Устройство для контроля натяжения каротажного кабеля Советский патент 1992 года по МПК E21B47/00 

VJ

О

ел ел ел ел

Изобретение относится к устройствам для геофизических исследований скважин.

Цель изобретения - повышение надежности контроля натяжения.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит тензометриче- ский датчик 1, выход которого соединен с входом усилителя-преобразователя 2, выход которого соединен с входом масштабного усилителя 3, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 4, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора-распределителя 5, а разрядные выходы соединены с разрядными входами регистра 6 текущего и регистра 7 предыдущего значений кодов.

Второй выход генератора распределителя 5 соединен с тактовым входом регистра 6 текущего значения кода, а первый выход соединен со вторым входом третьего элемента И 8, выход которого соединен с тактовым входом регистра 7 предыдущего значения кода.

Разрядные выходы регистра 6 текущего значения кода соединены с разрядными входами шифратора 9 и первыми разрядными входами первого элемента 10 совпадения,-вторые разрядные входы которого соединены с разрядными выходами регистра 7 предыдущего значения кода.

Первые разрядные входы второго элемента 11 совпадения соединены с тремя младшими разрядами разрядных выходов регистра 6 текущего значения кода, а вторые разрядные входы - с тремя младшими разрядами разрядных выходов регистра 7 предыдущего значения кода.

Разрядные выходы шифратора 9 соединены с разрядными входами индикатора 12 нагрузки и вторыми разрядными входами третьего элемента 13 совпадения и четвертого элемента 14 совпадения, первые разрядные входы которых соединены с разрядными выходами задатчика 15 минимальной и задатчика 16 максимальной нагрузок соответственно.

Первый выход первого элемента 10 совпадения соединен с первым входом первого элемента И 17. второй вход которого соеди- ниен с входом первого инвертора 18 и первым контактом переключателя 19 режима работы, а выход - с первым входом элемента 20 ИЛИ.

Второй выход первого элемента 10 совпадения соединен с первым входом второго элемента 21 И, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора 18 и первым входом четвертого элемента 22 И, а выход - со вторым входом элемента 20 ИЛИ, выход которого соединен с входом второго инвертора 23 и вторым входом триггера 24,

первый вход которого соединен с выходом второго элемента 11 совпадения, а выход - с третьим входом сигнализатора 25 и вто: рым входом четвертого элемента 22 И, выход которого соединен с третьим входом

0 блокиратора 26.

Первые входы сигнализатора 25 и блокиратора 26 соединены с выходом третьего элемента 13 совпадения, а вторые входы - с выходом четвертого элемента 14 совпаде5 ния, выход второго инвертора 23 соединен с первым входом третьего элемента 8 И.

Второй контакт переключателя 19 режима работы соединен с первым (положительным) выходом блока 27 питания, а третий

0 контакт переключателя 19 подключен ко второму выходу блока 27.

Устройство работает следующим образом.

С тензометрического датчика 1 силы,

5 воспринимающего натяжение каротажного кабеля, снимается выходное напряжение постоянного тока, которое поступает на вход усилителя-преобразователя 2. Выходной сигнал усилителя-преобразователя 2 по0. ступает на вход масштабного усилителя 3. коэффициент передачи которого зависит от номинальной нагрузки датчика 1. Выходной сигнал масштабного усилителя 3, пропорциональный натяжению каротажного кабеля,

5 поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя 4. Генератор-распределитель 5 формирует три последовательности импульсов, сдвинутые во времени одна относительно другой.

0 В исходное состояние устройство устанавливается следующим образом. Перед началом измерения, когда нагрузка на тен- зометрическом датчике 1 равна нулю, переключатель 19 режима работы устанавлива5 ется в положение Подъем.

Тогда с приходом импульса с третьего выхода генератора-распределителя 5 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 4 на его выходе устанавливается код,

0 равный нулю, который поступит на разрядные входы регистра 6 текущего значения кода и регистра 7 предыдущего значения кода. С приходом импульса со второго выхода генератора-распределителя 5 на такто5 вый вход регистра 6 текущего значения кода на его выходе установится код, равный нулю, который поступит на первые разрядные входы первого элемента 10 совпадения. Тогда независимо от значения выходного кода регистра 7 предыдущего значения кода, поступающего на вторые разрядные входы первого элемента 10 совпадения, на его первом выходе установится сигнал лог. О, а на втором выходе - сигнал лог. 0м или лог. Г.

