Эхолокационный скважинный глубиномер Советский патент 1992 года по МПК E21B47/04 

Описание патента на изобретение SU1726740A2

ю о J о

iK

Изобретение относится к звуколокаци- онной технике и может быть использовано для получения информации с гидрогеолого- мелиоративной сети наблюдения и контро- ля грунтовых вод. маркшейдерского контроля глубины и состояния скважин на горнодобывающих предприятиях и др.

По основному авт, св. № 1059160 извег стен эхолокационный скважинный глубиномер, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к счетчику и через него к другому счетчику, дешифраторы столбцов и строк, выходы которых подключены соответственно к столбцам и строкам матрицы светодиодов, а входы - к счетчикам и, схему совпадения, соединенную с обоими счетчиками и с генератором зондирующих импульсов, приемо- излучатель, подключенный к генератору и линейному усилителю, выход которого соединен с дешифратором, каскад временной автоматической регулировки усиления ВАРУ, вход которого подключен к генератору, а выход к линейному усилителю.

Известный глубиномер с матричным проблесковым индикатором прост по конструкции, обладает повышенной помехозащищенностью за счет временной селекции случайных помех, а также наличия дополнительной информации о препятствии в скважине в виде яркости свечения индикатора. Однако указанный глубиномер не свободен от существенного недостатка - наличия погрешности измерений при изменении параметров среды в скважине.

При измерениях рассматриваемым глубиномером предполагается, скорость звука Узвв среде скважины всегда постоянна. При этом цена единичных интервалов измерения I, отсчитываемых по столбцам матрицы, определяется периодом Т тактовых импульсов, поступающих с генератора; KPV3B/2.(1)

Число десятков этих интервалов отсчитывается по строкам матрицы. Таким образом, общий результат измерения глубиномером можно представить в виде

L(rv10+k)I(n-10 + k)Jv3e, (2)

где п и k - соответствующие отсчеты по строкам и столбцам матрицы 6.

Выбором периодаТ генератора устройства-прототипа при V3B const можно, следовательно, заранее установить цену единичного интервала измерения I (например, 1 см, 1 дм или другое удобное для отсчета значение), и в последующем при всех измерениях цена этого интервала считается постоянной.

Скорость звука в среде скважины в реальных условиях не постоянна и зависит от целого ряда параметров среды. Наиболее существенными из этих параметров является температура t° и давление Р. Так, если среда в скважине - воздух, то

V3B V3Bo+A V3B(t°)331,46+0,6-1° (м/с), где ,46 м/с - скорость звука при .

Таким образом, скорость звука изменяется примерно на 0,2 % при изменении температуры на 1°. При изменении температуры на 40°, что возможно в реальных условиях, изменение скорости звука достигает 8 % и это

выльется в соответствующую погрешность измерения глубины скважины, так как в соответствии с (1) и (2)

AL Г Т V3B

в результате, например, если глубиномер откалиброван (регулировкой периодаТ) при te 20°С в контрольной скважине с глубиной м так, что и ( см), то при реальных измерениях при t.-20°C и тех

же показаниях глубиномера ошибка измерения в реальной скважине составит 40 см. Аналогично обстоит дело и с влиянием изменения давления. Это свидетельствует о существенной зависимости точности проводимых измерений от условий эксплуатации глубиномера вследствие изменения цены его единичного интервала измерения при изменении температуры и давления в скважине.

Таким образом, техническая сущность изобретения заключается в отыскании возможности автоматической корректировки цены единичного интервала измерения глубиномера при изменении параметров среды в скважине (температуры, давления). Этого можно достичь путем соответствующего изменения частоты F (периода Т) генератора тактовых импульсов. При этом, поскольку скорость звука с ростом температуры и давления возрастает, то и частота F генератора тактовых импульсов должна пропорционально возрастать (период Т в соответствии с выражением (1) должен убывать).

Цель изобретения - повышение точности устройства в реальных условиях эксплуатации, обеспечивающее уменьшение ошибки измерения при изменении температуры и давления в скважине,

Эта цель достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены датчик давления и датчик температуры, формирующие на своих выходах напряжения, пропорциональные соответствующим параметрам, и масштабно-суммирующий блок (например, операционный усилитель), первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами датчиков, а генератор тактовых импульсов выполнен управляемым, и его управляющий вход сое динен с выходом введенного масштабно- суммирующего блока.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство включает: генератор 1 тактовых импульсов; счетчики 2 и 3 десятичные; дешифратор 4 столбцов; дешифратор 5 строк; матрица б светодиодов; схема 7 совпадения; генератор 8 зондирующих импульсов; приемоизлучатель 9; линейный усилитель 10; каскад 11 временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ); датчики 12| и 12 i температуры и давления соответственно; масштабно-суммирующий блок 13.

