіксованих відстанях від джерела детекторами нейтронів, в потоки електричних імпульсів, середні частоти яких зв’язані із значенням Кп в загальному випадку функціональною залежністю (2):

Kn = B*A + C (2)

де В,С -- постійні коефіцієнти ,значення яких визначаються за результатами відповідних дослідно-методичних робіт.

А = (Nбв/Nмв)*(Nм/Nб) – вихідні дані каналів ННК модуля, позані в умовних одиницях ( у.о. ). При цьому , Nбв і Nмв—середні частоти надходження вихідних імпульсів каналів\ ННКб і ННКм, зареєстровані в еталонному середовищі ( в воді ), а Nм і Nб -- середні частоти надходження вихідних імпульсів ННКм і ННКб, відповідно, зареєстровані в досліджуваному середовищі при каротажі.

Таким чином, вимірювання Кп полягає в попередньому визначенні при еталонуванні (калібровці) значення коефіцієнта К= Nбв/Nмв, є постійною величиною для даного екземпляра модуля 2ННК-М, і вимірювання середніх частот вихідних імпульсів каналів ННК в процесі каротажу, після чого відповідно з прикладом (2) вираховують величину Кп. При наявності відповідних пристроїв і необхідного програмного забезпечення вказані операції можуть бути автоматизовані.

2.2 Структурна схема модуля 2ннк-м

На структурній схемі (Додаток А) виділені основні функціональні складові частини модуля і схематично показані їх з’єднання.

Модуль 2ННК-М складається із двох основних частин зонда і електронного блоку.

_{Зонд складається з камери, в яку встановлюють джерело швидких нейтронів, і блоку детектування теплових нейтронів 2ННК} (Додаток В)_{, що складається з детекторів (лічильники) нейтронів каналів ННКм і ННКб, відповідно, і дискримінаторів цих каналів} (Додаток С) _{і електронного блоку, який вміщує в себе ряд функціональних пристроїв утворюючих живлення блока детектування, первинну обробку і формування надходячих від блоку детектування інформаційних сигналів, пристрою двохстороннього обміну інформацією з каротажною лабораторією МЕГА-У, забезпечуючи при цьому прийом-передачу командних та інформаційних слів. Це високовольтний перетворювач (1) блок керування (2), вторинне джерело живлення (6), і інвертор (7), і свердловинна частина телеметричної лінії зв’язку ( ТЛЗ) (ІІ), яка включає в себе приймач ТЛЗ (4), і передавач ТЛЗ (5).}

Нижче розкрите функціональне призначення складових частин модуля і їх взаємодія в процесі роботи.

Теплові нейтрони які реєструються лічильниками блоку детектування 2ННК, перетворюються ними в потоки електричних імпульсів, які потрапляють на входи дискримінаторів ННКм, і ННКб.

Дискримінатори здійснюють необхідне підсилення і амплітудну селекцію вхідних сигналів, а також їх формування по амплітуді і тривалості. Вихідні імпульси дискримінаторів каналів ННКм і ННКб потрапляють в електронний блок (ІІ) на відповідні входи блока керування (2), в якому здійснюється підрахунок кількості імпульсів, які зареєстровані в кожному каналі за проміжок часу між двома сусідніми запитами від лабораторії МЕГА на видачу інформації, і перетворення отриманих чисел в паралельний дванадцятирозрядний код. По шині даних вихідна інформація потрапляє у схему ТЛЗ.

Блок керування окрім підрахунку кількості імпульсів в каналах ННКм і ННКб виконує формування ряду керуючих сигналів, необхідних для забезпечення необхідних режимів роботи входячих в нього функціональних пристроїв ( в т.ч. АЦП, який здійснює перетворення поточного значення напруги живлення в цифровий код) і свердловинної частини ТЛЗ.

Функціональне призначення свердловинної частини ТЛЗ, структурна схема якої представлена (Додаток D), організація двохстороннього каналу зв’язку між модулем 2ННК-М і наземним пристроєм програмнокерваної каротажної лабораторії МЕГА-У з цифровою передачею інформаційних (командних) і службових сигналів в коді МАНЧЕСТЕР ІІ .

Приймач ТЛЗ (4) складається: з контролера 588ВГ6(5), що забезпечує перетворення сигналів, представлених у паралельному двійковому коді, в послідовний біполярний дворівневий код, зворотного перетворення, а також формування керуючих сигналів і складається з:

- пристрою прийому, що здійснює прийом і формування по амплітуді надходячого від наземної частини ТЛЗ через каротажний кабель і трансформатор передавача ТЛЗ -ТV1 командного слова в коді манчестер - ІІ;

- вузол установки коду адреси модуля для ідентифікації командного слова до модуля;

- пристрій синхронізації, який забезпечує синхронізацію роботи свердловинної і наземної частини ТЛЗ;

- пристрій керування, що здійснює переведення контролера в режим передачі інформаційного слова відповіді;

- пристрій формування імпульсу прийому командного слова;

- пристрій формування керуючих сигналів.

