Устройство для каротажа скважин Советский патент 1987 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к устройствам для каротажа вертикальных взрывных скважин с целью построения прочностных характеристик слагающих сква- g живу пород и определения границ между слоями горных пород при отсутствии телеметрического канала связи.

Цель изо.бретения - повьшение экономичности электропитания и точности 10 привязки измеряемого параметра к глубине скважины.

На чертеже приведена схема устройства..

В устройстве датчик 1 меток глу- . 15 бины имеет контакт с металлической лентой 2 и выходом подключен к входу формирователя 3 запускающих импульсов,, счетчика 4 меток глубины, блока 5 управления и блока 6 сжатия циф- 20 ровых данных. Металлическая лeнfa 2 через перфорационные отверстия с зубчатым колесом 7, которое укреплено на входном валу редуктора 8, имеюУстройство работает следующим об разом.

Скважинный прибор опускается в скважине под действием силы тяжести и датчик 1 меток при прохождении пе форационных отверстий мимо датчика выдает импульсы, которые поступают на вход формирователя 3 и блока 5 управления, а счетчик 4 считает количество импульсов таким образом, ч в нем всегда, находится число, соот- ветствующеее глубине нахождения скважинного прибора в данньй момент времени. Формирователь 3 запускает генератор 11 с частотой, соответствующей частоте меток глубины. Генератор 11 возбуждает излучатель 12, который облучает стенку скважины ультразвуковым импульсом, а отражен ный сигнал принимается приемником 1 и усиливается усилителем 15. Усилен ный сигнал поступает на вход преобразователя 16, где преобразуется в

щего тормозное устройство с электри- 25 цифровой код, который йоступает на

ческим приводом. Колесо 7 и редуктор 8 образуют механическую зубчатую передачу. Выходной вал редуктора 8 соединен с генератором 9 электроэнергии, вьгходные клеммы которого подключены к входу стабилизатора 10 .напряжения. Формирователь 3 выходом подключен к входу генератора 11 зондирующих импульсов, подключенного к пьезоэлектрическому излучателю 12. Датчик скважинного параметра 13 содержит пьезоэлектрический приемник 14, подключенный к входу усилителя 15, выход которого соединен с входом преобразователя 16 электрических сигналов в цифровые данные. Преобразователь 16 выходом подклю- чен к входу -арифметическо-логического устройства 17 блока 6 сжатия, которое соединено с блоком 5 управления и выходом подключено к блоку 18 памяти, соединенному с выходом блока 5 и с выходом счетчика 4. Блок 5 уп- , равления подключен к входу импульсного усилителя 19, выходом соединенного с электрическим приводом тормозного устройства. Блок 20 электропитания подключен к блоку 5, устройству 17, счетчику 4 и блоку 18 памяти.. Стабилизатор 10 подключен к дат- . чику 1, формирователю 3, генератору 11, усилителю 15,1 преобразователю 16, устройству 17, блоку 5 и усилите-,-. лю 19.

30

35

40

45

50

55

вход арифметическо-логического уст ройства 17 .При поступлении импульса.с датчика 1 на вход блока 5 управления он вьщает команду устройству 17 на сравнение кода, находящегося на вхо дах устройства 17, с кодом, соответ ствующим предьщущему значению скважинного параметра и хранящимся в оп ративном запоминающем устройстве (ОЗУ) устройства 17. В соответстви с з.аданным алгоритмом сравнения уст ройство 17 выдает в блок 5 управлен импульс, по которому блок 5 заносит значение скважинного параметра в блок 18 памяти и одновременно заносит со счетчика 4 код, соответствую щий глубине нахождения прибора в скважине, т.е. глубине замеренного значения скв ажинного параметра. При опускании пр ибора в. скважину зубчатое колесо 7 приходит во вращение за счет связи колеса 7 с перфора- 1ЩОННЫМИ отверстиями ленты, это вра щение через редуктор передается ген ратору 9, который в результате выра батывает электроэнергию для питания отдельных блоков прибора, что позволяет питать от блока 20 минимальн необходимое число блоков (блоки 6 и 18 и счетчик 4).