Так как переключатель 19 режима работы находится в положении Подъем, то на втором входе первого элемента 17 И установлен сигнал лог. 1, а на втором входе второго элемента 21 И - сигнал лог.0.

При данных соотношениях сигналов на входах первого элемента 17 И и второго элемента 21 И на выходе элемента 20 ИЛИ установится сигнал лог. О, который, проходя через второй инвертор 23, откроет третий элемент 8 И. С приходом импульса с третьего выхода генератора-распределителя 5 через открытый третий элемент 8 И на тактовый вход регистра 7 предыдущего значения кода на его выходе установился код, равный нулю. Устройство находится в исходном состоянии.

Устройство в режиме Спуск работает следующим образом.

Переключатель 19 режима работы нахо- дится в положении Спуск, т.е. на втором входе первого элемента 17 И установится сигнал лог. О, а на втором входе второго элемента 21 И и первом входе четвертого элемента 22 И установится сигнал лог. Г. На задатчике 15 минимальной нагрузки установится нагрузка, действующая на каротажный кабель в устье скважины, а на задатчике 16 максимальной нагрузки устанавливается нагрузка, определяемая пред- елом прочности каротажного кабеля. Суть работы устройства в режиме Спуск заключается в том, что, если нагрузка на каротажном кабеле постоянно возрастает, то режим работы проходит нормально, а если на- грузка на каротажном кабеле начинает уменьшаться, то происходит зависание скважинного прибора в скважине, что приводит к напуску каротажного кабеля. Нагрузка, приложенная к каротажному кабелю, преобразуется тензометрическим датчиком 1 в напряжение постоянного тока, которое, усиливаясь преобразователем 2 и масштабным усилителем 3, поступает на первый вход аналого-цифрового преобразо- вателя 4. С приходом импульса с третьего выхода генератора-распределителя 5 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 4 напряжение постоянного тока, поступившее на его первый вход, преоб- разуется в двоичный код, который установится на его выходе. С приходом импульса со второго выхода генератора-распределителя 5 на тактовый вход регистра текущего значения кода 6 выходной код аналого-цифрового преобразователя 4 установится на его выходе. Так как выходной код регистра 7 предыдущего значения кода равен нулю, то на первом выходе первого элемента 10 совпадения установился сигнал лог. 1, а на втором выходе - сигнал лог. О. Тогда на выходах первого элемента 17 И и второго элемента 21 И, а следовательно, и на выходе элемента 20 ИЛИ установится сигнал лог. О, который, пройдя через второй инвертор 23, откроет третий элемент 8 И. С приходом импульса с третьего выхода генератора-распределителя 5 через открытый третий элемент 8 И на тактовый вход регистра 7 предыдущего значения кода на его выходе установится код, равный выходному коду регистра 6 текущего значения кода. При дальнейшем увеличении нагрузки на каротажном кабеле, а следовательно, и на тензо- метрическом датчике 1 описанный цикл работы устройства будет повторяться, а выходной код регистра 6 текущего значения кода, преобразованный шифратором 9 в двоично-десятичный код, будет поступать на разрядные входы индикатора 12, на котором будет отображаться текущая величина нагрузки на каротажном кабеле в цифровом виде. Если нагрузка на датчике 1 уменьшается, т.е. нарушится нормальный режим работы, то с приходом импульса с третьего выхода генератора-распределителя 5 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 4. а затем с приходом импульса со второго выхода генератора-распределителя 5 на тактовый вход регистра б текущего значения кода на его выходе установится код, меньший чем выходной код регистра 7 предыдущего значения кода. При этом на втором выходе первого элемента 10 совпадения установится сигнал лог. 1. Тогда на выходе второго элемента 21 И установится сигнал лог. 1, который пройдет через элемент 20 и поступит на второй вход триггера 24, а затем пройдет через второй инвертор 23 и закроет третий элемент 8 И. Импульс с первого выхода генератора-распределителя 5 не проходит через закрытый третий элемент 8 И на тактовый вход регистра 7 предыдущего значения кода, следовательно, его выходной код не изменяется. При дальнейшем уменьшении нагрузки на датчик 1, когда три младших разряда выходного кода регистра 6 текущего значения кода, которые поступают на первые разрядные входы второго элемента 11 совпадения станут равными трем младшим разрядам выходного кода регистра 7 предыдущего значения кода, которые поступают на вторые разрядные входы второй схемы 11 совпадения, т.е. когда выходной код регистра 6 текущего значения кода

