Устройство контроля глубинных параметров бурения Советский патент 1990 года по МПК E21B47/12 E21B47/00 

Изобретение относится к системам контроля забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей устройств

контроля глубинных параметров бурения.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений глубмнной части; на фиг. 3 диаграммы напряжений наземной части.

Устройство содержит глубинную часть 1, колонну 2 бурильных труб и наземную часть 3. В глубинную часть 1 входят датчики k - 6, входной блок 7 коммутации каналов, генератор 8 тактовых импульсов, генератор 9 метки, широтноимпульсный модулятор 10, формирователь Q ность этих импульсов находится в пре11импульсов и двухтактный усилитель

12мощности с трансформаторным выходом. В наземную часть 3 входят приемник 13 сигналов, источники положительделах 0,01 - 0,001 от периода. Часто- та передачи информации до нескольких сот герц.

На фиг. 2 показаны диаграммы напного Т и отрицательного 15.напряже- J5 ряжений глубинной части 1: ний,пороговые блоки 16 и 17 с двумя |входами, формирователи 18 и 19 импульсов, триггер 20 с двумя раздельными входами, дешифратор 21 метки, выходной блок 22 коммутации каналов, 20 широтно-импульсные демодуляторы 23 - 25, выходы 26 - 28 каналов, входы 29 - 32 и выходы 33 и 3k входного блока 7 коммутации каналов, входы 35 и

а - на выходе генератора 8 тактовых импульсов; б - на выходе генератора 9 метки; в - д - на входах 29 - 3I соответственно входного блока 7 коммутации каналов. Последние напряжения являются переменными, но частота их много ниже частоты импульсов генератора 8. Диаграммы е - и иллюстрируют напряжение на выходе 3 входного блока 7 в течеот

t5 соот-,

j, w, иэ ДО С4 , ОТ t 4 ДО

ветственно. Диаграммы к - н иллюстрируют импульсы напряжений на выходе широтно-импульсного модулятора 10 в

36, выходы 37 - tO выходного блока 2225 ние времени от t, до ta, от t7 до коммутации каналов, выходы 1 и k2 формирователя 18 импульсов и выходы 43 и kk формирователя 19 импульсов. В качестве датчиков k - 6 могут использоваться тензометрические датчи-эд течение тех же моментов времени. На ки, термопары, импульсные электронные датчики и т.д. При помощи предлагаемого устройства могут измеряться такие забойные параметры как осевая нагрузка на долото, крутящий момент на буровом инструменте, число оборотов бурового инструмента, температура на забое и т.д. Число измеряемых параметров не ограничивается. Питание глу35

диаграммах о и п показаны импульсы напряжений на выходах формирователя 11 и на диаграмме р - импульсы на выходе двухтактного усилителя 12 мощности.

Цикл работы глубинной части 1 следующий. С выхода 33 входного коммутатора 7 при помощи тактового импульса запускается генератор 9 метки, котосовпадающий по фазе с передним фронтом выходного импульса широтно-им- пульсного модулятора, и отрицательный импульс, совпадающий по фазе с задним фронтом того же импульса. Мощность выходных импульсов двухтактного усилителя 12 находится в пределах от единиц до десятка киловатт. Длительделах 0,01 - 0,001 от периода. Часто- та передачи информации до нескольких сот герц.

На фиг. 2 показаны диаграммы напряжений глубинной части 1:

ряжений глубинной части 1:

а - на выходе генератора 8 тактовых импульсов; б - на выходе генератора 9 метки; в - д - на входах 29 - 3I соответственно входного блока 7 коммутации каналов. Последние напряжения являются переменными, но частота их много ниже частоты импульсов генератора 8. Диаграммы е - и иллюстрируют напряжение на выходе 3 входного блока 7 в течеот

t5 соот-,

j, w, иэ ДО С4 , ОТ t 4 ДО

ветственно. Диаграммы к - н иллюстрируют импульсы напряжений на выходе широтно-импульсного модулятора 10 в

ние времени от t, до ta, от t7 до течение тех же моментов времени. На

ние времени от t, до ta, от t7 до течение тех же моментов времени. На

диаграммах о и п показаны импульсы напряжений на выходах формирователя 11 и на диаграмме р - импульсы на выходе двухтактного усилителя 12 мощности.

