Скважинный пьезокварцевый термометр

 

Изобретение относится к области термометрических исследований и позволяет измерять в глубоких скважинах с малой погрешностью и передавать информацию в полосе пропускания каротажного кабеля (КК). Для этого в корпусе стандартного термометра ТЭГ-36 смонтирован пьезокварцевый датчик (Д) 6, помещенный в герметическую металлическую гильзу. Она крепится к нижней головке термометра резьбовым соединением через уплотнитё льное кольцо. Сигнал с Д 6 перес 9 (/) N3 00 ел Ю

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (51)4 E 21 В 47/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг,2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3846947/22-03 (22) 24.01.85 (46) 30.11.86. Бюл. И 44 (71) Украинский научно-исследовательский геологоразведочный институт (72) А.П.Зухар, Е.В.Волошин; Б.В.Пилипишин и И.N.Ôåäîðöîâ (53) 622.241..8(088.8) (56) Петров А.И. Глубинные приборы для исследования скважины. И.: Недра, 1980, с. 62-63.

Аннюк Ф.И. Скважинный термометр с применением термокварцевого резонатора. — В сб.: Геофизическая аппаратура, Ф 71, 1980, с. 139-141. (54) СКВАЖИННЫЙ ПЬЕЗОКВАРЦЕВЫЙ ТЕРИОИЕТР (57) Изобретение относится к области термометрических исследований и позволяет измерять в глубоких скважинах с малой погрешностью и передавать информацию в полосе пропускания каротажного кабеля (КК). Для этого в корпусе стандартного термометра

ТЭГ-36 смонтирован пьеэокварцевый датчик (Д). 6, помещенный в герметическую металлическую гильзу. Она крепится к нижней головке термометра резьбовым соединением через уплотните тьное кольцо. Сигнал с Д 6 переl 2?3524 дается на наземную измерительную аппаратуру 11 через последовательно соединенные генератор 7 высокочастотных колебаний счетчик импульсов (СИ) 8 с фиксированным объемом и

КК 10. При этом СИ 8 работает как делитель частоты в и раэ, где n — объем СИ 8; Объем СИ 8 выбирают в зависимости от необходимой точности измерений т-ры, оптимальной частоты передачи информации в полосе пропускания

Изобретение относится к термометрическим исследованиям и предназначено для высокоточных измерений температуры s глубоких скважинах.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения температуры и передача информации в полосе пропускания каротажного кабеля, а также увеличение глубинности исследований.

На фиг.l представлена конструкция скважинного термометра; на фиг.2 - структурная схема электронной части термометра.

Скважинный пьезокварцевый термометр содержит пьезокварц 1, металлическую гильзу 2, резиновое уплотнительное кольцо 3, резьбовое соединение 4, нижнюю головку 5 термометра типа ТЭГ-36, пьезокварцевый датчик

6 температуры, включающий пьезокварц

1 генератор 7 высокочастотных колебаний, счетчик 8 импульсов с фиксированным объемом, стабилизатор 9 напряжения, каратажный кабель 10, наземную измерительную аппаратуру 11.

Ньезокварц 1 .закреплен с помощью теплопроводящего припоя в герметичной металлической гильзе 2, которая крепится к нижней головке 5 термометра резьбовым соединением 4 через резиновое уплотнительное кольцо 3. На структурной схеме фиг.2 пьезокварцевый датчик 6 температуры соединен с входом генератора 7, .выход которого соединен с входом счетчика 8. Выход счетчика 8 через каротажный кабель 10 подключен к наземной измерительной аппаратуре 11. Стабилизатор

9 напряжения подключен к вторым выКК 10 и допустимого времени измерения. Наземная аппаратура 11 измеряет временные интервалы, равные или кратные времени заполнения СИ 8, с последующим пересчетом в значение т-ры.

Зависимость между т-рой и временем заполнения СИ 8 линейная, наклон линии отрицателен. Измерение временного интервала позволяет определить минимальное изменение частоты генератора 7.1 з.п. ф — лы, 2 ил.

2 ! ходам соответственно генератора 7 и. счетчика 8.

Измерение температуры посредством. скважинного пьеэокварцевого термомет5 ра производится следующим образом.

