Устройство временного уплотнения каналов для формирования пакетов данных измерений забойной телеметрической системы

Полезная модель относится к геофизическим исследованиям, в частности, к устройствам временного уплотнения каналов для формирования пакетов данных измерений забойной телеметрической системы и передачи информации с забоя на поверхность.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является полезная модель (свидетельство № 20179, зарегистрированное 20.10.2001г.) «Устройство временного уплотнения каналов для формирования пакетов данных измерений забойной телеметрической системы.
При всех достоинствах известной полезной модели, принятой за прототип, следует отметить недостаток, связанный с невозможностью передачи информации с датчиков температуры, сопротивления пласта, состояния батарей и сигнала «статика.
Техническим результатом, на достижение которого направленно создание данной полезной модели, является расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройство временного уплотнения каналов для формирования пакетов данных измерений
забойной телеметрической системы, содержащее регистры кодов зенита, азимута, отклонителя, синхропосылки, регистр сдвига, «п элементов И, элемент ИЛИ, соответствующие входы которого связаны с соответствующими выходами элементов И, причём выходы регистра кода синхропосылки связаны с одним из входов соответствующих элементов И, а другие их входы соединены с выходами регистра сдвига, при этом выходы четырёхразрядных младших, средних и старших разрядов регистра кода зенита соединены соответственно с первыми входами седьмого, восьмого и девятого элементов И, четырёхразрядный выход младших разрядов регистра азимута связан с первыми входами десятого, двенадцатого элементов И, а четырёхразрядный выход средних разрядов этого регистра соединён с первым входом четырнадцатого элемента И, четырёхразрядный выход младших разрядов регистра кода отклонителя соединён с первыми входами пятого, пятнадцатого и девятнадцатого элементов И, а четырёхразрядный выход старших разрядов этого регистра соединён с первыми входами шестого, одиннадцатого, шестнадцатого и двадцатого элементов И, - дополнительно введены блок кодирования и регистр кодов оборотов, сопротивления пласта, температуры, информационный вход которого соединён с выходом блока кодирования, один управляющий вход которого соединён с первым выходом регистра сдвига, другой его управляющий вход соединён с выходом блока контроля режима работы забойной телеметрической системы, третий его управляющий вход соединён с выходом блока контроля батарей забойной телеметрической системы, а каждый из трёх информационных входов блока кодирования соединён соответственно с выходами датчиков сопротивления пласта, оборотов и температуры, при этом четырёхразрядные выходы младших и
средних разрядов регистра кодов оборотов, сопротивления пласта и температуры соединены соответственно с первыми входами семнадцатого и восемнадцатого элементов И; блок кодирования содержит три мультиплексора, четыре постоянных запоминающих устройства, три сумматора, три элемента ИЛИ, два элемента И, два регистра и компаратор.
При этом первый информационный вход первого мультиплексора соединён с информационным выходом датчика сопротивления пласта, а информационный выход датчика оборотов связан с одним из входов первого сумматора, второй вход которого соединён с выходом первого постоянного запоминающего устройства, выход первого сумматора соединён с первым информационным входом второго мультиплексора, другой вход которого соединён с выходом второго сумматора, один из входов которого связан с выходом датчика температуры, а второй вход второго сумматора соединён с выходом второго постоянного запоминающего устройства, информационный выход датчика температуры связан также с первым информационным входом компаратора, второй вход которого соединён с информационным выходом третьего постоянного запоминающего устройства, при этом управляющий выход компаратора соединён с первым входом первого элемента И, второй вход последнего соединён со вторым выходом первого регистра, а выход второго мультиплексора соединён со вторым входом первого мультиплексора, причём выход первого элемента И соединён с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого связан с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с первым и третьим выходами первого регистра, вход последнего соединён с первым выходом регистра сдвига устройства, при этом первый вход второго регистра связан с выходом
,/r.
блока контроля режима работы забойной телеметрической системы, а второй вход второго регистра соединён с выходом второго элемента И, один вход которого соединён с первым выходом регистра сдвига устройства, а второй вход второго элемента И связан с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами второго регистра и с входом третьего сумматора, втрой вход последнего соединён с выходом четвёртого постоянного запоминающего устройства, управляющий вход которого связан с выходом блока контроля батарей забойной телеметрической системы, а выход третьего сумматора соединён с первым входом третьего мультиплексора, второй вход которого связан с выходом первого мультиплексора, а информационный выход третьего мультиплексора соединён с информационным входом регистра кодов оборотов, сопротивления пласта и температуры.
