Устройство для контроля уровня жидкости в скважине Советский патент 1991 года по МПК E21B47/04 

О Ч| VI

ю

00 01

Изобретение относится к контролю уровня жидкости в скважинах акустическим методом и может быть использовано при измерении статического и динамического уровней в нефтяных скважинах.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для определения уровня жидкости в скважине; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для определения уровня жидкости в скважине содержит генератор 1 акустических импульсов, привод 2 клапана генератора 1 акустических импульсов, блок 3 задания времени воздействия, приемник 4, усилитель 5, первый компаратор 6, одно- вибратор 7, элемент И 8, первый 9 и второй 10 аналоговые ключи, интегратор 11, первый 12 и второй 13 блоки выборки-хранения, второй компаратор 14, счетчик 15 метров, генератор 16 эталонной частоты, корректор 17, блек 18 отображения информации, блок 19 имитации и контроля, блок 20 световой и зву совой индикации.

Генератор 1 акустических сигналов, привод 2 клапана и приемник 4 сигналов устанавливаются на устье скважины 21 с уровнем 22 жидкости.

Приемник 4 подключен к усилителю 5, выход которого соединен с входом компаратора 6, аходом аналогового ключа 10 и входом блока 20 световой и звуковой индикации. Выход компаратора 6 подключен к входу одновибратора 7, к первому входу элемента И 8, к управляющим входам блока 13 выборки-хранения и аналогового ключа 10, выход которого соединен с первым входом интегратора 11, выход которого через аналоговый ключ 9 подключен к второму входу интегратора 11. Управляющий вход ключа 9 соединен с выходом одноаиб- ратора 7. Выход интегратора 11 подключен к входам блоков 12 и 13 выборки-хранения, выходы которых подключены к входам компаратора 14, выход которого соединен с первым управляющим входом счетчика 15 метров, второй управляющий вход которого подключен к управляющему входу блока 12 выборки-хранения и выходу элемента И 8. Второй вход элемента И 8 подключен к первому выходу блока 3 задания времени воздействия, второй выход которого соединен с приводом 2 клапана генератора 1 акустических импульсов. Третий управляющий вход счетчика 15 соединен с выходом блока 19 имитации м контроля. Тактовый вход счетчика 15 через корректор 17 соединен с выходом генератора 16 эталонной частоты,

а выход соединен с входом блока 18 отображения информации.

Устройство для определения уровня жидкости в скважине работает следующим

образом.

По команде оператора блок 3 задания времени воздействия на первом выходе вырабатывает управляющий импульс Ui, приводящий в действие привод 2 клапана

0 генератора 1 акустических сигналбв, вследствие чего генератором 1 возбуждается акустический импульс (прямой сигнал) заданной длительности, который распространяется вдоль колонны скважины 21 со

5 скоростью звука в газе при данном давлении. Дойдя до уровня 22 жидкости он возвращается в виде отраженного сигнала к приемнику 4. Приемник 4 преобразует акустические сигналы в электрические.которые

0 подаются на вход усилителя 5. Таким образом на вход компаратора 6 подаются прямой сигнал, отраженный и сигналы помех (Ua). Сигналы помех возникают от привода насосов, вибрации колонны, турбулентно5 сти потоков жидкости. Электрическая помеха промышленной частоты наводится на вход усилителя 5. Компаратор б преобразует входные сигналы в однополярные импульсы (из), длительность которых равна

0 длительности положительной полуволны входных сигналов.

Управляющий импульс с выхода элемента И 8 формируется по совпадении сигналов с второго выхода блока 3 и преобразованного

5 прямого сигнала Us с выхода компаратора 6. Поэтому сигналу блок 12 выборки-хранения осуществляет выборку прямого сигнала, поступающего с интегратора 11. В режим хранения проинтегрированного прямого

0 сигнала блок 12 выборки-хранения переходит по спаду управляющего сигнала с выхода элемента И 8, и в этот же момент осуществляется запуск счетчика 15 метров, который начинает подсчет эталонных им5 пульсов.

Коэффициент передачи блока 12 выборки-хранения выбирается равным порядка 0,3-0,5 исходя из конкретных условий поглощения отраженного сигнала,

0 По спаду импульса Уз (прямого и всех последующих преобразованных входных сигналов) с выхода компаратора 6 одновиб- ратор 7 вырабатывает короткий управляющий импульс Us (фиг. 2), обнуляющий

5 интегратоор 11, готовя его для интегрирования всех последующих входных сигналов.

Выбирая длительность импульса Ui блока 3, кратную периоду электрической помехи промышленной частоты, достигается существенное понижение уровня последней на выходе интегратора, поскольку она имеет периодический характер.

После прямого сигнала на вход компаратора 6 поступают сигналы помехи и полезный отраженный сигнал (Ua). Входные сигналы через замкнутый ключ 10, управляемый с выхода компаратора 6(1)з), после- довательно проходят на интегратор 11, с выхода которого сигналы 1М поступают на вход блока 13 выборки-хранения,где осуществляется запоминание каждого из проинтегрированных сигналов и последовательное сравнение ка компараторе 14 с выходным сигналом блока 12 выборки-хранения. Блок 13 имеет коэффициент передачи единицу.