Изменению температуры в скважине поставлено в однозначное соответст вие изменение некоторого временного интервала, равного времени заполне-, ния счетчика с определенным фиксированным объемом. Зависимость между температурой и временем заполнения счетчика линейная, наклон линии - отрицателен.

Временной интервал с большой точностью (до 10 nS) измеряется наземной измерительной аппаратурой 11, в качестве которой используются частотомер ЧЗ-З4, с последующим пересчеД том в значение температуры.

Импульсы от генератора 7 высокочастотных колебаний подаются на вход счетчика 8 импульсов с фиксированным объемом, с выхода которого (сигнал

2 со старшего разряда) по каротажному кабелю 10 измерительная информация поступает на вход наземной измерительной аппаратуры 11.

Таким образом, наземная измери3О тельная аппаратура 11 (частотомер типа ЧЗ-34) измеряет временные интервалы, равные или кратные времени заполнения счетчика 8 импульсов.

Такое решение задачи позволяет

35 снизить частоту импульсов, проходящих по каротажному кабелю 10 в n pas (в данном случае счетчик 8 работает как делитель частоты в и раз, где п — объем счетчика), так как непос1273524 редственная передача высокочастотных колебаний по каротажному кабелю 10 из-за узкой полосы пропускания (1030 кГц в зависимости от типа кабеля) невозможна. Объем счетчика 8 выбирают из соображений получения необходимой точности измерения температуры, оптимальной частоты передачи информации в полосе пропускания каротажного кабеля 10, а также мак10 симально допустимого времени измерения. Наземной измерительной аппаратурой l! измеряют не частоту следования импульсов (так как в случае

В 15 измерения частоты с точностью

0,00! Гц потребовалось бы время

1000 с, что не соответствует требованиям каротажных исследований), а временной интервал, равный или крат20 ный времени заполнения счетчика 8.

Измерение этого интервала с достаточной точностью позволяет определить минимальное изменение Частоты генератора 7, т.е. используется ме25 тод косвенного измерения девиации частоты путем измерения временного интервала, равного или кратного времени заполнения счетчика 8.

Конструктивно пьезокварцевый датчик температуры смонтирован в корпусе стандартного термометра типа . ТЭГ-36 и помещен в металлическую гильзу 2.

Пример. Проводились измерения температуры на скважине 50. В З5 качестве наземной измерительной аппаратуры был использован частотомер

ЧЗ-34. Точность измерения временного интервала этим прибором 10nS хотя для практических задач достаточно 40 проводить измерения с точностью

100пБ. При температуре таяния льда

t = 0 С период следования (2Т заполо нения счетчика) составил 819,2362.

При t = 64,5 С (на глубине 1750 м) 45 период следования импульсов равен

817.1370mS. Таким образом, изменению температуры на 64,5 С соответствует о уменьшение времени з аполнения счетчика на 2,0992mS (8!9,2362-817.1370).

Исходя из приведенных данных, вычисляем значЕние младшего разряда

64,5 С : 20992 = 0,003072 С.

Предлагаемый датчик генерирует на частоте 5 МГц и при поступлении импульсов на счетчик происходит деление частоты на 4096. Импульсы частотой 1,2 КГц (5 МГц; 4096) легко проходят в полосе пропускания применяемых каротажных кабелей.

Формула и з обретения

1. Скважинный пьезокварцевый термометр, содержащий пьезокварцевый датчик температуры, подключенный к генератору высокочастотных колебаний, первый выход которого соединен со стабилизатором напряжения, второй выход .подключен к входу блока предварительной обработки информации, первый выход которого соединен со ста-билизатором напряжения, а второй выход подключен через каротажный кабель к наземной измерительной аппаратуре, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения температуры и передачи информации в полосе пропускания каротажного кабеля, блок предварительной обработки информации выполнен в виде счетчика импульсов с фиксированным объемом, причем вход счетчика импульсов соединен с выходом генератора высокочастотных колебаний, а выход подключен к каротажному кабелю.

2. Термометр по п.! о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения глубинности исследований, пьезокварцевый датчик закреплен с помощью телопроводящего припоя в герметичной металлической гильзе, которая крепится к нижней головке термометра резьбовым соединением через уплотнительное кольцо.

1273524

Составитель А.Рыбченко

Техред В.Кадар Корректор А.Тяско

Редактор М.Недолуженко

Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобре*ений и открытий

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

Заказ 6401/27

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4,