будет меньше выходного кода регистра 7 предыдущего значения кода на число восемь, на выходе второго элемента 11 совпадения установится сигнал лог. 1. который, поступая на первый вход триггера 24, установит его в состояние лог. Г. Сигнал лог. Г с выхода триггера 24 поступает на третий вход сигнализатора 25 и через открытый четвертый элемент 22 И на третий вход блокиратора 26. При этом сигнализатор 25 и блокиратор 26 включаются.

Суть работы устройства в режиме Подъем заключается в том, что, если нагрузка на каротажном кабеле постоянно уменьшается, то режим работы проходит нормально, а если нагрузка на каротажном кабеле начинает увеличиваться, происходит заклинивание скважинного прибора в скважине, что может привести к обрыву каротажного кабеля. Переключатель 19 режима работы включается в положение Подъем, т.е. на втором входе первого элемента 17 И установится сигнал лог. 1, а на втором входе второго элемента 21 И и первом входе четвертого элемента 22 И установится сигнал лог. О. Если нагрузка на тензометри- ческом датчике 1 уменьшается, то с приходом импульса с третьего выхода генератора-распределителя 5 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 4, а затем с-приходом импульса со второго генератора-распределителя 5 на тактовый вход регистра 6 текущего значения кода на его выходе установится код меньший, чем выходной код регистра 7 предыдущего значения кода. При этом на первом выходе первого элемента 10 совпадения установится сигнал лог. О, а на втором выходе - сигнал лог. 1. Тогда на выходах первого элемента 17 И и второго элемента 21 И, а следовательно, и на выходе элемента 20 ИЛИ установится сигнал лог. О, который, пройдя через второй инвертор 23. откроет третий элемент 8 И. С приходом импульса с первого выхода генератора-распределителя 5 через открытый третий элемент 8 И на тактовый вход регистра 7 предыдущего значения кода на его выходе установится код, равный выходному коду регистра 6 текущего значения кода. При дальнейшем уменьшении нагрузки на тензометрическом датчике 1 описанный цикл работы устройства будет повторяться до тех пор, пока выходной код регистра 6 текущего значения кода, преобразованный шифратором 9 в двоично-десятичный код, не станет равен выходному коду задатчика 15 минимальной нагрузки. Так как выходные коды задатчика 15 минимальной нагрузки и шифратора 9 поступают соответственно на первые и вторые разрядные входы третьего элемента 13 совпадения, то при их равенстве на выходе третьего элемента 13 совпадения установится сигнал лог. 1, который, поступая на первые входы сигнализатора 25 и блокиратора 26, включит их. Если нагрузка на тензометрическом датчике 1 в режиме работы Подъем увеличивается, то с приходом импульса с третьего выхода генератора-распределите0 ля 5 на второй вход аналого-цифрового преобразования 4, а затем с приходом импульса со второго выхода генератора- распределителя 5 на тактовый вход регистра 6 текущего значения кода на его выходе

5 установится код больший, чем выходной код регистра 7 предыдущего значения кода. При этом на первом выходе первого элемента 10 совпадения установится сигнал лог. 1. Тогда на выходе первого элемента 17 И устано0 вится сигнал лог. 1, который пройдет через элемент 20 ИЛИ и поступит на второй вход триггера 24, а затем пройдет через второй инвертор 23 и закроет третий элемент 8 И. Импульс с первого выхода генератора-рас5 пределителя 5 не проходит через закрытый третий элемент 8 И на тактовый вход регистра 7 предыдущего значения кода, следовательно, его выходной код не изменяется. При дальнейшем увеличении нагрузки на

0 тензометрическом датчике 1, когда три младших разряда выходного кодэ регистра 6 текущего значения кода станут равными трем младшим разрядам выходного кода 7 регистра предыдущего значения кода, т.е.

5 когда выходной код регистра 6 текущего значения кода будет больше выходного кода регистра 7 предыдущего значения кода на число восемь, на выходе второго элемента 11 совпадения установится сигнал лог. 1.