По приходу отраженного сигнала выходное напряжение блока 13 выборки-хранения превышает выходное напряжение блока 12 выборки-хранения и на выходе компаратора 14 появляется сигнал, запрещающий счет счетчика 15 метров (Ue).

Высокая помехоустойчивость и избирательность устройства достигается за счет того, что прямой и отраженный сигналы, а также сигналы помех интегрируются и сравниваются по площади. При условии, что площадь акустической помехи является величиной однопорядковой с площадью отраженного сигнала, когда сравнение по длительности и анализ по амплитуде не дает положительного результата, помехоустойчивость и избирательность в устройстве достигается увеличением длительности импульса воздействия Ui, т.е. увеличением площади прямого и соответственно отраженного сигналов.

Корректором 17 путем изменения коэффициента деления осуществляют подстройку частоты, поступгющзй с генератора 16 на вход счетчика 15 метров, в зависимости от давления газа в скважине.

В момент появления на выходе усилителя 5 прямого и отраженного сигналов блоком 20 осуществляется звуковая и световая индикация прохождения импульсов. Блок 19 имитации и контроля подключают для проверки работоспособности счетчика 15 метров, генератора 16, корректора 17.

С помощью блока 18 результат подсчета количества импульсов счетчиком 15 представляется в именованных единицах в удобном для пользователя виде.

Коррекция учета изменений скорости звука может осуществляться вручную (по приведенной схеме) или автоматически (на схеме не показано). В первом случае оператор устанавливает переключатель блока 17 согласно показаниям манометра (не показан) на устье скважины. В автоматическом

режиме до начала измерения уровня (после установки устройства) с приемника 4 снимается сигнал, пропорциональный давлению с скважине, преобразуется аналого-цифровым преобразователем (не показан) в параллельный код, который устанавливает коэффициент деления в корректоре 17 по давлению.

Применение устройства позволяет кон0 тролировать уровень жидкости в скважине при наличии высокого уровня акустической и электрической помех.

Формула изобретения Устройство для контроля уровня жидко5 сти з скважине, содержащее генератор акустических импульсов, приемник сигналов, соединенный с усилителем, выход которого подключен к блоку световой и звуковой индикации, первый компаратор, генератор

0 эталонной частоты, выход которого соединен через корректор с тактовым входом счетчика метров, блок имитации и контроля, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снаб5 жено одновибратором, приводом клапана генератора акустических импульсов, блоком задания времени воздействия, элементом И, пергым и вторым аналоговыми ключами, интегратором, первым и вторым блоками

0 выборки-хранения, вторым компаратором, блоком отображения, причем выход усилителя соединен с входом первого компаратора и входом второго аналогового ключа, выход которого подключен к первому входу

5 интегратора, управляющий зход соединен с выходом первого компаратора, управляющим входом второго блока выборки-хранения и входом одновибратора, выход которого подключен к управляющему входу

0 первого ключа, выход которого соединен с вторым входом интегратора, вход подключен к выходу интегратора, входу второго блока выборки-хранения и входу первого блока выборки-хранения, выход которого

5 соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого подключен к выходу второго блока выборки-хранения, выход соединен с первым управляющим входом счетчика метров, выход которого

0 подключен к блоку отображения, третий управляющий вход соединен с блоком имитации и контроля, второй управляющий вход подключен к управляющему входу первого блока выборки и хранения и выходу элемен5 та И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого компаратора и первым выходом блока задания времени воздействия, второй выход которого подключен к приводу клапана генератора акустических импульсов.

Изобретение относится к контролю уровня жидкости в скважине. Цель - повышение помехоустойчивости. Устр-во содержит генератор 1 акустических импульсов, привод 2 клапана, усилитель 5, компаратор б.блок (Б) 20 световой и звуковой-индикации, генератор 16 эталонной частоты, корректор 17, Счетчик 15 метров, Б 19 имитации и контроля, Б 3 задания времени воздействия, одновибратор 7, элемент И 8, ключи 9, 10, интегратор 11, Б 12, 13 выборки-хранения, компаратор 14, Б 18 отображения. Устр-во устанавливают на устье скважины 21с уровнем 22 жидкости. По сигналу (С) Б 3 генератор 1 возбуждает акустический импульс. Приемник 4 фиксирует прямой С, отраженные С и С помех. Компаратор 6 преобразует входные С в однополярные импульсы. По С с выхода элемента 8 И Б 12 осуществляет выборку и хранение прямого С с интегратора 11. Счетчик 15 метров начинает подсчет эталонных .импульсов, по спаду которых ъ- выхода компаратора б одновибратор 7 выра-, батывает короткий управляющий импульс для обнуления интегратора 11. В Б 13 осуществляется запоминание отраженного С и С помехи. Компаратор 14 последовательно сравнивает выходные С с Б 12 и 13. Счетчик 15 метров прекращает работу по приходу отраженного С. Применение устр-ва позволяет сравнивать прямой С, отраженные С и С помех по площади. Помехоустойчивость и избирательность достигается увеличением площади прямого импульса воздействия. 2 ил.