Устройство для измерения градиента температуры по стволу скважины Советский патент 1986 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к исследованию скважин методами термометрии.

Цель изобретения - повышение точности нри измерении градиента температуры в скважине.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения градиента температуры по стволу скважины.

Устройство содержит скважинный термометр 1, соединенный каротажным кабелем 2 с наземной аппатурой, включающей усилитель 3, формирователь 4 прямоугольных импульсов, соединенный с ключом 5, мерный ролик 6, сельсин-датчик 7 длины кабеля, схему 8 формирования шага квантования, RS-триггеры 9-12 с раздельными входами, ключи 13-19, счетчики-делители 20 и 21, генератор 22 высокочастотных импульсов, счетные триггеры 23-25, реверсивные счетчики 26 и 27, цифроаналоговый преобразователь 28 и регистратор 29.

Устройство для измерения градиента температуры по стволу скважины работает следующим образом.

Для непосредственной записи величины градиента температуры по стволу скважины следует запомнить значение температуры в некоторой точке скважины. Затем в следующей точке также запомнить значение температуры и вычесть его из величины, полученной в нервой точке и т.д. Если расстояние между точками, в которых происходит за.мер температуры (шаг квантования по глубине) постоянно и равно некоторой величине ЛН, то разность температур в смежных точках замера будет пропорциональна

градиенту-- Y

Сигнал от скважинного термометра 1 в виде электрических колебаний, длительность периода которых пропорциональна температуре, поступает по кабелю 2 на усилитель 3, и с него на формирователь 4 прямоугольных импульсов. Сформирован- ные прямоугольные импульсы, период повторения которых пропорционален температуре, поступают на ключ 5. При движении кабеля 2 по мерному ролику 6 вращается вал сельсина-датчика 7, с которого поступает сигнал на схему 8 формирования. Эта схема может быть выполнена, например, в виде диска с отверстиями, который вращается сельсином-приемником синхронно с вращением сельсина-датчика. На уровне отверстий в диске устанавливается ос- ветитель и напротив фотоприемник. При попадании отверстия между осветителем и фотоприемником, возникает электрический импульс, который подается на установочный вход триггера 9 и открывает ключ 5. Так формируется команда на измерение в оче- редной точке скважины. С ключа 5 прямоугольные импульсы поступают на RS-триг- гер И) и счетчик-делитель 20. Триггер 10

0

5

0

,,

0 „ 5

5

устанавливается в единичное состояние и дает разрещаюший потенциал на один из входов ключа 13, на втором входе которого уже имеется разрешающий потенциал от RS-триггера 11, установленного в единицу импульсом «Сброс. Поэтому импульсы от высокочастотного генератора 22 прямоугольных импульсов поступают на входы ключей 14-17. В зависимости от первоначального состояния счетных триггеров 23 и 24, выходы которых подсоединены к вторым входам ключей 14-16 и 18 импульсы с высокочастотного генератора 22 будут проходить на суммирующий или вычитающий входы реверсивных счетчиков 26 и 27. Причем начальные состояния счетных триггеров 23 и 24 выбраны таким образом, что, если высокочастотные импульсы поступают на суммирующий вход счетчика 26, на счетчик 27 они подаются на вычитающий вход. Таким образом, в один из счетчиков записывается код абсолютной температуры, а в другом счетчике он вычитается из предыдущего значения.

После прохождения через делитель 20 определенного количества NI импульсов (например: 1000 импульсов), поступающих от скважинного датчика 1 температуры, на его выходе появляется импульс, который перебрасывает RS-триггер 11 в нулевое состояние. Ключ 13 закрывается и высокочастотные импульсы с генератора 22 не поступают на счетчики 26 и 27. Количество сосчитанных высокочастотных импульсов, которые были поданы на суммирующий вход первого реверсивного счетчика, пропорционально периоду электрических колебаний со скважинного датчика 1, т.е. абсолютной температуре в данной точке скважины. Во втором счетчике, информация на которой подавалась на вычитающий вход, код пропорционален разности температур в двух точках Далее импульсы с делителя 20 поступают на счетчик-делитель 21, который после счета определенного количества импульсов N2 дает команду на цифроаналоговый преобразователь 28 на преобразование в аналоговую форму инфор.мации со счетчика, на котором в данный момент имеется код разности температур. Далее аналоговый сигнал записывается регистратором 29 например, фоторегистратором каротажной ,ии. Одновременно импульс делителя 21 перебрасывает RS-триггер 12 в единичное состояние. С него поступает разрешаю-- П1ИЙ потенциал на ключи 18 и 19. В зависимости от состояния счетного триггера 25, соединенного своим входом с RS-триг- гером 10, осуществляется сброс на ноль того из реверсивных счетчиков 26 или 27, в котором была информация о разности температур. Во втором же счетчике сохраняется информация о температуре в данной точке скважины. С триггера 12 по линии «Сброс поступает команда на сброс RS-триггеров для подготовки устройства к следующему циклу.

После того, как датчик 1 пройдет з скважине определенное расстояние, задаваемое работой схемы 8 формирования шага квантования, цикл работы устройства повторяется.

Таким образом, можно записывать непосредство градиент -д-gБ скважине и получить высокую чувствительность (порядка 0,005°С), которая в значительной степени определяется величиной и стабильностью частоты высокочастотного генератора импульсов. Проведенные испытания устройства на скважинах подтвердили его высокие метрологические и эксплуатационные характеристики.

20 I--H / h