В предлагаемом устройстве выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к входу счетчика 2. выход которого соединен с входом счетчика 3, входы дешифраторов 4 и 5 соединены соответственно с выходами счетчиков 2 и 3, а выходы дешифраторов 4 и 5 подключены соответственно к столбцам и строкам матрицы 6 светодиодов, входы схемы 7 совпадений соединены с выходами счетчиков 2 и 3, а выход ее подключен к входу генератора 8 зондирующих импульсов, выход которого соединен с входом при- емоизлучателя 9, выход последнего соединен с входом усилителя 10, выход которого соединен с входом дешифратора 4, вход каскада 11 ВАРУ соединен с выходом генератора 8, а выход - с управляющим входом усилителя 10, выходы датчиков 12 соединены соотЁетственно с первым и вторым входами блока 13, а его выход - с управляющим входом генератора 1 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства генератор 1 начинает генерировать тактовые импульсы, которые поступают на вход последовательно включенных десятичных счетчиков 2 и 3. При переходе счетчиков через нулевое состояние, которое фиксируется схемой 7 совпадения, в последней формируется сигнал запуска генератора 8 зондирующих импульсов. Поступающий с выхода генератора 8 зондирующий импульс возбуждает приемоизлучатель 9, который посылает в скважину короткий ультразвуковой сигнал. Распространяясь по скважине, этот сигнал отражается от препятствия и поступает на приемоизлучатель 9, где преобразуется в

электрический сигнал, который усиливается линейным усилителем 10 и подается через дешифратор 4 на матрицу 6.

Каскад ВАРУ 11, запускаемый генератором 8 зондирующих импульсов, обеспечивает возрастание коэффициента передачи линейного усилителя 10 от минимального - в момент посылки зондирующего импульса, до максимального - в момент приема эхо0 сигнала с наибольшего измеряемого расстояния. Это компенсирует ослабление эхосигналов от дальних препятствий, вызванное затуханием звука в среде скважины.

5 Подсчитывая число поступивших тактовых импульсов, счетчики 2 и 3 через дешифраторы 4 и 5 готовят на каждом такте к зажиганию поочередно светодиоды матрицы 6, которые установлены на пересечении

0 столбца и строки матрицы. Однако напря- жение питания на матрицу 6, как было отмечено, подается через дешифратор 4 лишь в момент прихода эхосигнала с выхода линейного усилителя 10. Поэтому зажигается тот

5 светодиод, расположение которого на матрице соответствует расстоянию до препятствия.

Отсчет единичных интервалов измерения производится по столбцам матрицы, а

0 отсчет десятков - по строкам. Цена единичного интервала определяется частотой (периодом) тактовых импульсов, поступающих на счетчики 2 и 3 с генератора 1. и она устанавливается соответствующей в про5 цессе начальной регулировки устройства при номинальных условиях эксплуатации.

На выходе датчиков 12 и 12, которые, как и приемоизлучатель 9, устанавливаются в устье скважины, формируются напряже0 ния, соответствующие реальным значениям температуры и давления, которые могут отличаться от номинальных. Эти напряжения поступают на входы масштабно-суммирующего блока 13, где производится их взве5 шенное суммирование. В результате на выходе блока 13 формируется управляющее напряжение Uynp, подаваемое на управляющий вход генератора 1 тактовых импульсов. При номинальных значениях

0 температуры и давления величина этого напряжения задает номинальное значение частоты (периода Т) генератора 1 тактовых импульсов, которое и определяет цену единичного отсчета глубиномера, устанавлива5 емую при начальной его регулировке. При отличии условий эксплуатации от номинальных величина управляющего напряжения принимает новое значение, что приводит к соответствующей перестройке генератора 1. В результате устанавливается новое значение частоты (периода) тактовых импульсов, причем так, что с увеличением температуры (давления) частота генератора 1 тактовых импульсов соответственно увеличивается, а с уменьшением - уменьшается. Таким образом, в предлагаемом устройстве частота генератора 1 тактовых импульсов автоматически перестраивается так, чтобы обеспечить постоянство цены единичного отсчета глубиномера при изменении температуры и давления в скважине. За счет этого повышается точность устройства в реальных условиях эксплуатации. Уменьшение относительной погрешности измерения может составить величину, исчисляемую единицами и десятками про0

5

центов, так как скорость звука в реальных условиях, как было указано, может меняться в этих пределах.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Эхолокационный скважинный глубиномер по авт. св. № 1059160, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен датчиками температуры и давления и масштабно-суммирующим блоком, генератор тактовых импульсов выполнен управляемым, причем выходы датчиков температуры и давления соединены соответственно с первым и вторым входами масштабно-суммирующего блока, выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов.

