Устройство для измерения глубины скважин

 

Изобретение относится к области исследования технологических скважин (С) в горнодобывающей промышленности. С целью повышения точности измерений глубины С устр-во снабжено генератором (Г) тактовых импульсов и блоком 3 регулируемой задержки. При включенном питании Г 1 запускает в работу Г 2 зондируюнхих импульсов , счетчик импульсов 4 и блок 3. Выходной импульс блока 3 удерживает симметричный триггер 7 в положении, обеспечиваюш,ем открытое состояние связанного с ним ключа 8. Через него осуш,естБляется заполнение счетчика 4 импульсами с Г 9 счетеоом ных импульсов. Частота генерации Г 9 находится в прямой зависимости от т-ры окружающей среды. Это обеспечивается включением во времязадающую цепь Г 9 термочувствительного элемента 11. С выхода Г 2 эл. импульс поступает на электроакустический преобразователь (ЭАП) 5. Он излучает в С периодически акустические сигналы. Отраженные от С сигналы возвращаются в ЭАП 5 и преобразуются в эл. импульсы . Усиленные и продетектированные блоком 6 усиления сигналы поступают на второй вход триггера 7, который, закрывая ключ 8, отключает счетчик 4. На цифровом индикаторе 10 с той же периодичностью появляются отсчеты-, характеризующие расстояние от ЭАП 5 до места нарушения. Путем последовательного увеличения длительности задержки измеряют рассто яния до всех нарушев{ий в С. Отсутствие на индикаторе 10 отсчетов свидетельствует о регистрации расстояния до забоя С. Ее глубина определяется по измеренным параметрам аналитически. 2 ил. f 2SOMKC N5 СО О5 ;& СХ) Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (дц 4 Е 21 В 47 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

250мкс иг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3824817/22-03 (22) 17.12.84 (46) 23.02.87. Бюл. № 7 (72) Л. Ф. Таракановский и В. И. Косолобов (53) 622.441.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1099063, кл. Е 21 В 47/04, 1982. (54) УСТРОЯ СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЛУБИНЫ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к области исследования технологических скважин (С) в горнодобывающей промышленности. С целью повышения точности измерений глубины С устр-во снабжено генератором (Г) тактовых импульсов и блоком 3 регулируемой задержки. При включенном питании Г 1 запускает в работу Г 2 зондирующих импульсов, счетчик импульсов 4 и блок 3. Выходной импульс блока 3 удерживает симметричный триггер 7 в положении, обеспечивающем открытое состояние связанного с ним ключа 8. Через него осуществляется заполнение счетчика 4 импульсами с Г 9 счет.Д0,„1291698 А1 ных импульсов. Частота генерации Г 9 находится в прямой зависимости от т-ры окружающей среды. Это обеспечивается включением во времязадающую цепь Г 9 термочувствительного элемента 1 I. С выхода

Г 2 эл. импульс поступает на электроакустический преобразователь (ЭАП) 5. Он излучает в С периодически акустические сигналы.

Отраженные от С сигналы возвращаются в ЭАП 5 и преобразуются в эл. импульсы. Усиленные и продетектированные блоком

6 усиления сигналы поступают на второй вход триггера 7, который, закрывая ключ 8, отключает счетчик 4. На цифровом индикаторе 10 с той же периодичностью появляются отсчеты; характеризующие расстояние от ЭАП 5 до места нарушения. Путем последовательного увеличения длительности задержки измеряют расстояния до всех нарушений в С. Отсутствие на индикаторе 10 отсчетов свидетельствует о регистрации расстояния до забоя С. Ее глубина определяется по измеренным параметрам аналитически. 2 ил.

1291698

55

Изобретение относится к исследованиям скважин и предназначено для измерения глубины технологических скважин в горнодобывающей промышленности:

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы электрических сигналов на выходах отдельных блоков устройства.

Устройство для измерения глубины скважин содержит генератор 1 тактовых импульсов, связанный с генератором 2 зондирующих импульсов, блоком 3 регулируемой задержки и счетчиком 4, электроакустический преобразователь 5, блок 6 усиления, симметричный триггер 7 и ключ 8, генератор

9 счетных импульсов, цифровой индикатор

10, термочувствительный элемент 11, блок питания (не показан). Устройство для измерения глубины скважины конструктивно состоит из двух частей: излучателя-приемника и приборной части, связанных между собой кабелем. Излучатель-приемник содержит электроакустический преобразователь с конусной насадкой и термочувствительный элемент 11, размещенный на передней части конусной насадки.

Блок 3 регулируемой задержки выполнен на основе заторможенного мультивибратора, причем регулировка длительности задержки производится потенциометром.

Импульсы с генератора 1 подаются на вход блока 3, а выходные импульсы задержки регулируемой длительности с его выхода подаются на один из установочных входов триггера 7, задерживая возможность его срабатывания (и устройства в целом) под действием импульсов, поступающих с блока 6 усиления на второй установочный вход триггера 7, на время действия импульса задержки.