Передавач ТЛЗ (5) здійснює формування і передачу інформаційних слів відповіді даних в коді МАНЧЕСТЕР ІІ через каротажний кабель в наземну частину ТЛЗ пристрою збору інформації програмно-керованої каротажної лабораторії і вміщує попередній підсилювач, кінцевий підсилювач потужності з вихідним трансформатором ТV1, а також пристроєм захисту від наскрізних струмів і перенавантаження.

В загальному випадку свердловинна частина ТЛЗ працює наступним чином :

Командне слово («запит»), в п’яти старших розрядах якого вміщується код адреси модуля, потрапляє від наземної частини ТЛЗ через каротажний кабель і трансформатор ТV1 передавача на вхід пристрою прийому, з виходу якого нормалізовані амплітудні сигнали в послідовному біполярному фазоманіпульованому дворівневому коді, передаються на відповідні входи контролера. В контролері здійснюється перетворення послідовного біполярного коду в паралельний код перевірка останнього на паритет або («Чіткість»), а також по п’яти старшим розрядам виконується порівняння коду адреси надійшовшого командного слова з кодом адреси модуля, встановленого в вузлі приймача ТЛЗ. Тільки при позитивному результаті перевірки паритету і повному збігу порівнюваних адресних кодів на відповідних виходах контролера виробляється сигнал, під дією якого формується імпульс прийому команди, яка запускає пристрій формування керуючих сигналів. Вхідний пристрій виробляє сигнали ТРБ і ТРБІ. Із сигналу ТРБ шляхом інвертування і наступного збільшення потужності формується сигнал ЗАХВАТ. Імпульс ТРБ підтверджує готовність переходу контролера в режим передачі інформаційного слова із модуля до наземної частини ТЛЗ. Імпульс ЗАХВАТ вступає в лінію «ЗАХВАТ» міжмодульної інтерфейсної магістралі і виконує блокування по входу приймачів ТЛЗ всіх інших модулів, які входять в збірку, запобігаючи тим самим проходження різних сигналів з виходу формувача біполярного коду пристрою прийому на вхід контролера. Тривалість імпульсів ТРБ і ЗАХВАТ визначає тривалість перебування контролера в режимі передачі інформації.

Перехід контролера в режим передачі здійснюється вихідним імпульсом пристрою керування приймача, який запускається сигналом PD, що виробляється формувачем блоку керування під дією поступаючго із приймача ТЛЗ імпульсу ТРБІ і імпульсів синхронізації, поступаючих з частотою F=16кГц.

По сигналу PD інформація,представлена в паралельному двійковому коді, з шини даних, підключеній між відповідними входами контролера (5) приймача і входами блоку керування заноситься у вхідний регістр контролера, в підтвердження чого на виході контролера виробляється імпульс очікування (WAITE), тривалість якого дорівнює тривалості інформаційного слова (слів) що передається. Вказаний імпульс виконує додаткове («страхуюче») блокування контролера по входу.

Контролер переробляє вхідну інформацію, представлену на інформаційній шістнадцяти розрядній шині даних в паралельному двійковому коді, в вихідну (в послідовному дворівневому фазоманіпульованому коді), яка поступає на відповідні входи попереднього підсилювача передавача ТЛЗ і з його виходу на входи кінцевого підсилювача потужності навантаженого на вихідний трансформатор TV1. З вихідної обмотки трансформатора інформаційне слово в коді МАНЧЕСТЕР-ІІ по фантомній схемі, що утворена двома жилами кабелю та ОК, передається в наземну частину ТЛЗ .При появі наскрізних струмів, або при перенавантаженні кінцевого підсилювача потужності відповідні захисні пристрої передавача виробляють сигнали, які блокують входи попереднього підсилювача, забороняючи прохід вихідних сигналів контролера.

Високовольтний перетворювач виробляє постійну стабілізовану напругу для живлення лічильників СНМ-56 блоку детектування 2ННК.

Вторинне джерело живлення модуля, яке вміщує блок живлення і інвертор виробляє із вхідної напруги постійного струму, який поступає на модуль по жилі вантажонесучого геофізичного кабелю від відповідного джерела станції МЕГА, стабілізовані напруги +24В, +15 В, -15 В і+5 В, необхідні для живлення функціональних пристроїв електронного блоку модуля і дискримінаторів блоку детектування.