Устройство для измерения температуры в скважинах Советский патент 1983 года по МПК E21B47/06 G01K7/16 

СО

сд

IN:) Изобретение относится к термометрии и предназначено для измерения температуры в скважинах с использов нием двухпроводной линии связи в ви де одножильного бронированного кабеля. I Известно устройство для измерения температуры в скважинах, содержащее источник,тока, к которому под ключен одножильный бронированный ка бель , подсоединенный противоположным концом к выводам термометра сопротивления С Известное устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за погрешностей обусловленных естественной поляризацией горных пород, изменением сопротивления линии связи, уменьшением сопротивления утечки кабеля. Наиболее близким по технической. сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры в скважинах, содержащее источник разнополярных импульсов тока, к которому подключены решающий блок и одножильный бронированный кабель, подсоединенный противоположным концом к выводам термометра сопротивления и образцового резистора, вклю ченных последовательно, а также ста литроны, включенные параллельно тер мометру сопротивления и образцовому резистору f 2 . Известное устройство, обеспечивая инвариантность к изменению сопротивления проводов линии связи и естественной поляризации горных пород, характеризуется низкой точностью измерения из-за погрешности, вызванной уменьшением сопротивления утечки кабеля при достаточно большом базовом сопротивлении термометра сопро тивления.. . Уменьшение сопротивления утечки кабеля может происходить при его износе и вследствие жестких условий эксплуатации, что характерно для измерения в глубоких скважинах с. высокими стационарными температуралш, высокими буферными давлениями и значительными механическимивоздейстВИЯМИ на материал кабеля под дейст4 вием собственного веса. Целью изобретения является повышение точности измерения температуры в скважине за счет устранения погрешности, обусловленной уменьшением сопротивления утечки линий связи. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем источник раэнополярных импульсов тока, к которому подключены решающий .блок и одножильный бронированный кабель, жила другого конца которого соединена с общей точкой термометра српротивления и первого стабилитр на, а его броня - с выводом йторого стабилитрона, разноименные выводы стабилитронов объединены в общую точку с броней кабеля, причем второй стабилитрон и термометр сопротивления включены последовательно. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Термометр сопротивления 1 соединен последовательно со стабилитроном 2. Параллельно указанной цепочке включен стабилитрон 3, а общая точка стабилитрона 3 и термометра сопротивления 1 соединена с жилой кабеля 4. Глубинная часть устройства, состоящая из элементов 1-3, шунтирована резистором 5, являющимся эквивалентом сопротивления утечки кабеля, который другим концом подключен к па- о раллельнр соединенным источнику разнополярных импульсов тока б и решающему .блоку 7. В разрыв брони кабеля включен эквивалент ЭДС 8, наведенной в броне кабеля за счет естественной поляризации горных пород. Устройство работает следующим образом.. . Цикл измерения - четыре такта, при которых изменяются амплитуды токов на зажимах источника 6, генерирующего импульсы тока прямоугольной формы. в первом такте положительный импульс тока амплитудой К проходит по цепи, образованной сопротивлением брони и жилы кабеля (Рд) и двумя ветвями, одна из которых образована сопротивлением утечки кабеля (.R), a вторая включает сопротивление термометра сопротивления 1 ( Й ) и динамическое сопротивление стабилитрона 2 . Во втором такте положительный импульс тока амплитудой К протекает по цепи, образованной сопротив- лениями (Рд) и (R,) . Амплитуда тока второго, импульса выбирается такой, чтобы падение.напряжения не достигло напряжения стабилизации и стабилитрон 2 был заперт. В третьем такте отрицательный импульс тока амплитудой К1 проходит по сопротивлению 9 (Йд)и двум ветвя1м, одна из которых образована сопротивлением (Ку), а вторая динамическим сопротивлением стабилитрона 3. В четвертом такте генерируется также отрицательный импульс тока, амплитуда которого К1 превышает амплитуду третьего импульса. Четвертый импульс тока замыкается по той же цепи, что и третий. На вход решающего блока 7 в момент прохождения указанных импульсов тока поступают напряжения U-,-04Имея в виду допущение об одинаковости: токораспределения между ветвями, образованными элементами при генерировании токов К1 иК1(, получают систему четырех уравнений с четырьмя неизвестными: RX Я( Рд .

li4V,)E; И) и2 1чКд 1 1х с/ U,.) 3) U(.E , (4)

kift,,-o,

С-1

ШгR +RX

„ IRy- ..

5

RV

UA напряжения стабилизации 2 ставнлитронов 2 и 3, Б - напряжение на зажимах источника ЭДС 8, являющегося эквивалентом действия нар канал связи стационарных электрических полей. Решая систему уравнения (1) - (4) относительно Rv получают

Г -- .

;K(3g.Ej |fc/R.EM)

- .(it-N)EJ

где

е-с

A -IOр 1с-fc ,

2(ц . } l,

Таким образом, полученное ypaBtier нйе (5) не содержит таких яеинформа тивных факторов, так Яд , R. , и Е, следовательно, изменение этих параметров измерительного устройства не влияет на точность измерения температуры в скважинах. Это обстоя тельство позволяет использовать термометр на одножильном бронированном кабеле для термометрии скважин с высокой точностью.

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 1 В СКВАЖИНАХ, содержащее источник разнополярных импульсов тока, к которому подключены решающий блок и одножильный бронированный кабель:, жила другого конца которого соединена с общей точкой термометра сопротивления и первого стабилитрона, а его броня - с выводом втгорого стабилитрона, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры вскважине, разноименные выводы стабилитронов объединены в общую точку с броней кабеля, причем второй стабилитрон и термометр сопротивления включены последовательно.§ (/)