Устройство для исследования термальных вод в скважинах Советский патент 1981 года по МПК G01N27/00 

ателя, соединенного со стабилизатоом напряжения, который через одноильный каротажный кабель подключен блоку питания и приемному преобразоателю с регистрирующим прибором, ередающий многоканальный преобразоатель и стабилизатор напряжения расоложены внутри цилиндра с высокой еплоемкостью, помещенного в сосуд ьюара.

Кроме того, устройство дополниельно содержит стабилизатор тока, соединенный через одножильный каротажный кабель со стабилизатором напряжения, а также с блоком пита-, ния и приемным преобразователем, блок автоматической калибровки, соединенный с приемным преобразователем.

Введение сосуда Дьюара с массивным цилиндоом из теплоемкого материала предотвращает перегрев электронных приборов погружного зонда и выход их из строя, обеспечивая рабочую температуру последних в интервале 20-80°С. Блоки автоматической калибровки и компенсации температурного дрейфа нуля обеспечивают повышение точности измерений,устраняя последствия нестабильности работы электронных приборов зонда в широком интервале температур. Повышение точности измерения также достигается за счет применения системы электропитания, состоящей из стабилизатора напряжения и стабилизатора тока, которая снижает саморазогрев элекзронной части зонда.

На чертеже изображен погружной зонд и .регистрирующий прибор на поверхности.

Зонд представляет собой корпус 1, в котором закреплены датчики 2 и сосуд Дъюара 3. В сосуде Дьюара размещены многоканальный передающий преобразователь 4, усилитель 5 с высокоомным входом и стабилизатором 6 напряжения, находящиеся внутри массивного цилиндра 7 из материала с высокой теплоемкостью. Зонд соединяется с регистрирующим прибором одножильным каротажным бронированным кабелем 8 с теплостойкой изоляцией. У Регистрирующий прибор, состоящий из приемного преобразователя 9 и индикатора 10,дополнительно снабжен блоком 11 автоматической компенсации дрейфа нуля и блоком 12 автоматической калибровки. Между блоком 13 питания и кабелем помещен стабилизатор 14 тока, изготовленный опытный экземпляр погружного зонда состоит из титанового корпуса, к которому прикреплен: сменный блок датчиков. Блок датчиков состоит из датчика температуры, стеклянного высокоомного высокотемпературного электрода для измерения рН, трех платиновых для измерения Е/, , двух сульфидсеребряных для определения концентрации сероводорода и одного хлорсеребряного электрода сравг1ения. Платы электронных приборов расположены внутри массивного медного цилиндра и вместе с ним помещены в сосуд Дьюара. Сосуд Дьюара герметично закрыт пробкой, в которой имеются проходные контакты. Для контроля температуры внутри сосуда имеется внутренний датчик температуры.

Работа устройства продолжается до тек пор, пока температура в сосуде Дьюара не превысит +80°С, т.е. в течение 3-4 ч.

Электронная часть зонда состоит из высокоомного усилителя и передающего многоканального преобразователя. Высокоомный усилитель предназначен для подключения стеклянного высокоомного электрода для измерения рН и имеет входные сопротивления Rg 10-12 Ом. Преобразователь представляет собой-передающую часть системы передачи информации с временным разделением каналов и предназначен для поочередного преобразования входных напряжений от каждого из 15-ти датчиков в измерительные импульсы, временное положение которых пропорционально сигналу датчика.

Измерительные импульсы поступают через разделительный Фильтр блока питания зонда на одножильный каротажный кабель с фторпластовой изоляцией, на котором происходит спуск погружного зонда в скважину. С наземного прибора по каротажному кабелю в погружной зонд поступает напряжение питания, а с погружного зонда в наземный прибор поступают измерительные импульсы, в назем.ном приборе измерительные импульсы восстанавливаются и заполняются счетными импульсами, поступающими затем на двоично десятичный счетчик. Результат счета числа импульсов в двоично-десятичном коде поступает через схему памяти на дешифратор кода, откуда сигнал поступает на цифровой индикатор где происходит высвечивание результата счета числа импульсов, т.е. результата измерения. Схема памяти запоминает из информации о всех 15-ти каналах, поступаквдей со счетчика, только информацию одного выбранного для индикации канала.

