Устройство для контроля процессов бурения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССОВ БУРЕНИЯ ПО авт. СВ. W 1030544, о т Л1;1Ч а ют е ас Я тем, что, с целью повышения точности контроля, в устройство введены дополнительный триггер Шмитта и блок измерения временного сдвига, выходы триггеров Шмитта подключены к входам измерителя временного сдвига, вход дополнительного триггера Шмитта подключен к выходу активного полосового фильтра третьего измерительного канала. (Л С сд СП 00 4:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПжЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЂ” Р госудАРственный комитет сссР

Гю делАм изоБРетений и отнРытий.(-61) 1030544.

:(21) 3391652/22-03 (22) 05 . 05 ..82 (46) 07. 01. 84 . Бюп. В 1 (72) A.Ò.Ñèòíêêîâ и В.H.Ðóêàâèöèí (71) Научный центр биологических . исследований AH Азербайджанской CCP .(53) 622 245(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .Р 1030544, кл. Е 21 В 47/00, 1981.

„.SUÄÄ1065584 А

3(Я) E 21 В 44 00. Е 21 В 47 00 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ПРОЦЕССОВ БУРЕНИЯ по авт. св.

Ю 1030544, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в устройство введены дополнительный триггер Шмитта и блок измерения временного сдвига, выходы триггеров Шмитта подключены к входам измерителя временного сдвига, вход дополнительного триггера Шмитта подключеь к выходу активного полосового фильтра третьего измерительно- . го канала.

1065584

Однако известное устройс во обладает недостаточной точностью, за счет отсутствия учета временного сдвига между сигналами Информационный и Помехи, возникакщими при работе буровых насосов.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительный триггер Шмитта и блок измерения временного сдвига, выходы триггеров Шмитта подключены к входам измерителя временного сдвига, вход дополнительного триггера Шмитта подключен к выходу активного полосового фильтра третьего измерительного канала.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

60

Изобретение относится к исследованиям свойств горных пород и предназначено для определения акустических свойств горных пород в процессе бурения скважин.

По основному авт. св. Р 1030544 известно устройство для контроля процессов бурения, содержащее датчик, линию связи, фильтр низких частот, ан тивный полосов ой фильтр, амплитудный детектор, а также триг- 10 гер Шмитта, измеритель отношений напряжений, селектор длительности, аналоговый и цифровой блоки иэмере" ния частоты, причем выходы активных полосовых фильтров каждого канала t5 через амплитудные детекторы соединены с измерителем отношения напряжений, а выход полосового фильтра первого канала соединен также с триггером Шмитта, снабженное третьим измерительным каналом, содержащим датчик и линию связи, а также одновибраторОм, элементом ИЛИ, калибратором, двумя усилителями и двумя устройствами вычитания сигналов, входы каждого иэ которых подключены к линиям связи первого и третьего и втброго и третьего каналов соответственно, а выходы через усилители подсоединены к объединенным входам фильтра низкой частоты и активного полосового фильтра, кроме того, к выходу триггера Шмитта подключены входы одновибратора и селектора длительности, выход одновибратора соединен с вторым входом селектора длительности, выход которого через элемент ИЛИ соединен с входами аналогового и цифрового блоков измерения частоты, а.к второму входу элемента ИЛИ подключен калибратор, при этом линия 40 связи в каждом из каналов измерения состоит из электрооптического,преобразователя, световода и оптоэлектрического преобразователя.

Устройство состоит из трех каналов А, Б и В. Датчик 1 канала A расположен в верхней части бурильной. колонны, датчик . 1 канала Б - на дневной поверхности возле устья скважины на расстоянии не менее длины волны преобладающих упругих колебаний, возбуждаемых при работе забойного инструмента, равном L>4t hV

3 9 где а13 — время задержки различных типов волн;

a II — разность скоростей распространения различных типов волн.

Сигналы датчиков 1 и 1 содержат кроме полезного сигнала, несущего информацию о работе забойного двигателя, еще и сигнал, возникающий при работе буровых насосов, который является в данном случае помехой.

Для исключения этой помехи в схему введен третий канал В, датчик 1 которого расположен на буровых насосах.