Цикл работы глубинной части 1 следующий. С выхода 33 входного коммутатора 7 при помощи тактового импульса запускается генератор 9 метки, кото

Изобретение относится к контролю забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей устройств контроля глубинных параметров бурения. Устройство содержит глубинную часть, колонку бурильных труб и наземную часть. В глубинную часть входят датчики, входной блок коммутации каналов, генератор тактовых импульсов, генератор метки, широтно-импульсный модулятор, формирователь импульсов и двухтактный усилитель мощности с трансформаторным выходом. В наземную часть входят приемник сигналов, источники положительного и отрицательного напряжений, пороговые блоки с двумя вводами, формирователи импульсов, триггер с двумя раздельными входами, дешифратор метки, выходной блок коммутации каналов, широтно-импульсные демодуляторы каналов. Информация с датчиков подается поочередно в течение такта через входной блок коммутации каналов на широтно-импульсный модулятор, формирователь импульсов и на двухтактный усилитель мощности. На выходе усилителя мощности формируется положительный импульс, совпадающий с передним фронтом выходного импульса широтно-импульсного модулятора, и отрицательный, совпадающий с задним фронтом того же импульса. В наземной части импульсы усиливаются и селектируются приемником. Далее сигналы проходят через пороговые блоки и формирователи импульсов, где фильтруются помехи, и через триггер, на выходе которого формируются импульсы с такой же длительностью, как и на выходе широтно-импульсного модулятора. С помощьюдешифратора метки и выходного коммутатора импульсы распределяются по соответствующим широтно-импульсным демодуляторам

бинной части 1 осуществляется при по- до рый вырабатывает импульс напряжения,, мощи гидротурбинки.

Устройство работает следующим образом.

Информация с датчиков - 6 подается поочередно в течение такта через 45 входной блок 7 коммутации каналов на широтно-импульсный модулятор 10. Последний вырабатывает импульсы напряж еамплитуда и длительность которого являются каллиброванными (больше или меньше всех других импульсов остальных каналов). Импульсы метки подаются на широтно-импульсный модулятор 10 в моменты времени от t, до ta. Затем производится поочередная коммутация каналов: первого в моменты времени от tг до tj и последнего - от t4 A° t5. После коммутации последнего канала снова производится запуск генератора 9 метки, и цикл повторяется. Частота коммутации каналов выбирается в 15-20 раз более высокой, чем наивысшая частота сигнала любого из каналов. На фиг. 3 показаны диаграммы напряжений наземной части 3: а - на входе приемника 13; б - на выходе Формирователя 18; в - на выходе

ния, длительность которых пропорциональна амплитуде входного сигнала, -п Формирователь 11 импульсов вырабатывает короткие импульсы напряжения одинаковой полярности на переднем и заднем фронтах выходных импульсов широтно- импульсного модулятора. Короткие импульсы с выходов формирователя 11 подаются на двухтактный усилитель 12 мощности. На его выходе формируется положительный импульс напряжения.

55

рый вырабатывает импульс напряжения,,

амплитуда и длительность которого являются каллиброванными (больше или меньше всех других импульсов остальных каналов). Импульсы метки подаются на широтно-импульсный модулятор 10 в моменты времени от t, до ta. Затем производится поочередная коммутация каналов: первого в моменты времени от tг до tj и последнего - от t4 A° t5. После коммутации последнего канала снова производится запуск генератора 9 метки, и цикл повторяется. Частота коммутации каналов выбирается в 15-20 раз более высокой, чем наивысшая частота сигнала любого из каналов. На фиг. 3 показаны диаграммы напряжений наземной части 3: а - на входе приемника 13; б - на выходе Формирователя 18; в - на выходе

формирователя 19j г - на выходе триггера 20; д - ж - на входах широтно- импульсных демодуляторов 23 - 25 соответственно; з и к выходах 26- 28 соответственно.

