Гравиметр

 

ГРАВИМЕТР, содержащий чувствительньш элемент, датчик положения чувствительного элемента, блок стабилизации среднего положения чувствительного элемента, микродвигатель, блок управления микродвигателем, включакщий блокировочньй ключ, возвратные ключи и регулятор, первый вход которого связан с первьм выходом блока стабилизации среднего положения чувствительного элемента, импульсный датчик, связанньй со счетчиком, и блок питания, отличаю-щийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно установлен блок стабилизации чувствительности , включающий усилитель с цифровым управлением, выход которого связан с входом стабилизации среднего положения чувствительного элемента, вторым входом регулятора и с входами устройств выборки хранения,. управлякнций вход - с выходом реверсивного счетчика, а вход с датчиком положения чувствительного элемента и одним из входов блока управления микродвигателем, другой вход которого связан .с импульсным датчиком, а три выхода соединены соответственно с управляющими входами двух устройств СО выбор1 и-хранения и со счетным входом реверсивного счетчика, управляющий вход которого связан с выходом второго сравнивающего устройства, один из входов которого связан с источником эталонного напряжения, а другой с выходом первого сравнивающего g устройства, два входа которого соединены соответственно с выходами устройств выборки-хранения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) G 01 V /02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1- :::

Н ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3559850/24-25 (22) 04.03.83 (46) 07.07.85. Бюл. 9 25 (72) А,К. Алекберли, К.Е. Веселов, А.Д. Мамедов и К.А. Семенов (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. M. Азизбекова (53) 528.563(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М - 746372, кл. G 01 Ч 7/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 889900334400, кл. С 01 Ч 7/02, 1981 (прототип). (54)(57) ГРАВИМЕТР, содержащий чувствительный элемент, датчик положения чувствительного элемента, блок стабилизации среднего положения чувствительного элемента, микродвигатель, блок управления микродвигателем, включакщий блокировочный ключ, возвратные ключи и регулятор, первый вход которого связан с первым выходом блока стабилизации среднего положения чувствительного элемента, импульсный датчик, связанный со счетчиком, и блок питания, о т л и ч а ю щ и й„„SU„„1166041" А с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него дополнительно установлен блок стабилизации чувствительности, включающий усилитель с цифровым управлением, выход которого связан с входом блока стабилизации среднего положения чувствительного элемента, вторым входом регулятора и с входами устройств выборки хранения, . управляющий вход — с выходом реверсивного счетчика, а вход с датчиком положения чувствительного элемента и одним из входов блока управления микродвигателем, другой вход которого связан .с импульсным датчиком, а три выхода соединены соответственно с управляющими входами двух устройств выборки-хранения и со счетным входом реверсивного счетчика, управляющий вход которого связан с выходом второго сравнивающего устройства, один из входов которого связан с источником эталонного напряжения, а другой— с выходом первого сравнивающего устройства, два входа которого соединены соответственно с выходами устройств выборки-хранения.

1 11660

Изобретение относится к гравиметрическим измерениям в скважинах и может быть применено в телеуправляемых гравиметрах.

Известен скважинный гравиметр, 5 в котором применена автоматическая компенсация относительных измерений силы тяжести (1j.

Недостатком гравиметра является низкая точность работы в условиях 10 сейсмических помех.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гравиметр, содержащий чувствительный элемент, датчик положения чувствительного элемента, блок стабилизации среднего положения чувствительного элемента, микродвигатель, блок управления микродвигателем, включающий блокировочный ключ, возвратные 20 ключи и регулятор, импульсный датчик, связанный со счетчиком, и блок питания (2) °

Недостатком известного гравиметра является низкая точность измере- 25 ния из-за нестабильности чувствительности прибора в процессе каротажа скважины. Эта нестабильность связана с тем, что чувствительность гравиметра сильно зависит от наклона 30 прибора и даже незначительные отклонения положения прибора от горизонтального вызывают значительные изменения сигнала на выходе датчика положения чувствительного элемента.