На фиг. 1 представлена схема устройства временного уплотнения каналов для формирования пакетов данных измерений забойной телеметрической системы; на фиг. 2 представлена блок-схема блока кодирования.
Устройство временного уплотнения каналов для формирования пакетов данных измерений забойной телеметрической системы (фиг. 1) содержит двадцать элементов И 1-20, регистр кода зенита 21, регистр кода азимута 22, регистр кода отклонителя 23, регистр кодов оборотов, сопротивления пласта, температуры 24, регистр кода синхропосылки 25, элемент ИЛИ 26, регистр сдвига 27, блок кодирования 28; при этом выходы блока измерения (на фиг. не показаны) связаны с первыми входами регистров кодов зенита 21, азимута 22, отклонителя 23, оборотов, сопротивления пласта и температуры 24,
.
синхропосылки 25, вторый входы упомянутых регистров соединены с выходом тактового генератора (на фиг. не показан).
При этом четыре четырёхразрядных выхода регистра кода синхропосылки 25 соединены соответственно с первыми входами первых четырёх элементов И 1-4 (фиг. 1). Четырёхразрядные выходы «а - младших, «Ь - средних и «с - старших разрядов регистра кода зенита 21 соединены соответственно с первыми входами седьмого, восьмого и девятого элементов И 7,8 и 9.
Четырёхразрядный выход «а - младших разрядов регистра кода азимута 22 соединён с первыми входами десятого и двенадцатого элементов И 10 и 12, выход «Ь - средних разрядов этого регистра соединён с первым входом тринадцатого элемента И 13, а выход «с - старших разрядов связан с первым входом четырнадцатого элемента И 14.
Четырёхразрядный выход «а - младших разрядов регистра кода отклонителя 23 соединён с первыми входами пятого, пятнадцатого и девятнадцатого элементов И 5,15 и 19, а четырёхразрядный выход «с старших разрядов регистра кода отклонителя 23 соединён соответственно с первыми входами шестого, одиннадцатого, шестнадцатого и двадцатого элементов И 6, 11,16 и 20.
Четырёхразрядные выходы «а - младших, «с - старших разрядов регистра кодов оборотов, сопротивления пласта и температуры 24 соответственно связаны с первыми входами семнадцатого и восемнадцатого элементов И 17, 18, а информационный вход регистра кодов оборотов, сопротивления пласта и температуры 24 соединён с выходом блока кодирования 28 (фиг. 1, фиг.2), пять входов которого соответственно
(
соединены с выходами датчика сопротивления пласта «d, датчика оборотов «е, датчика температуры «f, блока контроля режима работы забойной телеметрической системы (ЗТС) «д, блока контроля батарей ЗТС «h (на фиг. не показаны).
Выходы регистра сдвига 27 соединены со вторыми входами каждого из двадцати элементов И 1-20, а первый выход регистра сдвига 27 так же соединён с шестым входом блока кодирования 28 (фиг. 1), при этом выходы каждого элемента И соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ 26, выход последнего связан с входом передатчика забойной телеметрической системы.
Введённый в устройство блок кодирования 28 содержит (фиг. 2) три мультиплексора 29, 30, 31, три сумматора 32, 33, 34, четыре постоянных запоминающих устройства ПЗУ 35, 36, 37, 38, три элемента ИЛИ 39, 40, 41, два элемента И 42, 43, два регистра 44 и 45 и компаратор 46.
При этом первый информационный вход первого мультиплексора 29 соединён с информационным выходом «d датчика сопротивления пласта (на фиг. 2 не показан), а информационный выход «е датчика оборотов связан с одним из информационных входов первого сумматора 32, второй вход которого соединён с выходом первого постоянного запоминающего устройства ПЗУ 35. Выход первого сумматора 32 соединён с первым информационным входом второго мультиплексора 30, другой вход которого соединён с выходом второго сумматора 33, один из входов которого связан с выходом датчика «f температуры (на фиг. 2 не показан), второй его вход соединён с выходом второго постоянного запоминающего устройства ПЗУ 36, а информационный выход датчика «f температуры также связан с первым информационным
l(
входом компаратора 46, второй вход которого связан с информационным выходом третьего постоянного запоминающего устройства ПЗУ 37; управляющий выход компаратора 46 соединён с первым входом первого элемента И 42, второй вход которого соединён со вторым выходом первого регистра 44.
