164808. lajstromszámú szabadalom • Nagystabilitású szabályozó berendezés, célszerűen a talajba fúrt lyukban un. fúrólyukban végrehajtott irányított áramterű ellánállásszelvények felvételéhez
5 164808 6 Az Rm transzferfüggvény értéke, a geometriai méretek mellett, elsősorban a fúróiszap és a kőzetek fajlagos ellenállásától függ. Ismeretes, hogy ezek az értékek, a fúrólyukakban rendkívül széles értéktartományban változhatnak. A gyakorlati esetekben előforduló kőzetjellemzők mellett az Rm max/R m min dinatika 10 5 nagyságrendű is lehet. Ezt a jelenlegi szabályozók - kellően pontos és ugyanakkor stabil szabályozást biztosítva - nem tudják átfogni. A szelvényezés jelenleg úgy lorténik, hogy a különböző fúró iszap illetve kó'zetellenállástartományokban az erősítésjellemzőt esetenként be kell állítani és több lépésben kell a szelvényezést elvégezni. Ez részben a sezlvényezést végző személytől függően szubjektív részben a kőzettértől függő objektív hibát rejt magában, továbbá hosszú időt vesz igénybe a különböző, pontos és stabil szabályzási feltételt kielégítő beállítás melletti ismételt szelvényezés. Mivel a fúrólyukaknak szelvényezési időre eső amortizációs költsége magas, valamint maga a szelvényezés is költséges tevékenység, törekedni kell olyan mérőműszer megvalósítására, ahol a mérési pontosság és megbízhatóság növelése mellett a gazdaságos munka is biztosítható. Ezeknek a követelményeknek kielégítésére szerkesztettük meg a találmány szerinti megoldásnak me'felelő nagystabili tású szabályzóberendezést, amely biztosítja :>/ Rm szóbajöhető értékei mellett az A állandó értéken tartása esetén is a kellően pontos és stabil működést. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő berendezést a csatolt rajzok alapján jobban megérthetjük. A rajzokon az 1. ábra a fúrólyukakban kialak'iit réteg és ellenállásviszonyokat szemlélteti. A 2 ábrán a konvencionális szelvényezés elvét vázlatosan mutatjuk be. A 3. ábrán a laterológ (irányított áramterű) szelvényezés elvét ábrázoljuk A 4. ábrán a laterológ szabályozás szokásos megoldását ismertetjük. Az 5. ábrán a találmány szerinti szabályozó berendezés elvi felépítési vázlatát ábrázoltuk. A berendezés felépítése a következő: A 30 és 31 szabályozó segédelektródák össze vannak kötve a többfokozatú, szélessávú RC-, vagy frekvenciaszelektív 5 2 erősítővel. Az 52 erősítő kimenete rácsatlakozik egy vezérelt típusú, szimmetrikus, frekvencia és fázisszelektív 53 diszkriminator egyik bemenetére. A diszknminátor össze van kapcsolva egy 56 aluláteresztő szűrő-, és erősítővel, mely viszont az 58 szimmetrikus szabályozófokozatra csatlakozik. Ez utóbbi össze van kapcsolva a 61 végerősítőfokozattal. Az 53 diszkriminator másik bementére csatlakozik az 50 vezérlőgenerátor egyik kimenete, míg ennek másik kimenete az 58 szimmetirikus szabályozófokozatra csatlakozik. A vezérlőgenerátor harmadik kimenete az I0 áramot előállító 23 mérőáramgenerátorra csatlakozik. A berendezés a következőképpen működik: Az 50 vezérlőgenerátor előállítja az f0 alapfrekvenicájú vezérlőjeleket. A vezérlőjelek révén van meghajtva a 23 mérőáramgenerátor, amely az I0 mérőáramot szolgáltatja. Ugyancsak az 50 vezérlőgenerátor szolgáltatja a referenciajeleket az 53 diszkriminátornak és az 58 szimmetrikus szabályozófokozatnak. A AU hibapotenciált az 52 erősítő erősíti a szükséges mértékre, s az így felerősített jel az 53 diszkriminátorra kerül, amely az 50 vezérlőgenerátor által szolgáltatott vezérlőjellel azonos frekvenciájú és fázishelyzetű komponenssel arányos egyenfeszültséget állít elő az AU hibapotenciálból. Ugyanakkor az 53 diszknminátor szimmetrikus felépítése révén az AU hibapotenciált elnyomja. Az 53 diszkriminator kimenőjele az 56 aluláteresztő szűrőre kerül, amely a nem szükséges váltakozó áramú komponenseket tovább csillapítja. E szűrt jellel vezéreljük az 58 szimmetrikus szabályozót, amely viszont az 50 vezérlőgenerátortól kapott vezérlőjel amplitúdóját úgy szabályozza, hogy a kimenetén kapott f0 alapfrekvenciáju jel arányos