Это обстоятельство значительно уменьшает диапазон амплитуд сейсмопомех, при которых гравиметр работоспособен„

Скважинные испытания показывают изменения чувствительности в 3-5 раз от- 40 носительно исходно установленной величины. Кроме того, изменение динамического диапазона сигнала, подаваемого с выхода датчика положения чувствительного элемента в качестве обратной связи на вход регулятора, нарушает желаемую характеристику плавного подвода чувствительного элемента к нулевому положению, что также снижает точность измерений, 50

Цель изобретения — повышение точности измерения гравиметра.

Указанная цель достигается тем, что в гравиметр, содержащий чувствительный элемент, датчик положения, чувствительного элемента, блок стабилизации среднего положения чувствительного элемента, микродвигатель, I

41 2 блок управления микродвигателем, включающий блокировочный ключ, возвратные ключи и регулятор, первый вход которого соединен с первым выходом блока стабилизации среднего положения чувствительного элемента, импульсный датчик, связанный со счетчиком, и блок питания, дополнительно установлен блок стабилизации чувствительности, включающий блок управления, два устройства выборки — хранения, два сравнивающих устройства, источник эталонного напряжения, реверсивный счетчик и усилитель с цифровым двоичным управлением, причем выход последнего связан с входом блока стабилизации среднего положения чувствительного элемента, вторым входом регулятора и с входами устройств выборки-хранения, управляющий вход — с выходом реверсивного счетчика, а вход — с датчиком положения чувствительного элемента и одним из входов блока управления микродвигателем, другой вход которого связан с импульсным датчиком, а три выхода соединены соответственно с управляющими входами устройств выборки-хранения и со счетным входом реверсивного счетчика, управляющий вход которого связан с выходом второго сравнивающего устройства, один из входов которого связан с источником эталонного напряжения, а другой — с выходом первого сравнивающего устройства, два входа которого соединены соответственно с выходами устройств выборкихранения.

На фиг. 1 приведена блок-схема гравиметра; на фиг. 2 — блок стабилизации чувствительности гравиметра.

Гравиметр содержит чувствительный элемент 1, датчик 2 положения чувствительного элемента, блок 3 стабилизации чувствительности, блок 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента, блок 5 управления

\ микродвигателем, включающий возвратные ключи 6 и 7, блокировочный ключ 8, регулятор 9 и микродвигатель 10, импульсныи датчик 11, счетчик 12, блок

13 питания.

Блок 3 стабилизации чувствительности гравиметра содержит блок 14 управления, устройства 15 и 16 выборки-хранения, сравнивающие устройства

17 и 18, источник 19 эталонного напряжения, реверсивный счетчик 20 и

1166041 усилитель 21 с цифровым двоичным управлением. Скважинная и наземная части гравиметра соединены жилами

22 и 23 и броней 24 кабеля. Чувствительный элемент 1 гравиметра связан 5 с первым входом блока 3 стабилизации чувствительности и валом микродвигателя 10, имеющего импульсный датчик

11 числа оборотов, соединенный со счетчиком 12 жилой 23 кабеля. Микродвигатель 10 подключен к блоку 13 питания жилой 22 кабеля с одной стороны — через возвратные ключи 6 и 7, с другой — через блокировочный ключ

8 и регулятор 9. Второй вход послед- 15 него и вход блока 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента соединены с выходом блока 3 стабилизации чувствительности, второй вход которого соединен с выхо- 20 дом датчика 2 положения. Входы возвратных ключей 6 и 7 связаны-с вторым выходом блока 4 стабилизации сред. него положения маятника, а вход блокировочного ключа 8 и второй вход регулятора — с его первым выходом.

