Скважинный профилемер Советский патент 1987 года по МПК E21B47/08 

I1

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для контроля .технического состояния скважин методом профилеметрш,

Целью изобретения 5гвляется повышение точности определения формы поперечного сечения скважины,

На фиге 1 представлена структурная схема скважинного профилемера; на фиг, 2 ™ функциональная схема его блока обработки.

Скважинный профилемер содерйсит измерительные рычаги I, датчик 2 ориентации, подключенные к кодирующему блоку 3, выход которого через каротажный кабель,4 соединен с декодирующим блоком 5,- адресный коммутатор 6, выходы которого подключены к регистратору 7, управляющий вход со- с выходом декодирующего блока 5; датчик 8.глубины, блок 9 обработки, причем 8 глубины соединен с управляющим входом блока 9 обработки, информационные входы которого подключены к информационным выходам декодирующего блока 5, информационные и управляющий выходы соединены с входами адресного KONSMy- татора 6,

Блок 9 обработки содерлшт ячейки 0 памяти, двухпозиционные ключи 11, экстрематор.12, интегратор 13, дешифратор 14, мультиплексор 15, компаратор 16, генерат-ор 17, ключ 18, счетчик 19, счетчик-делитель 20, Входы ячеек 10 памяти являются информационными входами блока 9 обработки , выходы являются информацион- HbiNm выходами блока 9 обработки и подсоединены к первым входам двух- позиционных ключей 11, вторые входы которых соединены с общим проводом, выходы подключены к входам мультиплексора 15 и экстрематора 16s выход которого сЬединен с первым входом интегратора 13j второй вход которого соединен с первым входом ключа 18 и является управляющим входом блока 9 обработки, выкод интегратора 13 подключен к первог-ту входу . компаратора 16, второй вход которого соединен с выходом мультиплексора 15, управляющий вхо/д которого подключен к входу дешифратора 14 и информационному выходу счет -шка 19,, счетный вход которого и выход переполнения соединены соответственно с выходом и управляющем входом клю

52

ча 18, второй вход которого подключен к выходу генератора i 7, при зтом выходы дешифратора 14 соединены с управляющими входами ячеек 10 памяти и двухпозиционных ключей 11, управляющий вход подключен к выходу компаратора 16 и входу счетчика-делителя 20, выход которого является управляющим выходом блока 9 обработки.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с измерительных рычагов 1 и датчиков ориентации преобразуются

в кодирующем блоке 3 в удобную для передачи форму и через кабель 4 подаются в декодирующий блок 5, С выходов декодирующего блока 5 сигналы и и, пропорциональные радиальным отклонениям измерительных рычагов, подаются на бл9К 9 обработки, а сигнал ., пропорциональньш углу ориентации, - на управляющий вход адресного коммутатора 6,

По сигналам U(. датчика 2 ориентации адресный коммутатор 6 осуществляет селекцию сигналов U, -U измерительных рычагов 1 по их пространственному расположению относительно

магнитного меридиана Земли. Первый адрес соответствует рычагу, направленному на север,

В точке измерения в блоке 9 обра- ботки происходит запоминание мгно- венных значений сигналов , пропорциональных радиальным отклонениям измерительных рычагов 1, Так как измерительные рычаги 1 в зави.симости от угла их раскрытия касаются стенок скважины в смещенных по глубине плоскостях, то первоначально записанные в блок 9 обработки сигналы не будут прршадлежать одному сечению скважины. Величина смещения концов измерительных рычагов 1 по глубине относительно максимально раскрытого рычага может быть определена по формуле

uh -R. tgoc .

1 1 макс ° макс где R - величина радиального отклонения i-ro измерительного рычага профилемера (измеря- емый радиус);

максимальная измеренная величина радиального отклонения рычагов в точке измерения;

313

oi; углы раскрытия соответствующих измерительных рычагов« Учитывая, что углы об измеряются в пределах О - , можно с допустимой для практики точностью аппроксимировать тангенсоиду прямой. Тогда

uh, -R;(0,.06)+R,,,cp«,,,

0,0235оС а., ...,n Далее с учетом изложенного в блоке 9 по мгновенным значениям записанных Rj и сигналам датчика 8 глубин, имеющим период квантования не более I см определяется значение дЬ; для .каждого R;, Затем в соответствующей ячейке памяти блока 9 обработки рор 5ропи гся запись значения R iOcj ;. перемещения скважинного прибора на дЬ;, Таким образом, в блоке 9 обработки будут записань: значения R., принадлежащие поперечному сечению скважины, в котором первоначально находился измерительный рычаг, имевший максимальное радиальное отклонение,

- Полученные в результате работы блока 9 обработки сигналы обрабатываются адресным коммутатором 6, а затем записываются регистратором 7.

Блок 9 обработки работает следующим образом,

I

Выходные сигналы .декодирующего

блока 5 и, , и,,,и, пропорциональные мгновенным значениям радиальных отклонений измерительных рычагов 1, записывается в ячейки 10-1,,,,10-п памяти5 выходы которых через двухпо- зиционные ключи 11-1, 11-2,,..,11-п подключены к экстрематору 12, выделяющему максимальный сигнал из U,, .ejU, Выходной сигнал экстре- матора 12 подается на первый вход интегратора 13, где определяет величину начального заряда интегрирующей емкости, а следовательно, и величину выходного напряжения интегратора 13 На второй вход интегратора 13 при перемещении скважинного прибора по стволу скважины через каждый интервал йН 6 1 см подаются нормированные по амплитуде импульсы йН, которые осуществляют постепенный разряд емкости интегратора 13, Таким образом, с вых ода интегратора 13 на первый вход компаратора 16 поступает ступенчато уменьшающееся напряжение. Одновременно под действием импульсов йН открывается

54

ключ 18, через который с генерато- .ра 17 на счетчик 19 подаются запускающие импульсы, длительность которых связана с длительностью импульсов дН ( ГйН) соотношением

-с ian п .