При современной микроэлектронной базе основным потребителем электроэнергии в приборе является генератор 11, мощность потребления которо

Устройство работает следующим образом.I

Скважинный прибор опускается в скважине под действием силы тяжести и датчик 1 меток при прохождении перфорационных отверстий мимо датчика 1 выдает импульсы, которые поступают на вход формирователя 3 и блока 5 управления, а счетчик 4 считает количество импульсов таким образом, что в нем всегда, находится число, соот- ветствующеее глубине нахождения скважинного прибора в данньй момент времени. Формирователь 3 запускает генератор 11 с частотой, соответствующей частоте меток глубины. Генератор 11 возбуждает излучатель 12, который облучает стенку скважины ультразвуковым импульсом, а отраженный сигнал принимается приемником 14 и усиливается усилителем 15. Усиленный сигнал поступает на вход преобразователя 16, где преобразуется в :

цифровой код, который йоступает на

0

5

0

5

0

5

вход арифметическо-логического устройства 17 .При поступлении импульса.с датчика 1 на вход блока 5 управления он вьщает команду устройству 17 на . сравнение кода, находящегося на входах устройства 17, с кодом, соответствующим предьщущему значению скважинного параметра и хранящимся в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) устройства 17. В соответствии с з.аданным алгоритмом сравнения устройство 17 выдает в блок 5 управления импульс, по которому блок 5 заносит значение скважинного параметра в блок 18 памяти и одновременно заносит со счетчика 4 код, соответствующий глубине нахождения прибора в скважине, т.е. глубине замеренного значения скв ажинного параметра. При опускании пр ибора в. скважину зубчатое колесо 7 приходит во вращение за счет связи колеса 7 с перфора- 1ЩОННЫМИ отверстиями ленты, это вращение через редуктор передается генератору 9, который в результате вырабатывает электроэнергию для питания отдельных блоков прибора, что позволяет питать от блока 20 минимально необходимое число блоков (блоки 6 и 18 и счетчик 4).

При современной микроэлектронной базе основным потребителем электроэнергии в приборе является генератор 11, мощность потребления которого

10

15

зависит от частоты запускающих импульсов, т.е. от скорости опускания прибора. Электрическая нагрузка на генератор 9 тормозит его вращение, т.е. тормозит опускание прибора, и при увеличении нагрузки уменьшается скорость опускания, а при уменьшении нагрузки, наоборот, скорость растет. Таким образом, при увеличении (замедлении) скорости опускания, величивается частота отметок глубины, что приводит к увеличению

(уменьшению) частоты запускающих мпульсов и, следовательно, к возастанию (уменьшению) нагрузки на генератор, а. это уменьшает (увелиивает) скорость опускания, т.е. олучают отрицательную обратную связь,

направленную на стабилизацию скорости 20 опускания прибора в скважину. Замедение скорости опускания возможно в езультате возрастания трения прибора о стенки скважины, обратная связь в этом случае уменьшает нагрузку на генератору и скорость остается постоянной. Стабилизатор 10 напряжения стабилизирует напряжение на нагрузке при колебаниях скорости и при этом от стабилизатора питаются только те блоки, которые работают практически только при движении прибора, что позволяет использоват блок 20 электропитания меньшей мощности, чем при питании .всего прибора от.блока 20. Блок 6 сжатия питается и от генератора, и от блока 20, что необходимо при остановке прибора, так как в этом случае напряжение на выходе генератора падает до нуля и блок 6 сжатия питается от блока-20. Усилитель

19 имеет накопительную емкость, которая, заряжается при работе, а при остановке прибора по сигналу с блока управления эта емкость разряжается и через пр.ивод включает тормозное устойство в редукторе 8. После включения тормоза в редукторе 8 зубчатое колесо 7 не вращается, что дает возможность при извлечении ленты из скважины извлечь и скважинный прибор Использование устройства по такой схеме требует при эксплуатации перед опусканием прибора в скважину опускать в нее ленту, что снижает лроиз- водительность. Исключить операцию опускания ленты в скйажину можно, если ленту разместить на катушке, становленной в приборе. В этом

25

30

40

35

45

50

55

10

15

,

20

3322484

случае при опускании прибора происходит как бы одновременно и опуска- ние ленты в скважину. При установке катушки с лентой в приборе тормозное устройство лучше- устанавливать на катушке, тлк как при таком торможении на разрыв работает вся рабочая ширина ленты 2, а при торможении зубчатым колесом 7-на. разрыв работает только часть ленты, где находится перфорация, что снижает на- грузочную способность ленты. Разме- щение катушки в приборе позволяет приводить во вращение генератор 9 через редуктор непосредственно от катушки, что упрощает изготовление приборами лента может быть не-металлической, при этом на ленту наносят только метки глубины.