Выход усилителя 21 с цифровым двоичным управлением, соединенный с входом устройств 15 и 16 выборки-хранения, является одновременно выходом блока 3 стабилизации чувствительности, первым входом которого .является первый вход блока 14 управления, а второй вход составляют соединенные Вход усилителя 21 с цифровым двоич- . 35 ным управлением и второй вход блока

14 управления, один из выходов которого связан с входом реверсивного счетчика 20, а два других — соответственно с управляющими входами.уст- <0 ройств 15 и 16 выборки-хранения, вы-. ходы которых соединены соответственно с двумя входами сравнивающего устройства 17, выход которого связан с вторым входом сравнивающего устрой-45 ства 18, первый вход которого подключен к источнику 9 эталонного напряжения, а выход — к управляющему входу реверсивного счетчика 20, Гравиметр работает следующим об- SO разом.

В исходном состоянии чувствительный элемент 1 находится в горизонтальном (нулевом) положении. На выходе датчика 2 положения чувствительного элемента и на выходе усилителя 21 с цифровым двоичным управлением напряжение равно нулю. В этом состоянии на обоих выходах блока 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента присутствуют

"нули", ключи 6-8 и регулятор 9 заперты, микродвигатель 10 не вращается. На всех трех выходах блока 14 управления, как и на выходе устройств 15 и 16 выборки-хранения, на выходе сравнивающего устройства 17 и на выходе реверсивного счетчика

20 имеются "нули". Источник 19 эталонного напряжения включен на вход сравнивающего устройства 18, в силу чего на выходе последнего присутствует "+1". Коэффициент усиления усилителя 21 с цифровым двоичным управлением равен постоянной, заранее установленной величине К. При увеличении силы тяжести на выходе датчика 2 положения чувствительного элемента появляется напряжение положительной полярности, которое через усилитель

21 с цифровым двоичным управлением, поступает на второй вход регулятора

9 и на вход блока 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента, на втором выходе которого по-прежнему остается "0", а на первом выходе появляется "1", которая открывает блокировочный ключ 8 и подготавливает к работе регулятор 9.

Положительное напряжение на втором входе последнего способствует его открыванию. Микродвигатель 10 начинает вращаться в том направлении, при котором чувствительный элемент поднимается в исходное положение.

При этом на первыи вход блока 14

I управления поступают синхронизирующие импульсы от импульсного датчика 11. Начиная с момента времени t сигнал на выходе датчика 2 положения чувствительного элемента удовлетворяет следующим условиям:

0(U (U1

Соответствие характера сигнала в момент времени t указанным условиям определяется блоком 14 управления, на выходах которого с этого времени формируются импульсы, управ- . ляющие работой всего блока 3 стабилизации чувствительности. Устройства 15 и 16 выборки-хранения поочередно переключаются в режим отслежи1166041 вания сигнала на выходе усилителя 21 с цифровым двоичным управлением, причем переключение устройства 15 выборки-хранения в режиме отслеживания происходит в момент прихода на его управляющий вход первого, следующего равления. Во время действия управляющего импульса напряжения на выходе устройства 15 выборки-хранения повторяет сигнал на выходе усилителя 21 с цифровым двоичным управлением, что обуславливает появление такого же напряжения на выходе сравнивающего устройства 17, превышающего по величине источник 19 эталонного напряжения, вследствие чего на выходе сравнивающего устройства 18 появляется

"1". В момент окончания действия управляющего импульса устройство 15 выборки-хранения запоминает мгновенное значение напряжения на выходе уси- 5

