Устройство контроля выхода керна (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения скважин с. отбором керна. Известно устройство контроля выхо да керна, состоящее из керноприемной трубы, индикатора перемещения керна, расположенного в полости трубы, и блока с регистрирующей аппаратурой 1 Недостатком этого устройства явля ется отсутствие в процессе бурения сигнала о продвижении керна в керноприемной трубе. Без такой информации нельзя принять решение о подъеме кер ноотборного снаряда на поверхность в случае, например, если керн перестал поступать в керноприемник. Это, в конечном итоге, приводит к снижению процента выноса керна за рейс. Известно также устройство контроля выхода керна, позволяющее контролировать заполнение керноприемной трубы непосредственно в процессе бурения, содержащее керноприемную трубу с системой сигнальных меток, размещенных вдоль ее поверхности, датчи перемещения керна с первичным преоб разователем сигналов перемещения кер на в электрические сигналы и коммута ционные элементы 2. Однакъ при работе указанного устройства вьлдаваемая информация не за висит от направления перемещения кер на, что в случаях разрушения керна в трубе может привести к полной его потере. Цель изобретения - повышение наде ности контроля посредством получения информации о направлении перемещения керна. Поставленная цель достигается тем что в устройстве контроля выхода кер на, содержащем керноприемную трубу с системой сигнальных меток, размещенных вдоль ее поверхности, датчик перемещения керна с первичным преобразователем сигналов перемещения керна в электрические сигналы и коммутационные элементы, система сигнальных меток выполнена в виде связанной с коммутационными элементами ферромагнитной рейки с магнитоэлементами в каждом выступе, а первичный преобразователь выполнен в виде подвижной капсулы с индикаторным блоком в виде пары ферромагнитных дисков с размещенным меноду ними постоянным магнитом с аксиальной осью намагниченности, при этом керноприемная труба вы полнена из немагнитного материала, длина выступов рейки по меньшей мере равна расстоянию между дисками, а длина углублений рейки больше длины выступов. Согласно второму варианту первичный преобразователь сигналов перемещения керна выполнен в виде связанной с коммутационными элементами под рижной капсулы с двумя индикаторными рлоками, каждай из которых имеет ПЭ ру ферромагнитных дисков с размещенными между ними магнитоэлементом и постоянным магнитом с аксиальной осью намагниченности, при этом керноприемная труба выполнена из немагнитного материала, а система -сигналь ных меток выполнена в виде ферромагнитной рейки с длиной выступов, по меньшей мере, равной расстоянию между дисками и с длиной углублении, большей длины выступов. Предлагаемое устройство обеспечивает бесконтактный контроль за продвижением керна в керноприемной трубе в процессе бурения; логическое распоз навание поступающих с первичного преобразователя электрических сигналов, позволяющее определить, поступает ли керн в керноприемную трубу или выпадает из нее в результате, например, разрушения на забое; возможность обработки и регистрации логических сигналов, несущих информацию о продвижении керна в виде двоичного или десятичного кода, непосредственно на забое скважины или на поверхности с помощью дополнительного измерительного устройства; практически неограниченный срок службы первичного преобразователя, поскольку способ преобра зования величины перемещения керна в электрические сигналы бесконтактный . На фиг. 1 изображено размещенное в корпусе керноотборного снаряда устройство; на фиг. 2 - сечение А-А , на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство, выполненное согласно второму вариан-ту; на фиг. 4 - логическая схема получения информации о направлении движения керна в устройстве по первому варианту; на фиг. 5 - логическая схема устройства по второму варианту. Устройство по первому варианту, размещенное в корпусе 1 керноотборно го снаряда, состоит из ферромагнитной рейки 2, расположенной вдоль образующей поверхности немагнитной керноприемной трубы 3. В выступах 4 рейки вмонтированы магнитоэлементы 5 от ко1орых отходят собранные -в жгут и прикрепленные к рейке коммутационные элементы (лровода ) б, соединяющие магнитоэлементы с источником питания и логической схемой (фиг. 4 ), размещенными в герметичной камере 7, Первичный преобразователь сигналов, выполненный в виде подвижной Kai сулы, состоит из немагнитного цилиндрическогю корпуса 8, в торцах которого установлены ферромагнитные цилиндрические диски 9 и 10, прилегающие ступицами к постоянному магниту 11. Капсула размещается внутри керноприемной трубы 3. Диски и магни-. ты в совокупности образуют индикаторный бл ок. Устройство по второму варианту имеет первичный преобразователь в виде подвижной капсулы, изображенной на фиг. 3 и состоящей из двух индикаторных блоков, содержащих пару фер ромагнитных дисков 9 и 10, установленных на немагнитных корпусах 8 кап сулы и отделенных друг от друга немагнитной втулкой 12. Между каждой парой дисков 9 и 10 находятся постоянные магниты 11 и магнитоэлементы 5, соединенные с логической электронной схемой и источником пита Тлия коммутационными элементами в виде свитого в кольца экранированного провода (фиг. 5). Кроме того, капсула имеет цилиндрические немагнитные втулки 13, в . зависимости от выбранной высоты кото рых создается начальное сопротивлени магнитоэлементов 5 под воздействием магнитных потоков, создаваемых посто яннЕлми магнитами 11. Повышение надежности распознавани направления .перемещения керна в керноприемной трубе обеспечивается тем, что длина углубления 14 рейки больше длины выступа 4, которая, в свою оче редь, больше или равна расстоянию между дисками 9 и 10. Выполненные таким образом капсула и рейка обеспечивают в случае нахождения капсулы напротив выступа рейки минимальный путь магнитного потока и значит, резкое его увеличение, а в случае установки капсулы напротив углубления - максимальный путь магни ного потока. Если первичнЕлй преобразователь выполнен по второму варианту, т.е. капсула имеет двойную высоту (фиг. 3), то такая взаимосвязь размеров капсулы и рейки обеспечивает разделение двух магнитных потоков при этом один из потоков будет прохо дить минимальный путь, а другой максимальный. Предлагаемое устройство работает следующим образом (фиг. i) . Во время бурения капсула первично го преобразователя перемещается под действием керна, поступающего в полость керноприемной трубы 3. Вместе с капсулой перемещается замкнутый магнитный поток, создаваемый постоян ным магнитом 11. Когда капсула находится напротив выступа ступенчатой рейки 2, магнитный поток увеличивает ся, так как уменьшается магнитное сопротивление, его прохоящения. В это время резко увеличивается сопротивление магнитоэлемента 5, находящегося в зоне действия этого магнитного отока, в результате чего генерируетч я электрический импульс. Когда кап ула, в результате перемещения ее керном, устанавливается напротив угубления рейки, величина сопротивления магнитоэлемента возвращается к первоначальному значению. Магнитоэлементы 5, установленные, в капсуле (фиг. 3), взаимодействуют с магнитным потоком аналогичным образом. Одним из главных преимуществ предагаемого устройства является то, что изменение сопротивления магнитоэлемента под воздействием магнитного поля происходит примерно на одну и ту же величину, всегда достаточную для формирования импульса, и совершенно не зависит от скорости продвижения керна в керноприемной труЬе и поворота капсулы на любой угол вокруг своей оси. Распознавание направления движения керна в керноприемной трубе и его количества осуществляется с по- ., мощью электронной логической схемы, позволяющей при наполнении трубы керном суммировать электрические импульсы, поступающие с магнитоэлементов на схему логики, а при опорожнении трубы, например в результате разрушения керна при бурении по какимлибо причинам, вычитать эти сигналы. При этом, если магнитоэлемен-гы установлены в капсуле, суммирование или вычитание сигналов производится в зависимости от того, какой из магнитов верхний или нижний) первым генерирует сигнал. Информация о продвижении керна в керноприемнике преобразуется в логической схеме в двоичный или десятичный код и передается на любое забойное регистрирующее устройство илипо линии связи На поверхность и т.д. Первичный преобразователь перемещения можно многократно использовать. Он легко переставляется с отработанного к эрноотборного инструмента в новый. Благодаря использованию изобретения можно значительно повысить процент выноса керна в рейсе за счет обеспечения возможности оперативного управления бурением с отбором керна на основе информации о направлении продвижения керна в керноприемной трубе и его количества, т.е. возможности изменять параметры режима бурения в целях улучшения процесса кернообразования и поступления керна в керноприемник или, в случае необходимости, прекратить бурение и приступить к подъему керноотбо&ного снаряда.