Наземная часть 3 работает следующим образом. Импульсы информации усиливаются и селектируются по частоте приемником 13. Усиление является не- обязательным, это зависит от глубины скважины и электропроводности бурового раствора взатрубной части. Амплитуда сигналов, поступающих на вход блоков 1Ь и 17, должна находиться в пре- делах от 30 мВ и выше. Положительные импульсы информации пропускаются через пороговый блок 16 и формирователь 18, отрицательные - через пороговый блок 17 и формирователь 19. Источники И и 15 опорного напряжения служат дл установки величины порога с целью фильтрации помех. Выходы 2 и М формирователей 18 и 19 предназначены также для фильтрации помех, обуслов- ленных высокочастотными колебаниями на заданных фронтах импульсов информации. Если, например, положительный импульс информации имеет колебания ра заднем фронте, то это может привести к срабатыванию блока Г/ и ложному срабатыванию формирователя 19. Чтобы этого не произошло, формирователь 18 выдает сигнал по выходу 2 на формирователь 19, что блокирует появление ложного импульса на выходе 3. Если колебания на задних фронтах импульсов информации отсутствуют, то связи kk и 2 являются необязательными. При помощи триггера 20 восстанавливается та кая же длительность импульсов, котору они имели на выходе широтно-импульсно го модулятора 10. С выхода триггера 20 импульсы информации поступают на выходной коммутатор 22 каналов.

После коммутации последнего канала (выход 39) на выходе 40 вырабатывается импульс, приводящий в состояние готовности дешифратор 21 метки. Последний работает в течение времени от t до t2. При поступлении импульса метки и его дешифрации дешифратор 21 по выходу 35 производит переключение коммутатора 22 на первый канал. После коммутации импульса информации по пер вому каналу (выход 37) производится внутреннее переключение коммутатора 22 на второй канал и т.д. до последнего канала. После коммутации последне

961

,

ю 1520 5 30 до45

5055 35

го канала снова по выходу 0 проводится в состояние готовности дешифратор 21 метки. Далее цикл повторяется. Распределенная по своим каналам (выходы 37 39) информация поступает на ши- ротно-импульсные демодуляторы 23 - 25- При помощи последних восстанавливаются истинные кривые измеряемых параметров. С выходов 26 - 28 устройства информация подается на регистрирующую, анализирующую, отображающую и т.д. аппаратуру, т.е. на ЭВМ, самописцы, индикаторы и т.д.

Формула изобретения

Устройство контроля глубинных параметров бурения, содержащее в составе глубинной части входной блок коммутации каналов и связанные с ним ряд датчиков и генератор тактовых импульсов, линию для передачи электрических сигналов в виде колонны бурильных труб и грунта и связанный с ней в составе наземной части приемник сиг-налов, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных возможностей, в глубинную часть введены генератор метки, широтно-им- пульсный модулятор, формирователь импульсов и двухтактовый усилитель мощности, в наземную часть - два пороговых блока, два источника опорных напряжений, два Формирователя импульсов, триггер, дешифратор метки, выходной блок коммутации каналов и фаз широт- но-импульсных демодуляторов, причем в глубинной части вход генератора метки связан с первым выходом блока коммутации каналов, второй выход которого через последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор, формирователь импульсов и двухтактовый усилитель мощности связан с линией для передачи электрических сигналов, при этом один выход генератора тактовых импульсов связан с управляющим входом блока коммутации каналов, а другой выход - с управляющим входом широтно-импульсного модулятора, выход приемника сигналов наземной части соединен с первыми входами пороговых блоков, вторые входы которых соединены с соответствующими источниками опорных напряжений, а выход каждого из них подсоединен через соединенные между собой формирователи импульсов к входам триггера, выход которого соедиНен с первыми входами дешифратора мет- Ки и блока коммутации каналов, первый выход которого соединен с вторым входом дешифратора метки, выход пос№9618

леднего соединен с вторым входом блока коммутации каналов, выходы которого соединены с входами соответствующих широтно-импульсных демодуляторов.

Фие.1

фие.2

Редактор Н. Яцола

Составитель В. Канатников

Техред М.Дидык .Корректор М. Шароши

Заказ 79

Тираж 481

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Ч/Ь

ПройзводсГвённо-йздатёл кйй конбинат Патент, г.Ужгород, ул.Гагарина, 101

Фие.З

Подписное