Каждый канал А, Б, В содержит соответствукщие датчики 1, 1, 1 электрооптические преобразователи 2, 2, 2" . световоды 3, 3, 3 и оптоэлектрические греобразова Tens 4, 4! 4 II

Рассмотрим функциональную схему канала А, Выход датчика 1 соединен с электрооптическим преобразователем 2, подсоединен к световоду 3, служащему для передачи инфракрасного излучения, полученного от преобразователя 2, оптоэлектрическому преобразователю 4. Электрооптический преобразователь 2, световод 3, оптоэлектрический преобразователь 4 составляют линию связи. Выход оптоэлектрического преобраэователя 4 соединен с входом блока 5 вычитания, другой вход которого связан с оптоэлектрическим преобразователем 4 линии связи 1 канала. Выход блока 5 (5 .) вычитания соединен с входом усилителя б (б ), имекщего коэффициенты усиления 1, 10, 100, 1000, 10000, поэволякщего усиливать сигналы до нужного уровня. Выход усилителя б (6 ) соединен с входами фильтра 7 (7 ) низких частот и акI тивного полосового фильтра 8 (8 ), который служит для выделения преобладающего сигнала (низкочастотного) . Характеристика блока позволяет в некотором приближении считать, что сигнал на его выходе пропорционален автокорреляционному сигналу.

Выход блока выделения первой гармоники 8 (8 ) соединен с входами триггера Шмитта 9 (9 ) и амплитудного детектора 10 (10 ), служащего для определения амплитуды преобладакщего сигнала. Выходы амплитудных детекторов 10 и 10 каналов A и Б свяэа3 10655 ны с входами измерителя 11 отношения напряжений.

Величины амплитуд сигналов соответствуют величинам энергии различных типов упругих волн. При этом коэффициент затухания о около скважин- 5 ной среды или различных типов .упру гих волн измеряют как величину отношения значений амплитуд сигналов да двух измерительных каналах A и Б

1 где U, - амплитуда преобладакщего сигнала, поступающего по горной породе1

Ц2 - амплитуда преобладакщего. сигнала, поступающего по колонне1 к " коэффициент пропорциональности.

Измерение в процессе бурения, коэф-20 фициента затухания для различных типов упругих волн по величине отношения амплитуд преобладающих сигналов позволяет осуществить нормиро вани ; величины затухания на переда- 25 точн;. характеристики бурильной .машины и последовательно. пройденных скважиной горных пород и .обеспечить высокую точность измерения и независимость полученных результатов 30 от изменения передаточных характеристик во времени. В связи с тем, что измерение амплитуд производится непрерывно во времени, то и расчленение разреза исследуемой скважины производится непрерывно.Выход блока выделения первой гармоники соединен также с триггером Ммитта 9, служащим для преобразования исследуемого сигнала в сигнал,- совместимый с уровнем ттл-логи- 40 ки. Выходы триггеров Шмитта 9 и 9 соединены с входом блока 12 измерений временного сдвига, где происходит измерение интервального времени пробега, соотнетствукшего максимумам 45 сигналов на каждом канале.

Временной сдвиг максимумов отфильтрованных сигналов, принятых по каналам A и Б., огределяется линией rryxa Е,, ..., 2, прохрдймой упру- 50 гимн волнами в каждой горной породе, и скоростью распространения колебаний

F(-. g)=S y- —" " - — .." F(-.—, V„j 1 (V я-1," > 55, где y„..., ч„- скорость распространения волн в различ" ных породах1

A„> ...„A -, коэффициенты;

0,, ...,0„- длина пути, проходи" 60 мого упругими волнами в различных породах е

Интервальное время пробега упругих колебаний измеряют по разности

84 моментов прихода максимумов сигналов однотипных волн, принятых по двум измерительным каналам A и Б и измеренных с дискретностью во времени и м

ИНТ "Ц (/

1 2 где - момент прихода преобладаю1 щего сигнала по колонне труб у

- момент прихода преобладаю2 щего сигнала по горной породе.

Причем выход триггера @митта 9 соединен с входом одновибратора 13 и с одним из входов селектора 14 длительности. Одновибратор 13 вырабатывает импульсы, длительностью

2 мс. Селектор 14 длительности служит для выделения полезного сигнала, длительность которого превышает 2 мс, что позволяет не учитывать электрические помехи, сбои по це пям питания, воэникакщие при включении и отключении электродвигателей, насосов, компрессоров и т.д.