1. Устройство контроля выхода керна, содержащее керноприемную трубу с системой сигнальных меток, размещенных вдоль ее поверхности, датчик перемещения керна с первичным преобразователем сигналов перемещения керна в электрические сигналы и коммутационные элементы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля посредством получения информации о направлении перемещения керна, система сиг нальных меток выполнена в виде связанной с комглутационными элементами ферромагнитной рейки с магнитоэлементами в каждом выступе, а первичный преобразователь выполнен в виде подвижной капсулы с индикаторном блоком в виде пары ферромагнитных, дисков с размещенным между ними постоянным магнитом с аксиальной осью намагниченности, при этом керноприемная труба вьтолнена из немагнитн.ого материала, длина выступов рейки .по меньшей мере равна расстоянию между дисками, а длина углублений рейки больше длины выступов. 2. Устройство контроля выхода керна, содержащее керноприемную трубу с системой сигнальных меток, размещенных вдоль ее поверхности, датчик перемещения керна с первичным преобразователем сигналов перемещения керо на в электрические сигналы, о т л ич ающееся тем, что, с цепью (Л С повышения надежности контроля посредством получения информации о направлении перемещения керна, первичный преобразователь сигналов перемещения керна выполнен в виде связанной с коммутационными элементами подвижной капсулы с двумя индикаторными блоками, каждый из которых имеет пару ферромагнитных дисков с размещенными между ними магнитоэлеменСд том и постоянным магнитом с аксиальной осью намагниченности, при этом Oi керноприемная труба выполнена из неО О) магнитного материала, а система сигнальных меток выполнена в виде ферро магнитной рейки с длиной выступов, по меньшей мере равной расстоянию между дисками и с длиной углублений, большей длины выступов.

10 5J3 9 9иг.З 8

not

БЮ

(Риг.Ч

S3