Устройство для управления каротажным подъемником Советский патент 1990 года по МПК E21B47/12 E21B47/01 

Изобретение относится к промысловой геофизике, в частности к устрой- ствам для спуска и подъема скважин- ных приборов.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет повышения точности поддержа- ния и плавности регулирования скорости движения скважшшого прибора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема каротажного подъемника с электрогидравлическим приводом; на .фиг. 2 - блок-схема алгоритма вычисления скорости; на фиг. 3 - функциональная схема микропроцессора, позволяющего реализовать предложенный алгоритм.

Каротажный подъёмник содержит гидронасос 1 переменной производительности с поворотным корпусом, соединенный с управляющтим электродвигателем 2 и гидромотором 3, связанным с кабелем со скважинным прибором 4, систему управления, включающую в себя пульт 5 управления, датчик 6 глубины и скорости, соединенный с кабелем со скважинным прибором 4, буферное устройство 7, соединенное с пультом 5 управления, микроконтроллером 8 и управляющим электродвигателем 2, регистр 9 сдвига, инвертор 10, сумматоры 11 и 12, запоминающий регистр 13, делитель 14 частоты, вход регистра сдвига 9 подключен к входу датчика 6 глубины и скорости, и выход соединен с входом инвертора 10, выход которого связан с первым входом первого сумматора 11 второй вход которого подключен к выходу датчика 6 глубины и скорости, а выход подключен к первому входу второго сумматора 12, второй вход которого соединен с выходом запоминающего регистра 13, а выход с вторым входом запоминающего регистра 13 и входом делителя 14 частоты, выход которого подключен к буферному устройству 7, при этом второй выход микроконтроллер4

8подключен к синхровходам регистра

9сдвига и запоминающего регистра 13.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания с пульта 1 управления в микроконтроллер 8 задается зависимость скорости движения кабеля с кабельным прибором от глубины. Затем после разрешения пуска с пульта 1 управления каждый такт работы микроконтроллера 8 завершается выработкой сигнала для поддержания заданной скорости. Исходной информацией для выработки этого сигнала служит рассогласование между заданной и вычисленной скоростями скважинного прибора.

Датчик 6 глубины и скорости, механически связанный с кабелем со скважинным прибором 4, формирует приращение глубины за каждый такт работы микроконтроллера - ДЪ, В ранее описанном устройстве эта величина, соответствующим образом приведенная, принималась равной текущей скорости,

В результате, при малом по длительности такте работы микроконтроллера система управления реагировала не только на действительное рассогласование текущей скорости скважинного прибора, с заданной, а также на случайные рывки, вибрацию и т.д. При большом по длительности такте работы постоянная времени устройства увеличивалась и регулирование получалось вялым (переходные процессы удлинялись)}возникали ограничения на цлину участков перехода от одного участка заданной скорости к другому. В предлагаемом устройстве величина рассогласования поступает на вход регистра 9 сдвига. Глубина регистра 9 сдвига выбирается исходя из требуемых характеристик регулирования. Для упрощения выполнения операции последующего деления удобно принимать ее равной 2П - где п - натуральное число Обозначим задержку, получаемую на регистре сдвига, через Т, тогда

(1)

Т m-ut

где ht

га

-такт работы микроконтроллера-,

-число сдвигов (тактов работы) , необходимых для реализации задержки на Т.

Каждый такт работы новое значение UL запоминается, а старое поступает на выход регистра 9 сдвига. Обозначим его через &LC. Оно поступает на инвертор 10, где его код преобразуется в обратный. Таким образом, на выходе

(1)

84206

Результат деления принимается равным текущей скорости. Таким образом, с одной стороны в формировании этой величины участвует каждое значение текущей мгновенной скорости, а с другой все случайные изменения фильтруются (усредняются). Значение текущей скорости поступает через буферное уст10 ройство 7 в микроконтроллер 8, где- согласно разности между ней и заданной скоростью вырабатывается управляющий сигнал, поступающий на электродвигатель 2, который через гидрона15 сое 1 переменной производительности управляет гидромотором 3, вращающим барабан с кабелем, тем самым регулируется скорость движения скважинного прибора.

