Устройство для телеизмерения скважинных параметров Советский патент 1982 года по МПК E21B47/12 

Изобретение относится к иссле(дованиям скважин и может быть испольэовано для телеизмерения различных параметров в процессе бурения скважин электробурами.

Известно устройство для образования каналов телеизмерения в токоподводе электробура, содержащее приемный коммутирующий узел со схемой управления и измерения длительности импульсов и передающий коммутирующий узел, выполненный в виде включенных в рассечку одного из проводов токоподвода электробура встречно-параллельно соединенных тиристоров. Параллельно передающему коммутирующему узлу через ограничитель напряжения подключен импульсный времязадающий элемент, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора 1.

Недоста:тком устройства является необходимость отключения .фазы токоподвода на время половины периода промышленной частоты для передачи информационных сигналов. .

Наиболее близким к изобретению является устройство для телеизмере. ния скважинных пара метров, содержащее токоподвод, приемный блок, передающий блок с включенным в рассечку

одного из проводов токоподвода коммутирующим узлом, имеющим тиристор с конденсатором в Цепи управления и ключ 2.

Недостаток известного устройства состоит в низкой эффективности телеизмерения, поскольку для увеличения числа каналов и скорости передачи информации требуется существенное услож10нение устройства.

Целью изобретения является повышение эффективности телеизмерения за счет увеличения числа каналов связи.

15

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено преобразователем аналог - код, дополнительным ключом, двумя парами последовательно соединенных диодов и дополнительным