lesz a bemenetén lévő szűrt jellel és nem tartalmazza az első bemenetén lévő szűrt jelet. Az 58 szimmetrikus szabályozó kimenőjele vezérli a 61 3 végerősítőfokozatot, melynek kimenetén íj tereló'áram megy ki a 25 és 26 szabályozóelektródákhoz. Az újdonság a szokásos szabályozómegodásokkal szemben az, hogy az önmagában ismert 53 diszkriminátorból az 56 aluláteresztő szűrő- és erősítőből, valamint az 58 szimmeti-1Q rikus szabályozóból álló fokozatoknak az adott sorrendben történő kapcsolása azt az új, eddig nem várt hatást eredményezi, hogy az ismert, analóg szabályzóberendezések véges stabilitásával szemben nagyságrendekkel nagyobb stabilitást, gyakorlatilag bármely ARm érték melletti működést biztosít. Ezzel lehetővé teszi a kellően pontosan irányított áramterű 1 5 szelvények egyetlen méréssel, ismétlés nélkül történő felvételei. A javasolt szabályzóberendezés egy további, eddig nem ismert hatása az, hogy a rendszer alapfrekvenciájának párosszámú felharmonikusain elméletileg végtelen, csillapítást tu-2Q dunk elérni. Ezt a hatást felhasználjuk olyan frekvenciaosztásos elven működő mérési eljárás megvalósítására, amellyel lehetővé válik ugyanazon mélységi helyen kialakított, különböző geometiráju irányított áramterű szondával történő egyidejű szelvényezés. Ez az eljárás a szelvényezési idő, azaz a költség 2b további csökkentését teszi lehetővé. Az eddig használatos szabályzóberendezések a véges stabilitásuk mellett ilyen feladat ellátására sem voltak alkalmasak. A megoldás fizikai alapjai részletesen u következők: Az ismert analóg szabályzóberendezések instabilitásának 3Q okait logikailag vizsgálva belátható az, hogy azok lengéseit a szabályzóhurokban lévő negatív visszacsatoláson keresztül pozitív fázishelyzetben visszaérkező véges frekvenciatartományokba eső jelspektrumok okozzák. Ezeket zajok, tranziensek, ue magának a szabályzójelnek a megváltozásai is kiválthatják. Ezek a pozitív fázishelyzetű zavarjelek az ismert 36 rendszerekben azért alakulnak ki, mert a szabályzással együttjáró tranziensek, ill. azok spektrumainak bizonyos frekvenicatartományba eső részei a sokfokozatú szabályzólánc csatolóelemeinek (RC; transzformátor) zárótartományában olyan mérvű fázistolást szenvednek, hogy a szahálvzó hurko ., áthaladva pozitív, tehát belengést okozó, fázishelyzetű jel ként érkeznek vissza, majd a szabályzóhurkon ismel áthalad va tovább erősödnek; ezt a korülfutást rendre megismételve -bármilyen kicsi is volt a folyamatot kiváltó zavarjel, vagy egyéb változás - a szabályzó belengéséhez vezetnek. Ez a hatás sokfokozatú analóg rendszerekben az ismert 4b kompenzációs módszerekkel nem szüntethető meg, de a találmány szerinti megoldásnak megfelelő berendezéssel a tökéletes szabályozás biztosítható. A probléma vizsgálata során ugyanis felismertük azt az eddig ismeretlen hatást, hogy az önmagában ismert szimmetrikus fázis és frekvenciaszelektív diszkriminator jelét, -amely a bemenő hibajelet közvetlenül nem tartalmazza, illetve az AU-ból képzett egyénjeihez viszonyítva csak törtrészben tartalmazza: továbbá csak a referenciajel f0 frekvenciájából és a bemenőjel f0 t f z frekvenciáiból (spektrumaiból) f0 t fz zavarkomponenseket állít elő, - egy önmagában 5b ismert 56 alul-ateresztő szűrőn - amely az f0 ± f z jeleket jelentős mértékben csökkenti - átvezetjük és az így kapott jellel egy olyan ismert szimmetrikus amplitúdó-szabályzót vezérelünk, amely a szűrő kimenetén kapott jelre jelentős (pl. 20-30 dB) csillapítást biztosít. Az 58 szabályozóra adott R. vezérlőjel amplitúdóját a szűrő kimenetén kapott jellel arányosan változtatva azt a nem várt hatást kapjuk, hogy a szabályzó a nyilthurku erősítést leíró ARm összefüggés tetszőleges értékénél stabil marad. Logikailag belátható, hogy a berendezés stabil működését a rendszer találmányunk szerinti felépítésével lehet biztosieb tani. A korábban már említett pozitív fázishelyzetú zavarspekt rumok ebben a szabályzóban is kialakulnak ugyan, azonban a berendezésben leosztva mennek át. A belengés ennek 3