20

Формула изобретения

Устройство для управления каротажным подъемником, содержащее датчик глубины и скорости, соединенный кабелем со скважинным прибором, буферное устройство, соединенное с пультом управления, микроконтроллером и управляющим электродвигателем, о т л и

Изобретение относится к промысловой геофизике и предназначено для спуска и подъема скважинных приборов (СПОСОБ). Цель - улучшение эксплуатационных х-к за счет повышения точности поддержания и плавности регулирования скорости движения СП. Для этого устройство снабжено регистром (Р) 9 сдвига, инвертором 10, сумматорами 11 и 12, запоминающим Р 13 и делителем 14 частоты. Вход Р 9 подключен к входу датчика 6 глубины и скорости, а выход - к входу инвертора 10. Выход инвертора 10 связан с входом сумматора 11, к второму входу которого подключен выход датчика 6. Выход сумматора 11 подключен к первому входу сумматора 12, к второму входу которого подключены выход Р 13. Выход сумматора 12 подключен к входам Р 13 и делителя 14. К синхровходам Р 9 и 13 подключен микроконтроллер (МК) 8. Выход делителя 14 подключен к буферному устройству 7, соединенному с пультом 5 управления МК 8 и управляющим электродвигателем 2, связанным с гидронасосом 1 переменной производительности. Последний связан с гидромотором 3, соединенным кабелем и СП 4. Датчик 6, механически связанный с СП 4, формирует приращение глубины за каждый такт работы МК 8. Величина рассогласования поступает на вход Р 9, глубина которого выбирается исходя из требуемых х-к регулирования. С выхода Р 9 значение приращения глубины поступает через инвертор 10 на сумматор 11, где вычитается из предыдущего значения. Полученная величина рассогласования через второй сумматор 12 и Р 13 поступает в делитель 14, на выходе которого формируется сигнал текущей скорости. Величина последнего сравнивается с заданной скоростью, и МК 8 вырабатывает управляющий сигнал на электродвигатель 2, регулируя скорость движения СП 4. При этом на случайные рывки, вибрацию и т.п. устройство управления не реагирует. 3 ил.

первого сумматора 11 формируется раз- 30 чающееся тем, что, с целью ность AL - &LC, которая поступает на вход второго сумматора 12. Сумматор 12 и запоминающий регистр 13 соединены по схеме суммирующего регистра-аккумулятора.

Скорость в момент такта работы с номером k - V(, можно вычислить по фор муле

35

улучшения эксплуатационных характер тик за счет повышения точности поддержания и плавности регулирования скорости движения скважинного прибо ра, в него введены регистр сдвига, инвертор, первый и второй сумма торы, запоминающий регистр и делит частоты, причем первый вход регистр сдвига подключен к выходу датчика глубины к скорости, второй вход сое динен с выходом микроконтроллера, в ход регистра сдвига соединен с вход инвертора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к вы ходу датчика глубины и скорости, вы ход первого сумматора соединен с пе вым входом второго сумматора, второ вход которого подключен к выходу за поминающего регистра, а выход соеди нен с первым входом запоминающего р гистра и входом делителя частоты, выход которого подклочен к буферном устройству, при этом выход микрокон роллера соединен с вторым входом за поминающего регистра.

V

- Zl AL; -Гса;

1 irk-mJ- L

fe&L;W +,ZLAL0

Uk-m-1

Рассмотрим выражение, заключенное в квадратные скобы.

Очевидно, что UL; UL, (3)

abL; , 6LC (4).

Причем величина UL хранится на регистре 9 сдвига, а ДЬС со знаком минус формируется на инверторе 10. Величина Д L ; формируется на первом сумматоре 11, а выражение, заключенное в квадратных скобах, на втором сумматоре 12. Эта величина поступает на делитель 14.

чающееся тем, что, с целью

улучшения эксплуатационных характеристик за счет повышения точности поддержания и плавности регулирования скорости движения скважинного прибора, в него введены регистр сдвига, инвертор, первый и второй сумматоры, запоминающий регистр и делитель частоты, причем первый вход регистра сдвига подключен к выходу датчика глубины к скорости, второй вход соединен с выходом микроконтроллера, выход регистра сдвига соединен с входом инвертора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика глубины и скорости, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу запоминающего регистра, а выход соединен с первым входом запоминающего ре - гистра и входом делителя частоты, выход которого подклочен к буферному устройству, при этом выход микроконтроллера соединен с вторым входом запоминающего регистра.

Вычисление неноЯешай. текущей скорости Ун, Т

fooNupoSiwue из Vn.T зайврклмного на бреня Т значения V. Тз

Вычисление VH.T-VH.TS

Вычисление сунны lfvnj-гн.Тз)

1

Вычисление значения текущей скорости Mnj-vnjd

Регулиробка скорости

Синхронизация и упрабление

Регистры

Копнута/пор

дыбора регистроб

«г-т

.н

Указатель стяга

Счетчик

KOHO/fff