30 лителя 21 с цифровым двоичным управлением. Переключение устройства 16 выборки-хранения в режиме отслежива ния происходит по приходу на его управляющий вход второго управляющего импульса длительностью в момент, совпадающий с моментом появления второго синхроимпульса, причем во время действия второго управляющего импульса происходит следующее: напряжение на выходе устройства 16 выборки-хранения повторяет сигнал на выходе усилителя 21 с цифровым двоичным управлением, и на выходе сравнивающего устройства 17 образуется сиг-4о нал абсолютной разности напряжения на выходе устройства 16 выборки-хранения и напряжения, хранимого в устройстве 15 — д У, превьппающий по величине источник 19 эталонного напряже- 4S ния, вследствие чего на выходе сравнивающего устройства 18 остается "1", и в момент прихода импульса на вход реверсивного счетчика 20, отстоящий от момента начала действия второго управляющего импульса на половину его длительности (/2), коэффициент К усиления усилителя 21 с цифровым двоичным управлением уменьшается на величину дК, вследствие чего уменьшается величина сигнала на его выходе, В момент окончания действия второго управляющего импульса устза моментом времени t управляющего импульса длительностью, передний фронт которого совпадает с синхроимпульсом на первом входе блока 14 уп- 1О ройство 16 выборки-хранения запоминает мгновенное значение сигнала на выходе усилителя 21 с цифровым двоич- . ным управлением. С приходом последующих синхроимпульсов в блоке 3 стабилизации чувствительности происходят процессы, аналогичные описанным выше, в результате чего к моменту прихода шестого синхроимпульса коэффициент усиления усилителя 21 с цифровым двоичным управлением уменьшается до величины

К„= К вЂ” 4л1К, а во время прихода шестого синхронизирующего импульса сигнал абсолютной разности на выходе сравнивающего устройства 17 сравнивается по величине с источником 19 эталонного напряжения и на выходе сравнивающего устройства 18 появляется "0", в результате чего коэффициент усиления усилителя

21 с цифровым двоичным управлением остается без изменений. По мере приближения чувствительного элемента 1 к исходному положению скорость вращения микродвигателя 10 уменьшается из-за уменьшения величины сигнала на выходе датчика 2 положения, и к моменту прихода седьмого синхроимпульса чувствительный элемент 1 возвращается в исходное положение.

Таким образом, в процессе установки чувствительного элемента t в исходное положение происходит компенсация изменений механической чувствительности гравиметра путем изменения коэффициента усиления усилителя 21 с цифровым двоичным управлением.

При уменьшении силы тяжести на выходе датчика 2 положения появляется напряжение отрицательной полярности, которое через усилитель 21 с цифровым двоичным управлением поступает на вход блока 4.стабилизации среднего положения чувствительного элемента, на первом выходе которого.появляется "0", а на втором -

"1". Сигнал "1" с второго выхода блока 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента открывает возвратные ключи 6 и 7. Микродвигатель 10, вращаясь с постоянной скоростью, переводит чувствительный элемент 1 через исходное положение в тяжелую сторону вследствие временной задержки сигнала "-1" на втором выходе блока 4 стабилизации среднего

1166041 положения чувствительного элемента после прохождения чувствительным элементом 1 исходного положения.

При этом изменения коэффициента усиления усилителя 21 с цифровым двоичным управлением не происходит, так как не удовлетворяются условия (1).

По окончании действия временной задержки чувствительный элемент 1 возвращается в исходное положение: 30 описанным выше образом.

Подвод чувствительного элемента 1 в исходное положение в условиях воздействия низкочастотной помехи осуществляется посредством выработки уп- 5 равляющих сигналов на выходе блока 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента, соответствующих динамике работы гравиметра описанных выше режимов подвода чувствительного элемента 1 к нулевому положению, но соответствующих также среднему положению чувствительного элемента 1.

Стабилизация чувствительности в этом случае осуществляется описанным выше образом, так как частота следования синхроимпульсов во много раз превышает частоту низкочастотной помехи.

Отсчет числа оборотов вала микродвигателя 10 производится при помощи счетчика 12, соединенного с импульсным датчиком 11.

Введение блока стабилизации чувствительности в гравиметр дает возмож ность расширения диапазона амплитуд сейсмопомехи, при которых гравиметр работоспособен, позволяет достичь желаемой характеристики управления, что обеспечивает повышение точности установки чувствительного элемента в исходное положение.

1166041

Составитель В. Федоров

Техред M.Êóçüìà

Корректор Г, Решетник

Редактор Т. Кугрышева

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4306/40 Тираж 748

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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