Опрос всех датчиков осуществляется с частотой 20 Гц. За время каждого цикла производится компенсация дрейфа нулей операционных усилителей, для чего применен известный принцип компенсации в цифровом виде. Измеренный дрейф операционных усилений передается по одному из вспомогательных каналов в приемный преобразователь 9 и далее в схему 11 компенсации дрейфа нуля, где записывается в запоминающее устройство, после чего автоматически вычитается из каждого 5 результата измерения. Калибровка по встроенному источнику опорного напряжения и измерения напряжений каж дого датчика также производятся за время каждого цикла и учитываются к в схеме компенсации дрейфа нуля., так и при высвечивании на табло результ та измерения. Блок питания погружного зонда пр ставляет собой инвертор, преобразующий стабильный ток, поступанлаий че рез кабель с наземного прибора в ря стабилизированных напряжений, необходимых для питания электрической схемы высокоомного повторителя и преобразователя зонда (-12В, +12В, ), а также обеспечивает гальвани ческую развязку электронной части о земли таким образом, что потенциал каждого электрода в диапазоне от -1В до +1В измеряется относительно электрода сравнения.Главное назначе ние системы стабилизатора 14 тока (стабилизатор 6 напряжения) заключается в том, что с целью предельно возможного уменьшения тепла, выделяемого стабилизатором б напряжения, которое увеличивает саморазогое спускаемого зонда, стабилизатор 6 напряжения питается стабилизированным током от стабилизатора 14 тока. Такое построение системы питагшя дает возможность компенсировать воздействия дестабилизирующих факторов (изменение сопротивления каротажного кабеля 8 в результате изменения длины каротажного кабеля, его температуры) , не в спускаемом зонде, как это делается обычно, а в наземном устройстве. Устройство позволяет измерять ука занные выше параметры непосредственно в скважинах в широком интервале температур (до 200С) и глубин (до 2км) . Опытный экземпляр изготовлен и испытан при температуре до и глубине до 100м. Посредством него проводят поинтервальные измерения рН, окислительно-восстановительного потенциала Eh и потенциометрические определения концентрации сероводорода в скважине № 9 на парогидротермальном месторождении. Зонд снабжают ДВУМЯ медными термометрами сопротивления для измерения температуры среды и внутри сосуда Льюара, стандартным высокотемпературным стеклянным электродом ЭСП-31-06 для измерения рН, тремя гладкими платиновыми элект родами для измерения окислительновосстановительного потенциала и двумя сульфидсеребряными электродами дл измерения концентрации сероводорода. Последние готовят электролитичесКИМ методом. В качестве электрод а сравнения используют хлорсеребряный электрод в 3,5н. КС с фторопластовым сильфоном для обеспечения истекания раствора через ключ. Все устройство питается от батареи нарпряжением 40 В. Чтобы уменьшить потребление энергии, прибор и зонд включают только в момент измерения. Время выхода в режим, не более 10 с. Результаты измерений индицируют на цифровом табло наземного прибора; показания температурных датчиков в С электродных цепей - в мВ, Показания каналов считываются поочередно посредством ручного переключателя, Погрешность измерений температуры , ЭПС высокоомной цепи (рН) +:ЗмВ, ЭДС низкоомных цепей (Eh, Н„5)il мВ, Для определения рН проводят калибровку электродной системы по трем стандартным буферным растворам. Применяют два вида калибровки, дающих сходимье результаты: в лабораторном автоклаве и непосредственно в скважине . Последняя состоит в поочередном опускании зонда на ту же глубину, на КОТОРОЙ производились измерения, но с электродами, помешенными в один из буферных растворов, отделенный от окружающей среды гибкой (для передачи авления) мембраной. При непрерывном ахождении зонда в скважине с темпеатурой водо 80-155 С работоспособость устройства (т.е. время, пока емпература электронной части зонда е поднимается выше ) сохраняетя в течение 3-4 ч. Результаты измерений рН и Eh привеены в таблице. 108 6,15 140 6,10 153 ,6,15