Похожие патенты SU1726740A2

название год авторы номер документа
Эхолокационный скважинный глубиномер 1982
  • Алексеев Алан Иванович
  • Аранович Вадим Борисович
  • Кузнецов Павел Максимович
  • Руднев Леонид Николаевич
SU1059160A1
Способ определения расхода многофазной жидкости 1990
  • Царегородцев Александр Артурович
  • Хамадеев Эдуард Тагирович
  • Габдуллин Тимерхат Габдуллович
  • Иванов Сергей Германович
  • Калашников Валерий Анатольевич
SU1753282A1
Акустическое устройство для определения глубины и состояния скважин в горных породах 1987
  • Пишванов Владимир Леонидович
  • Григорьев Борис Сергеевич
  • Кадочникова Валентина Ильинична
SU1454960A1
Устройство для выявления и лечения косоглазия 1990
  • Жабский Юрий Александрович
SU1782529A1
Регистрирующее устройство 1984
  • Каблов Геннадий Прокопьевич
  • Гуляев Николай Васильевич
  • Новик Александр Николаевич
  • Корлякова Любовь Федоровна
  • Кочергин Олег Константинович
SU1174752A1
Светодиодный индикатор Ермакова (варианты) 2017
  • Ермаков Владимир Филиппович
RU2673000C1
АНАЛИЗАТОР ФУНКЦИЙ УОЛША 2000
  • Ермаков В.Ф.
  • Каждан А.Э.
RU2203504C2
Устройство для ввода информации 1986
  • Каримов Альберт Галиевич
  • Ларченко Петр Федорович
  • Молин Владимир Григорьевич
  • Миронов Валерий Викторович
  • Чапкович Альберт Анатольевич
  • Юсупова Нафиса Исламовна
  • Ярцев Рустэм Альбертович
SU1376076A1
Устройство для исследования параметров графов 1986
  • Бороденко Евгений Иванович
  • Назаренко Владимир Евгеньевич
  • Верияскин Владимир Викторович
  • Бондарь Иван Сидорович
SU1508229A1
Устройство для определения крат-чАйшЕгО пуТи B гРАфЕ 1979
  • Титов Виктор Алексеевич
  • Гайдуков Владимир Львович
  • Назаров Станислав Викторович
  • Тафинцев Владимир Александрович
SU842842A1

Реферат патента 1992 года Эхолокационный скважинный глубиномер

Использование: горнодобывающая промышленность. Сущность изобретения: устр- во содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчики 2 и 3, дешифраторы 4 и 5 столбцов и строк, матрицу 6 светодиодов, элемент 7 совпадения, генератор 8 зондирующих импульсов, приемоизлучатель 9, усилитель 10, каскад 11 временной автоматической регулировки усиления, датчики 12 температуры и давления. Зондирующий импульс генератора 8 возбуждает приемоизлучатель 9. Каскад 11 уменьшает коэффициент усиления усилителя 10 на время посылки зондирующего импульса. Счетчики 2 и 3 через дешифраторы 4 и 5 готовят к работе светодиоды матрицы 6. Соответствующий светодиод загорается в момент прихода эхосигнала. В зависимости от реальных значений температуры и давления на выходе блока 13 формируется управляющее напряжение для генератора 1. На выходе последнего изменяется частота тактовых импульсов, что обеспечивает постоянство цены единичного отсчёта глубиномера при изменении температуры и давления. 1 ил. сл С

Формула изобретения SU 1 726 740 A2

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1992 года SU1726740A2

Эхолокационный скважинный глубиномер 1982
  • Алексеев Алан Иванович
  • Аранович Вадим Борисович
  • Кузнецов Павел Максимович
  • Руднев Леонид Николаевич
SU1059160A1
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1

SU 1 726 740 A2

Авторы

Данилевский Александр Захарович

Жестков Владимир Федорович

Канцуров Андрей Александрович

Мовчан Виктор Иванович

Назаренко Владимир Александрович

Никаноров Анатолий Максимович

Пантюхин Ян Владимирович

Шрамкова Елена Амбросиевна

Даты

1992-04-15Публикация

1990-02-09Подача