УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ В СКВАЖИНЕ Советский патент 1972 года по МПК E21B47/06 

Известны устройства для регистрации температуры в скважине, включающие контейнер, переводник, И31мерительные мосты с датчиками температуры и давления, сумматор, генератор синусоидальных колебаний, регистратор, усилитель, триггер с электромагнитным реле и блок питания.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что нереводник выпол-нен в виде двух головок, верхняя из которых снабл ;ена аксиальным и радиальным каналами, причем обе головки жестко соединены с двумя концентрическими трубками: внешней, снабженной радиальными отверстиями для прохода промывочной жидкости, и внутренней, служащей для связи регистратора с датчиками температуры, расположенными в каналах переводника, а модуляторы выполнены в виде пассивных фазовращателей на 90, 180 и 270° и подключены ко входу генератора синусоидальных колебаний. Это .позволяет определять температуру одновременно внутри бурильной колоины, в затрубном пространстве и температуру стенки колонны, а также повысить точность измерений.

На фиг. 1 схематически изображено описываемое устройство в разрезе, общий вид; на фиг. 2 - разрез по Л-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схематически изображено крепление устройства в бурильной колонне; на фит. 5 - гистратора блока питания и системы включения.

Устройство состоит из трубы /, трубы 2 с заглушкой 3, контейнера 4 с репистрирующей аппаратурой и блоком питания (на чертеже не показан), амортизаторов 5 и б, а также узла, Включающего в себя верхнюю 7 и 8 головки, крепящиеся друг к другу неразъемными соединениями (сварными и резьбовыми на эпоксидной смоле) внешней 9 и внутренней 10 трубами, и называемого в дальнейшем переводником. Верхняя головка снабжена осевым а и радиальным б каналами. Нижняя головка имеет два взаимно перпендикулярных канала 8 и г, причем в канале г крепится датчик 11, реагирующий на температуру среды внутри колонны бурильных труб, а в канале в, ось которого совпадает с осью внешней трубы 9, установлен датчик 12, реагирующий на температуру среды вне колонны бурильных труб. Канал г нижней головки 8 соединяется с каналом д верхней головки 7 трубой 10, обра5 зуя полость, в которую уложены провода /5, соединяющие датчики 12, и // с контейнером 4. Контейнер располагается внутри трубы 2 « также как и каналы д, в и г герметично отделяется от среды, находящейся внутри н вне

Как показано па фиг. 5 контейнер включает в себя следующие блоки; измерительные мосты / И 15, в плечи которых влючены датчики температуры П и 12; измерительные мосты 16 и 17, в ллечи которых включен датчик давления 18; амплитудно-фазовые модуляторы 19-22, сумматор 23, генератор 24 синусоидальных колебаний фиксированной частоты, регистратор 25 магнитофонного типа, триггер (спусковое устройство 26, электромагнитное реле 27 с контактами 28, 29 и 30 и блок нитания 31.

При спуске в скважину (см. фиг. 4) устройство 32 крепится к верхнему 33 и нижнему 34 участкам колонны бурильных труб, ниппелями 35 и 36. Промывочная жидкость из колонны бурильных труб проходит в пространство между трубами ) и 2 и далее через отверстие

37(см. фиг. 2) внешней трубы 9 и отверстия

38в нижней головке (см. фиг. 3) .переводника попадает затем в нижнюю часть колонны к долоту, обеспечивая нормальный процесс промывки забоя скважины.

Измерительная и регистрирующая аппаратура включается в работу при спуске устройства в скважину в зависимости от заданного давления столба жидкости, находящейся в колонне. Это давление вызывает механическую деформацию чувствительного элемента датчика 18 с наклеенными на нем тензодатчиками.

Изменение их сопротивления создает разбаланс напряжения измерительного моста 17. Напряжение разбаланса подается через н. з. контакта 29 реле 27 на вход триггера 26 и при определенном значении напряжения, ироиорциональном давлению, вызывает его срабатывание. Триггер, в свою очередь, вызывает срабатывание реле, которое самоблокируется и, кроме того, размыкает свой н. з. контакт 29 и замыкает свой и. о. контакты 28 и 30.

Замыкание контакта 30 вызывает подачу напряжения на генератор 24, модуляторы 19-22, сумматор 23 и регистратор 25.

При замыкании контакта 28 осуществляется подключение датчика давления к мосту 16.

Питание мостов 14-16 осуществляется переменным током от генератора 24, причем напряжение разбаланса мостов пропорционально измеряемы температурам и давлению. Это напряжение разбаланса подается на вход модуляторов 19-21 соответственно.

Каждый из модуляторов преобразовывает амплитудно-модулированный сигнал с нрисоединенного к -нему измерительного моста в пропорциональное амплитуде изменение фазы. Амплитудно-фазовая модуляция производится путем векторного сложения двух напряжений, одно из которых Ui - напряжение разбаланса моста с амплитудой, пропорциональной измеряемому параметру, и фазой, совпадающей

с фазой напряжения генератора, а другое - вспомогательное U- с амплитудой, равной напряжению генератора и фазой, сдвинутой на 90° по отнощению к этому напряжению. При этом фаза модулированного сигнала будет

равной ф arc Ig -- ,

t/2

Поскольку максимальное значение Ui не может превыщать t/a, то отношение -- меf/2

няется в пределах . Это обусловливает изменение фазы модулированного сигнала в пределах 0-45°. Иа выходе модуляторов 19, 20 вырабатываются остроконечные отрицательные импульсы, смещение которых относительно начальной точки отсчета пропорционально фазе. При этом за начальную точку отсчета в

устройстве принят стробоимпульс положительной полярности, вырабатываемый модулятором 22.

С целью пространственного разделения измерительных отрицательных импульсов, модуляторы 19-21 обеспечивают изменение фаз в следующих пределах: модулятор 19 от 90 до ± 45°, модулятор 20 от 180 до ± 45°, модулятор 21 от 270 до ±45°. Указанные выходные сигналы модуляторов,

совместно с сигналом модуятора 22, поступают в сумматр 23, где сум.мируются и усиливаются по мощности, а затем поступают на головку записи регистратора 25.

Предмет изобретения

Устройство для регистрации температуры в скважине, включающее контейнер, переводник,

измерительные мосты с датчиками температуры и давления, сумматор, генератор синусоидальных колебаний, регистратор, ycИvIIИтeль, триггер с электромагнитным реле и блок питания, отличающееся тем, что, с целью одновременного обеспечения возможности определения температуры внутри бурильной колонны, в затрубном пространстве и стенки скважины, а также повыщепня точности измерений, переводник выполнен в виде двух головок, верхняя из которых снабжена аксиальным и радиальным каналами, причем обе головки жестко соединены с двумя концентрическими трубками: внешней, с радиальными отверстиями для прохода промывочной жидкости, и внутренней, служащей для связи регистратора с датчиками температуры, расположеннымп в каналах переводника, а модуляторы выполнены в виде пассивных фазовращателей на 90, 180 и 270° и подключены ко вхолу генератора синусоидальных колебаний.