где п - количество измерительных ры, чагов скважинного прибора.

Счетчик 19 управляет работой мультиплексора 15, подключенного к выхода кЪючей ll-l, П-2,.,., 11-п, За время действия импульса ДН мультиплексор 15 опрашивает все ячейки 10-1, 10-2,,,,, 10-п памяти, сигналы которых сравниваются компаратором 16 со ступенчатым напряжением. В случае, если напряжение, поступающее на компаратор 16 с интегратора 13, меньше или равно сигналу какой- либо ячейки 10 памяти, то на вы- ходе 16 формируется импульс, который переводит дешифратор 14 из третьего.

состояния в активное,

Г

На одном из выходов дешифратора 14 (К,, К,,,,., К,), соответствующем ячейке памяти, для которой выполняется указанное вьш1е условие, в соответствии с выходным кодом счетчика 19 формируется сигнал управления. По этому сигналу в данную ячейку 10 памяти записывается новое

значение измеряемого радиуса, а входы соответствующих каналов мультиплексора 15 и экстрематора 16 с помощью одного из ключей 11-1, , ,,,, 11-п зануляются,

Таким образом, за время С происходит опрос всех ячеек 10 памяти и сравнение их сигналов со ступенчатым напряжением. По окончании цикла опроса сигналом переполнения счетчика 19 закрывается ключ 18,

Работа блока 9 обработки продолжается до тех пор, пока во всех ячей- ках 10 памяти не будет записана информация о радиальных отклонениях измерительных рычагов, принадлежащих одной плоскости сечения скважины. Сигнал готовности блока 9 обработки формируется на выходе п-разрядного

счетчика-делителя 20, запуск которого осзщ(ествляется импульсами, поступающими с компаратора 16, Этот сигнал управляет работой адресного коммутатора 6,

5Для подготовки блока 9 обработки к новому работы необходимо записать в данной точке измерений зна™ чения радиусов в ячейке lO-l, 10-2, ,.,, lO-n памяти и вновь подключить мультиплексор 15 и экстрематор 12 к памяти с помощью ключей И-, 11-2,..., 11-п,

Использование устройства позволяет более точно определять ..форму по- перечного сечения скважин, соответ- ствуюгдего фиксированной глубине. Формула изобретения

1. Скважинный профилемер, содержащий измерительные рычаги и датчик ориентации, подключённые к кодирующему блоку выход которого через карота/кный кабель соединен с декоди- РУ101ЩШ блохсом, адресный комь утатор выходы которого подключены к .регист- ратору, управляющий вход сое.дииен с выходом декодирующего блот-са. о т - л и чаю ш; и и с я тем,, tTOj с целью повышения точности определения формы поперечного сечения скважиныj ок снабжен датчиком глубины и блоком обработкиJ причем датчик глуби- нь5 соединен . с управлкгощим входом блока обработки, информационные входы., которого подключены-к икформаци- онньчн выходам декодирующего блока,, информационные и управляющий соедршены с входами адресного коммутат ора

2„ Профилемер по г:„ 1,, от л и - ч а .ю ш, и и с я тем, что блок об15 -6

работки содержит ячейки памяти, дву позиционные ключи экстрематор, интегратор, компаратор, мультиплексор, . дешифратор, генератор, ключ, счетчик и счетчик-делитель, причем входы ячеек памяти являются информационными входами блока обработки., ВЫ1СОДЫ одновременно являются информационными выходами блока обработки и подсоединены к первым входам двух позиционных ключей, вторые входы которых соединены с общим проводом, вьосоды подключены к входам нульти- плексора и экстрематора, выход которого соединен с первым входом интегратора, второй вход которого соединен с первым входом ключа и является управляющим входом блока обработкиj выход интегратора подключен к первому входу компаратора, второй вход которого.соединен с выходом мультиплексора, управляющий вход которого подключен к входу дешифратора и информационному выходу счетчика, счетный вход которого и выход переполнения соединены соответственно с выходом и управляющим входом ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора, при этом выходы дешифратора соединены с управляющими входами ячеек памяти и двухпозиционных ключей, управляю- 1ДИЙ вход подключен к выходу компаратора и входу счетчика-делителя, выход которого является управляющем выходом блока обработки.

Физ.2

Изобретение предназначено для контроля технического состояния буровых скважин методом профилеметрии. С целью повышения точности определения формы поперечного сечения скважины профилемер снабжен датчиком (Д) 8 глубины и блоком 9 обработки, к управляющему входу которого подключен Д. 8. Информационные входы блока 9 соединены с информационными выходами декодирующего блока 5. К его входу через каротажный кабель 4 подключены Д 8 и через последовательно соединенные кодирующий блок 3 и Д 2 ориентации измерительные рычаги (ИР) 1, С выходов блока 5 сигналы, пропорциональные радиальным отклонениям ИР, подаются на блок 9, а сигнал, пропорциональный углу ориентации, - на управляющий вход адресного коммутатора 6. В блоке 9 по мгновенным значениям записанньгх величин радиального отклонения i-ro ИР и сигналам Д 8 с периодом квантования не более 1 см определяется значение смещения концов, находящихся в одной плоскости ИР 1 по глубине относительно максимально раскрытого ИР. Полученные в блоке 9 сигналы обрабатываются коммутатором 6, а затем записываются регистратором 7. I 3, п, ф-лы, 2 ил. (Л (part