0 который поступит на первый вход триггера 24. На выходе триггера 24 установится сигнал лог.1, который поступит на второй вход закрытого четвертого элемента 2 И и третий вход сигнализатора 25, который при

5 этом включится. При дальнейшем увеличении нагрузки на тензометрическом датчике 1, когда выходной код шифратора 9, поступающий на вторые разрядные входы четвертого элемента 14 совпадения, будет равным

0 выходному коду задатчика 16 максимальной нагрузки, который поступает на первые разрядные входы четвертого элемента 14 совпадения, на его выходе установится сигнал лог. 1, который, поступая на вторые входы

5 сигнализатора 25 и блокиратора 26, включит их. В зависимости от количества младших разрядов выходных кодов регистра 6 текущего кода и регистра 7 предыдущего значения, поступающих на первые и вторые разрядные входы второго элемента 11 совпадения, можно установить необходимый аварийный порог срабатывания устройства. Применение устройства позволяет определить нагрузку, действующую на каротажный кабель, а также выявить и предовратить аварийные ситуации при геофизических исследованиях скважин.

Формула изобретения Устройство для контроля натяжения ка- ротажного кабеля, содержащее тензомет- рический датчик силы, соединенный через усилитель-преобразователь и масштабный усилитель с первым входом аналого-цифро- вого преобразователя, шифратор, выходы которого подключены к входам индикатора нагрузки, задатчик максимальной нагрузки, блок питания и сигнализатор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно снабжено генера- тором-распределителем, регистрами предыдущего и текущего значения кода, за- датчиком минимальной нагрузки, первым, вторым, третьим и четвертым элементами совпадения, первым, вторым, третьим и чет- вертым элементами И, первым и вторым инверторами, элементом ИЛИ, переключателем режима работы, блокиратором, триггером, причем первый выход генератора- распределителя соединен с вторым входом третьего элемента И, второй выход подключен к тактовому входу регистра текущего значения кода, третий выход соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входам регистра предыдущего значения кода и входам регистра текущего значения кода, выходы которого соединены с входами шифратора, первыми входами первого элемента совпадения и первыми входами второго элемента совпадения, вторые входы которого подключены к выходам регистра предыдущего значения кода и вторым входам первого элемента совпадения, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к первому контакту переключателя режима работы и входу первого инвертора, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И и вторым входом второго элемента И, первый вход которого подключен к второму выходу первого элемента совпадения, выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, выход соединен с вторым входом триггера и входом второго инвертора, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с тактовым входом регистра предыдущего значения кода, первый вход триггера подключен к выходу второго элемента совпадения, выход соединен с третьим входом сигнализатора и вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к третьему входу блокиратора, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента совпадения и первым входом сигнализатора, второй вход которого подключен к второму входу блокиратора и выходу четвертого элемента совпадения, первые входы которого соединены с выходами задатчика максимальной нагрузки, вторые входы подключены к выходам шифратора, входам индикатора нагрузки и вторым входам третьего элемента совпадения, первые входы которого соединены с выходами за- датчика минимальной нагрузки, при этом второй и третий контакты переключателя режима работы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока питания.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин. Цель - повышение надежности контроля натяжения кабеля. Устр-во имеет датчик t, усилители 2, 3, аналого-цифровой преобразователь 4, регистры б, 7, элементы 10., 11, 13, 14 совпадения, шифратор 9, индикатор 12, задатчики 15, 16 нагрузки, элементы И 17, 21. 8, 22, элемент ИЛИ 20, инверторы 18, 23, триггер 24. ситализатор 25, блокиратор 26, блок 27 питания. Текущее значение кода нагрузки фиксируется в регистре 6. Шифратор 9 преобразует двоичный код в двоично-десятичный, который поступает на индикатор 12 нагрузки и элементы 13. 14 совпадения. Последние срабатывают при равенстве текущего года кодам задатчиков 15. 16 минимальной и максимальной нагрузки. Срабатывает блокиратор 26 и сигнализатор 25. Элемент Юсовпадения сравнивает текущее и предыдущее значения кодов. Элемент 11 срабатывает при равенстве трех младших разрядов этих кодов. Триггер 24 устанавливается в единицу. Срабатывает сигнализатор 25 и блокиратор 26. Устр-во позволяет определить нагрузку на кабель и предотвратить аварийные ситуации при спуско-подъемных операциях. 1 ил.