Выход второго мультиплексора 30 соединён со вторым входом первого мультиплексора 29.
Выход первого элемента И 42 соединён с первым входом первого элемента ИЛИ 39, второй вход которого связан с выходом второго элемента ИЛИ 40, входы последнего соединены соответственно с первым и третьим выходами первого регистра 44, вход которого соединён с первым выходом регистра сдвига 27 (фиг. 1).
Выход «д блока контроля режима работы ЗТС (фиг. 2) соединён с первым входом второго регистра 45, второй вход которого соединён с выходом второго элемента И 43, один вход которого соединён с первым выходом регистра сдвига 27 (фиг. 1). Второй вход второго элемента И 43 связан с выходом третьего элемента ИЛИ 41. Входы третьего элемента ИЛИ 41 соединены с выходами второго регистра 45 и с информационным входом третьего сумматора 34, второй вход которого соединён с выходом третьего ПЗУ 38, управляющий вход которого соединён с выходом «h блока контроля батарей забойной телеметрической системы (ЗТС) (на фиг. не показан). Выход третьего сумматора 34 соединён с первым входом третьего мультиплексора 31, второй вход которого соединён с выходом первого мультиплексора 29.
С/
Информационный выход третьего мультиплексора 31 связан с информационным входом регистра кодов оборотов, сопротивления пласта и температуры 24 (фиг. 1).
Работает устройство следующим образом.
Коды данных зенита, азимута, отклонителя, сопротивления пласта, оборотов и температуры, полученные с блока измерений забойной телеметрической системы хранятся соответственно в регистрах кодов: зенита 21, азимута 22, отклонителя 23, оборотов, сопротивления пласта и температуры 24.
Тактирующие импульсы, поступающие на вторые входы регистров кодов зенита 21, азимута 22, отклонителя 23, оборотов, сопротивления пласта и температуры 24, синхропосылки 25, а так же на вход регистра сдвига 27 (фиг. 1), формируют последовательно на каждом из выходов регистра сдвига 27 логическую «1 при наличии логического «О на остальных выходах регистра сдвига 27.
Пока от внешнего блока контроля режима работы телесистемы сигнал (д) «статика поступает в блок кодирования 28 (фиг. 1) равным нулю, 2-х разрядный регистр 45 блока кодирования (фиг. 2) находится в состоянии сброса и на обоих его выходах присутствуют логические уровни «О. При этом схема ИЛИ 41 выдаёт на выходе уровень «О, который через схему И 43 блокирует поступление импульсов с первого выхода регистра одвига 27 на тактирующий вход регистра 45, а так же через управляющий вход мультиплексора 31 устанавливает мультиплексор в состояние передачи сигналов с первого входа мультиплексора 31, соединённого с выходом мультиплексора 29, на выход мультиплексора 31. Импульсы с первого выхода
регистра сдвига 27 (фиг. 1), поступают также на тактирующий вход сдвигового регистра 44 блока кодирования, который последовательно, по каждому импульсу с первого выхода регистра сдвига 27, поступающего в начале каждого пакета данных, выдаёт на одном из четырёх своих выходов уровень «1 при остальных выходах, находящихся в состоянии «О. Если «1 присутствует на первом и третьем выходах сдвигового регистра 44, то схема ИЛИ 40 выдаёт на выходе «1, которая, поступая на первый вход элемента ИЛИ 39, вызывает появление на его выходе уровня «1, который, поступая на управляющий вход мультиплексора 29, переводит мультиплексор 29 в такое состояние, при котором первый вход мультиплексора 29, на который подаётся код с датчика сопротивления пласта, соединяется с выходом мультиплексора 29. Таким образом, если регистр 45 сброшен и регистр 44 устанавливает «1 на первом или третьем своих выходах, то на выход блока кодирования передаётся код с датчика сопротивления пласта.