Выход селектора 14 длительности соединен с первым входом элемента ИПИ 15, второй вход которого соединен с выходом калибратора 16 °

Калибратор 16 вырабатывает импуль сы частотой 100 Гц, позволяющие проводить калибровку прибора. Выход элемента ИЛИ 15 соединен с входом блока 17 масштабных коэффициентов и с входом формирователя 18 импульсов калиброванной длительности.

Выход формирователя 18 импульсов подсоединен к индикатору 19, в совокупности эти блоки представляют собой аналоговый блок измерения частоты. Блок 17 масштабных коэффициентов позволяет производить измерения частоты исследуемого объекта в об/мин. Выход блока 17 масштабных коэффициентов подключен к г« первому входу формирователя 20 временного окна. Блоки 17, 20, 21, 22, 23, 24, 25 представляют собой цифровой блок измерения частоты. Второй вход формирователя 20 через делитель 21 частоты подключен к генератору 22. Выход формирователя 20 временHoго окна соединен с входом счетчика 23, который служит для подсчета импульсов, прошедших за время измерения через формирователь 20 временного окна. Выход счетчика 23 соединен с входом буферного регистра 24 памяти. Буферный регистр 24 памяти запоминает число импульсов, подсчитанных счетчиком 23 во время предыдущего измерения. Выход буферного регистра 24 памяти соединен с входом индикатора 25.

Схема (канал A) функционирует следукщим образом.

1065584

Составитель И.Назаркина

Редактор О.Бугир Техред C Жигунова Корректор А.Тяско .

Заказ 11019/36 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

»» ° ° °

Филиал ППП Патент,. r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Акустические сигналы, принимаемые датчиком 1 преобразуются в электрические. С выхода датчика 1 сигнал поступает на вход линии связи 1, где он преобразуется электрооптическим преобразователем 2 в оптический, и по световоду 3 передается на вход оптоэлектрического преобразователя 4.

Оптоэлектрические преобразователи преобразуют оптический сигнал в электрический. tO ,Электрический сигнал с выхЬда линии связи 1 поступает на первый вхсд блока 5 вычитания, на второй вход которого поступают сигналы с выхода линии связи канала . B. C:.âû- 15 хода .блока вычитания сигналы поступают на вход усилителя 6. Усиленные сигналы отфйльтровываются в фильтрах 7 низких частот и, в активных полосовых фильтрах 8 и подаются на ;р вход амплитудного детектора 10.

Сигналы с выходов амплитудных детекторов каналов A и Б поступают, на вход измерителя 11 напряжений. С выхода блока выделения первой гармони- р5 ки сигнал поступает также на вход триггера Шмитта 9, С выхода триггеров Шмитта каналов A и Б сигналы поступают на вход блока 12 измере« ния временного сдвига. . ;р

Сигнал с выхода триггера Шмитта канала A поступает также на вход одновибратора 13 и на первый вход селектора 14 длительности. Сигнал с выхода одновибратора 13 поступает на второй вход селектора 14 длитель ности, затем на первый вход элемен-; та ИЛИ 15, на второй вход которого поступает сигнал с выхода калибратора 16. С выхода элемента ИЛИ 15 сигналы параллельно подаются на вход формирователя 18 импульсов калиброванной длительности и блока )7 масштабных коэффициентов.

Сигнал с формирователя 18 импульсов поступает на индикатор 19. Генератор 22 вырабатывает прямоугольные импульсы стабильной частоты, которые поступают на вход делителя 21 частоты. Сигнал с выхода делителя частоты, равный по длительности 1 с, поступает на вход формирователя 20 временного, окна. На второй вход формирователя 20 временного окна поступают импульсы с блока 17 масштабных коэффициентов. Сигнал с выхода формирователя временного окна 20 поступает

На вход счетчика 23. Сигнал с выхода счетчика 23 после каждого измерения записывается в буферный регистр 24 памяти 24, после чего он бодается на вход индикатора 25.

Применение изобретения дает воз» ьЬжность оперативного определения и прогнозирования. в процессе. бурения поглоцакщих и скоростных .характеристик исследуемых горных пород по данным только наземных наблюденийбеэ спуска в буровую скважину специ" альной забойной аппаратуры.