20 тиристором, включенным встречно-параллельно основному тиристору,причтем вход тактовой синхронизации преобра- зователя подключен параллельно тиристору, первый выход преобразовате25ля через, ключ, а второй - через дополнительный ключ и одну пару диодоя соединены с управляющим электродом тиристора, другая пара диодов включена между катодом и управляющим элект30 ,родом дополнительного тиристора,конденсатор коммутирующего узла подключен к точкам соединения диодов каждой пары. На чертеже представлена функциональная схема устройства для телеизмерения скважинных параметров. Устройство содержит передающий блок, который состоит из включенного в рассечку заземленной фазы электробура 1 коммутирующего узла 2, выполненного в виде встречно-параллель ного соединения основного тиристора 3и дополнительного тиристора 4.Управляющий электрод основного тиристора 3 через ключ 5 подсоединен к катоду, а через цепь 6 управления, которая содержит конденсатор, подклю чен к аноду тиристора 3. Между катодом и управляющим электродом дополнительного тиристора 4последовательно соединенные диоды 7 и 8 включены в прямом направлении от от катода к управляющему электроду этого тиристора 4. Дополнительный ключ 9 подсоединен к управляющему электроду тиристора 3 через два последовательно соединенные диоды 10 и 11, включенные в прямом направлени от ключа к управляющему электроду. Входы основного 5 и дополнительного 9 ключей подключены к соответствующи выходам преобразователя 13 аналог последовательный код, вход синхронизации которого включен параллельно тиристору 3. Преобразователь 12 предназначен для измерения зенитного угла скважины и содержит формирователь 13 импул сов, тактовый распределитель 14, несколько логических элементов И 1518, элемент ИЛИ 19, а также Датчик 20 зенитного угла. Формирователь 13 состоит из ограничителя 21 амплитуды разнополярных импульсов и инвертора на логическом элементе И 15 для инвертирования ограниченных отрицательных импульсов которые поступают на вход формирователя 13, используемого в качестве входа синхронизации пребразователя 1 Первый выход формирователя 13 под соединен к входу, тактового распределителя 14, а второй его выход с инвертора 15 подключен к входу логичес кого элемента И 16, второй вход кото рого соединен с выходом формировател 1.4. Выход логического элемента 16 яв ляется вторым выходом преобразователя 12 и подсоединен к входу ключа 9 . Вход основного ключа 5 подключен к первому выходу преобразователя 12, являющегося одновременно выходом логического элемента ИЛИ 19, входы которого соединены с соответствующими выходами логических элементов И 17 и 18 (ЧИСЛО которых обусловлено чйслом. разрядов циклической кодовой круговой шкалы датчика 20. Входы логических элементов И 17 и 18 соединены с соответствующими считывающими элементами кодовой шкалы датчика 20 и йыходами распределителя 14. Таким образом, тактовый распределитель 14, элементы И 17 и 18, элемент ИЛИ 19 и датчик 20 по схеме преобразования параллельного циклического кода в последовательный. Питание преобразователя 12 осуществляется от источника 22. Приемная часть устройства содержит подключенный через Фильтр 23 к токоподводу электробура 1 цифро-ана-, логовый преобразователь 24 с цифровым индикатором 25. . Преобразователь 12, подсоединенный своим первым выходом через ключ 5 к тиристору 3, обеспечивает, формирование в токоподводе электробура 1 кодо-импульсной информационной посылки, а второй выход преобразователя 12 через ключ 9, диод 10, цепь 6 управления и диод 7, воздействуя на тиристор 4, формирует в токоподводе электробура 1 синфазирующую посьтку для синхронизации работы передатчика и приемника. Цепь 6 управления ивход синхронизации преобразователя 12 содержат конденсаторы, которые исключают щунтирование по постоянному току коммутирующего узла 2, который используется при отключенном электробуре 1 для контроля сопротивления изо ляции токоподвода и обмотки статора двигателя .электробура. Устройство работает следующим образом. С включением электробура 1 на коммутируклдем узле 2 присутствуют раэнополярные импульсы напряжения, длительность которых обусловлена временем включения тиристоров 3 и 4, а амплитуда - напряжением источника питания электробура 1, ЭДС фазы обмотки его статора, величиной угла . м-эжду силовым током и напряжением, а также параметрами источник-токоподвод-электробур Положительные импульсы с анода тиристора 3 через диод 8, цепь 6 управления и диод 11 поступают на управлякмдий электрод этого тиристора, переводя е.го в проводящее состояние. Отрицательные импульсы открывают тиристор 4, обеспечивая прохождение тока по цепи: катод, управляющий электрод тиристора 4, диод 7, цепь 6 управления, диод 10 и ключ 9. Эти разнополярные импульсы, имеющие частоту, равную частоте питающей сети, с коммутирующего узла 2 поступают, на вход синхронизации преобразователя 12, которым является вход формирователя 13. В формирователе 1 импульсы ограничиваются по амплитуде, ограничителем 21 и разделяются: положительньае импульсы поступают на вход однотактного распределителя 14 а отрицательные - инвертируюгся инвертором 15. Положительные импуль сы с выхода инвертора 15 и импульс с одного из выходов распределителя 14 поступают на соответствующие вхо ды логического элемента И 16, на вы ходе которого в моменты совпадения по времени прихода этих импульсов формируется положительный импульс, закрывающий ключ 9. Закрытый ключ 9 уменьшает ток управления тиристором 4, который протекает по цепи: диод 10, цепь 6 управления, диод 7 и .управляющий электрод тиристора 4. Уменьшение тока управления вызыва ет более позднее переключение тиристора 4 в проводящее состояние, что обеспечивает кратковременное отключение заземпенной фазы электробура 1 и формирование в его токоподводе логической 1 в момент времени, предьпествующий прохождению в заземленной фазе токоподвода положительной полуволны силового тока через тиристор. 4. Кратковременное отключение тиристора 4 заземленной фазы электробура 1 используется для синхронизации работы передающего и приемного блоков устройства. Поступающие на вход распределите л.я 14 положительные импульсы, котор совпадают по времени с импульсами включения тиристора 3, обеспечивают последовательный поразрядный опрос состояния элементов считывания кодо вой шкалы датчика 20. Распределитель 14, датчик 20 и логические элементы И 17 и 18, числ которых соответствует числу разрядо кодовой шкалы датчика 20, обеспечивают с момента формирования синфаза в токоподводе электробура 1 на выхо де Логического элемента ИЛИ 19 последовательную кодо-ймпульсную посы ку, соответствующую величине зенитного угла скважины. Положительный импульс на первом выходе преобразователя 12, соответствующем выходу элемента ИЛИ 19,открывает ключ 5, который шунтирует yпpaвляюJций переход тиристора 3, уменьшая тем саь1ым величину тока управления этого тиристора. Ток упр ления тиристора 3 протекает через диод 8, цепь 6 управления,, диод 11 и управляющий переход, ответвляясь частично, через ключ 5. Уменьшение тока управления тиристором 3 вызывает более позднее его переключание в проводящее состояние, что обеспечгивает кратковременное отключение заземленной фазы электробура 1 и фо мирование в его токоподводе логичес кой 1 в момент времени, предшествующий прохождению в заземленной фазе токоподвода отрицательной полуволны силового тока через тиристор 3. Таким, образом, тиристор 3 обеспечивает кратковременное отключение заземленной фазы токоподврда элект робура 1 и формирование в токоподводе последовательно кодо-импульсной посылки, присутствующей на первом выходе преобразователя 14. Информационные импульсы и импульсы ;синфазирования поступают через фильтр 23 в цифро-аналоговый преобразователь 24 и на цифровой индикатор 25 . Приведенная на чертеже схема, преобразователя 12 и его связи обеспечивает использование тиристора 4 для передачи синфаза, а тиристора 3 для формирования информационной посылки. При необходимости функции тирристоров 3 и 4 можно перераспределять,для чег-о достаточно поменять местами подключение выходов распределителя 12 к ключам 5 и 9. Для расширения числа контролируемых параметров можно включить между входом элемента И 16 и дополнительными выходами распределителя 14 дополнительные узлы, аналогичные элементам 17-20, обеспечив соответствующую связь между ними, или передавать значение второго крнтролируемого параметра после окончания поразрядного опроса состояния, датчика 20.. Таким образом, на входы ключей 5 и 9 можнр подключить выходы любого другого преобразователя, входы которого представлены число-импульсным последовательным кодом. В предлагаемом устройстве цепь 6 управления является общей для обоих тиристоров 3 и 4 и содержит конденсатор, который увеличивает сопротивление коммутирующего узла постоянному току при контроле изоляции токоподвода электробура. Применение диодов 7, 8 и 10, 11 в коммутирую1де:м .узле 2 с двумя тиристорами 3 и 4 к общей для них цепью 6 управления позволяет наряду с увеличением вдвое числа каналов телемеханики выполнить измерительные преобразователи обоих Каналов на интегральных микросхемах с общим .источником 22 питания без. дополнительных разделительных цепей высокого напряжения. Техкнико-экономическая эффективность предложенного устройства обусловлена увеличением числа информационных каналов и повышением скорости переда и информации. Формула изобретения Устройство для телеизмерения скважинных параметров, содержащее такс