Код с датчика температуры Т, имеющий значение Т/20, подаётся на компаратор 46, где сравнивается с числом 4, хранящимся в ПЗУ 37. Если код с датчика температуры превысит или сравняется с числом 4, компаратор 46 выдаст на своём выходе уровень «О, поступающий на элемент И 42, на второй вход которого поступает сигнал от второго выхода регистра 44. Таким образом, если регистр 44 выдаёт на своём втором выходе «1 и код с датчика температуры не меньше 4, на выходе элемента И 42 выдаётся «О, который подаётся на второй вход элемента ИЛИ 39. Другой вход элемента ИЛИ 39 при этом заведомо будет равен «О, т.к. наличие «1 на втором выходе регистра 44 может быть только при наличии «О на его первом и третьем выходах. Таким образом, на управляющий вход мультиплексора 29 с элемента ИЛИ 39
подаётся «О, который переводит его в такое состояние, при котором он передаёт данные со сбоего второго входа, подключенного к выходу мультиплексора 30, на свой выход. При наличии «1 на втором выходе регистра 44, на его четвёртом выходе присутствует «О, который, поступая на управляющий вход мультиплексора 30, переводит его в такое состояние, при котором он передаёт данные со своего второго входа на выход. Второй вход мультиплексора 30 соединён с выходом сумматора 33, который суммирует код с датчика температуры с числом 242, хранящимся в ПЗУ 36. Таким образом, в случае превышения температуры Т свыше 80 С в каждом четвёртом пакете данных передаётся код, равный (Т/20 + 242).
В случае, когда регистр 44 выдаёт «1 на своём четвёртом выходе, этот сигнал поступает на управляющий вход мультиплексора 30. При этом мультиплексор 30 передаёт данные со своего верхнего входа на выход. Первый вход мультиплексора 30 соединён с выходом сумматора 32, который суммирует код с датчика оборотов п, имеющего значение (п/200 + 230), где число 230 хранится в ПЗУ 35. При наличии «1 на четвёртом выходе регистра 44 другие его выходы установлены в значение «О и, следовательно, выходы элементов И 42 и 40 равны «О, и тогда выход элемента ИЛИ 39 равен «О, при этом мультиплексор 29 передаёт данные с выхода мультиплексора 30 через свой второй вход на свой выход. Таким образом, в каждом четвёртом пакете данных передаётся код оборотов п, равный (п/200 + 230).
В случае, если от внешнего блока контроля режима работы телесистемы сигнал (д) «статика поступает равным «1, он переводит двухразрядный регистр 45 в состояние «01. При этом первый выход регистра 45, выдающий младший разряд содержимого регистра, переходит в «1 и на ч выходе элемента ИЛИ 41 устанавливается «1, которая переводит мультиплексор 31 в такое состояние, при котором он передаёт данные со своего первого входа на вход регистра 24 {фиг. 1). Уровень «1 с выхода элемента ИЛИ 41 через элемент И 43 разрешает также инкрементирование значения регистра 45 по каждому импульсу начала пакета данных поступающему с 1-го выхода регистра сдвига 27 (фиг. 1) через элемент И 43. В начале каждого пакета данных регистр 45 переходит последовательно в состояния «01, «10, «11, «00. В состояниях «01, «10, «11 выход элемента ИЛИ 41 остаётся в состоянии «1 т.к. хотя бы один из выходов регистра 45 (младший или старший разряд) равен «1. При этом мультиплексор 31 выдаёт на выход значение с выхода сумматора 34, который суммирует значение регистра 45 с числом из ПЗУ 38. Сигнал Батареи разряжены подаётся на адресный вход ПЗУ 38. Если сигнал Батареи разряжены равен «О, то ПЗУ 38 выдаёт число 252, если «1, то 249. Таким образом, после подачи сигнала «статика, блок кодирования выдаёт в 3-х пакетах данных последовательно значения 253,254,255 при условии, что сигнал Батареи разряжены равен  и значения 250,251,252 при условии, что сигнал Батареи разряжены равен «1. При переходе по следующему импульсу начала пакета данных регистр 45 переходит из состояния «11 в состояние «00, т.е. в первоначальное состояние.