Техническим преимуществом предлагаемого устройства является повышение ресурса работы блока электропитания за счет питания блоков при- 25 бора, работающих при движении прибора по сквалмне, от генератора, преобразующего кинетическую энергию падения прибора в скважине в электрическую.

Кроме того, использование перфорированной ленты с метками глубины позволяет повысить точность привязки измеряемого параметра .к глубине скважины.

30

Формула изобретения

1. Устройство для каротажа скважин, состоящее из с;кважинного прибора, содержащего излучатель, генератор зондирующих импульсов, датчик скважин- ного параметра, выход которого подключен к входу преобразователя электрических сигналов в цифровые данные, блок сжатия цифровых данных, содержащий блок управления и арифметическо- логическое устройство, соединенное с блоком управления и подключенное входом к выходу преобразователя электрических сигналов в цифровые данные, а -выходом - к входу блока памяти, и блок электропитания, подключенный к блоку памяти и блоку сжатия цифровых данных, о т л и ч а- щ е е с я тем, что, с целью по- , вышения экономичности электропитания повышения точности привязки измеяемого параметра к глубине скважины, кважинный прибор снабжен генерато

ром электроэнергии, соединенным через механическую зубчатую передачу, имеющую тормозное устройство и электрический привод,-с перфорированной лентой, отверстия.которой являются мет ками глубины, датчиком меток глубины, выход которого соединен с входом счетчики меток глубины, формирователя запускающих импульсов и блока управления, одним выходом подключенного к управляющему входу блока памяти, а другим - к входу импульсного усилителя, соединенного выходом с электрическим приводом тормозного устройства, счетчик меток глубины выходами соединен с входами блока памяти, а формирователь запускакнцих импульсов выходом подключен к входу генератора зондирующих импульсов, соединенному выходом с излучателем, а выход генератора электроэнергии подключен к

.входу стабилизатора напряжения, подключенного выходом к блоку сжатия цифровых данных, датчику и счетчику меток глубины,., формирователю запускающих импульсов, генератору зондирующих импульсов, импульсному усилителю, преобразователю электрических сигналов в цифровые данные и датчику скважинного параметра, а блок электрепитания подключен и к счетчику меток глубины.

2.. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что лента размещена на катушке, кинематически сое

диненной с тормозным устройством и электрическим приводом, при этом катушка расположена в скважинном приборе на оси, перпендикулярной оси скважинного прибора.

3. Устройство по п. 2, о т л и- чающееся тем, что катушка с лентой установлена на валу редуктора зубчатой передачи.

Составитель В. Ищенко Редактор А. Ворович Техр едМ.Ходанич Корректор С. Черни

Заказ 3828/41 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 .

Производственно-полиграфическое предприятие, г, .Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится, к области геофизических исследований взрывных скважин. Целью изобретения является повышение экономичности электропитания устройства для каротажа скважин и точности привязки измеряемого параметра к глубине скважины. Благодаря зубчатой передаче, с.оединяю- щей генератор электроэнергии с перфорированной лентой, установленной в скважине, движение прибора происходит одновременно с вращением генератора электроэнергии, нагрузкой ко торого является стабилизатор напряжения, питающий блок прибора, работающие при движении. Отверстия на ленте соответствуют меткам глубины. Датчик меток глубины выдает импульсы, поступающие в блок сжатия цифровых данных, счетчик меток глубины и формирователь запускаюгцих импульсов, который запускает.генератор зондирующих импульсов, являющийся основной нагрузкой для генератора электроэнергии и создакшщй отрицательную обратную связь, стабилизирующую скорость перемещения прибора. Датчик измеряемого параметра принимает сигналы и подает на преобразователь электри- ческих сигналов в цифровые данные, которые поступают в блок сжатия, где сравниваются с предыдущим значением параметра и по сигналу с датчика меток заносятся в блок памяти одновременно с кодом, находящимся в счетчике меток глубины. Лента размещается на катушке, установленной в приборе и имеющей тормозное устройство, а генератор приводится во вращение катушкой через редуктор. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л со