Генератор 9 счетных импульсов выполнен в виде мультивибратора, частота генерации которого зависит от температуры воздуха в скважине. Эта зависимость обеспечивается путем включения во времязадающую цепь генератора 9 термочувствительного элемента (термистора) 11. Счетные импульсы с выхода генератора 9 подаются на сигнальный вход кл юч а 8.

Устройство работает следующим образом.

Излучатель-приемник устанавливают в устье скважины таким образом, что его конусная насадка закрывает скважину, а термочувствительный элемент 11 оказывается размещенным внутри скважины, и включают питание.

Генератор 1 тактовых импульсов вырабатывает импульс 12 (фиг.. 2), который устанавливает счетчик 4 импульсов в исходное состояние. Импульс 12 поступает также на блок 3 регулируемой задержки и запускает его. В результате на выходе этого блока вырабатывается импульс 13, который удер5

f0

40 живает триггер 7 в положении, обеспечивающем открытое состояние связанного с ним ключа 8. При этом счетчик 4 начинает заполняться импульсами 14, поступающими с генератора 9 счетных импульсов. Кроме того, импульс 12 запускает генератор 2 зондирующих импульсов, с выхода которого электрический импульс поступает на электроакустический преобразователь 5, где он преобразуется в акустический сигнал, распространяющийся вдоль скважины. Отразившись от места нарушения, которое может быть в скважине, или от забоя, акустические сигналы возвращаются к электроакустическому преобразователю 5, где преобразуются в электрические импульсы соответственно 15 и 16.

Далее усиленные и продетектированные блоком 6 усиления сигналы 16 и 17 поступают на второй вход триггера 7, который срабатывает от импульса 16, пришедшего первым после окончания действия импульса

12 задержки, приложенного к первому входу триггера 7.

После срабатывания триггера 7 ключ 8 закрывается, и поступление счетных импульсов 18 на счетчик 4 прекращается. Число, полученное на цифровом индикаторе 10, характеризует расстояние от электроакустического преобразователя до места нарушения. Установив потенциометром длительность импульса задержки, превосходящей время распространения акустического импульса от электроакустического преобразователя 5 до места нарушения и обратно, получают на цифровом индикаторе IO расстояние до забоя скважины.

Измеренная глубина скважины определяется соотношением где L — глубина скважины, м;

V — скорость распространения звука в скважине, м/с;

7 — время распространения акустического сигнала от излучателя-приемника до забоя и обратно, с.

С учетом того, что скорость распространения звука в воздухе определяется соотношением

V= Vo+nt, где Vo — скорость распространения звука в воздухе при 0 С, м/с; а — температурный коэффициент, м.с. град

t — температура воздуха в скважине С, где n — число импульсов, полученное на цифровом индикаторе; — интервал времени между счетными импульсами, с;

1 — частота следования счетных импульсов, Гц, 1291698 (2) где

f = t(Vo+Ы). (4) 25

ФОря алла и:юГ)/7е г .чи соотношение (1) приобретает вид

L= (Vo+at)-n > — — Кп, К=- у-(Го+а!), откуда

f =<(Vo+nt) (3) х

Для того, чтобы полученное на индикаторе цифровое значение соответствовало измеренному расстоянию в метрах, необходимо выполнить условие: К=1. Тогда соотношение (3) приобретает вид

Подставив в соотношение (4) значения

Vo и сс, получаем зависимость частоты генератора счетных импульсов от температуры t, соблюдение которой исключает влияние изменений температуры воздуха в скважине на точность измерений

f 16550+29,5 t.

Устройство работоспособно в скважинах и трубах диаметром от 50 до 140 мм и глубиной до 70 м. Точность измерений 8—

10 см. Измерения производятся в следующем порядке. Ручки управления устанавливают в такое положение, что блок 3 регулируемой задержки вырабатывает импульсы 13 минимальной длительности, а блок 6 усиления имеет максимальное усиление.

Электроакутический преобразователь 5 начинает излучать в скважину с периодом

0,6 с акустические сигналы, и на цифровом индикаторе 10 с такой же периодичностью появляются отсчеты, характеризующие расстояние до ближайшего нарушения в скважине или, при их отсутствии, до забоя скважины. Значение измеряемого расстояния в первых циклах измерений может несколько изменяться, что свидетельствует о том, что температура термочувствительного элемента еще не уравнялась с тем пературой воздуха в скважине. Однако через несколько секунд значение измеряемого расстояния стабилизируется, а это значит, что оно свободно от температурных погрешностей.

15

Далее ручкой управления блока регулируемой задержки увеличивают длительность импульса 13 до тех пор, пока на цифровом индикаторе 10 не появится новый отсчет, характеризующий расстояние до второго нарушения ствола скважины. Указанные операции продолжают до тех пор, пока на цифровом индикаторе 10 не прекратится появление отсчетов (на цифровом индикаторе виден непрерывный счет импульсов) . Это свидетельствует о том, что последнее из измеренных расстояний является расстоянием до забоя скважины. Далее хкaçëníûå измерения могут быть проведены 1поито1чны) при уменьшенных коэффициентах уги.:ения блока 6 усиления. 11ри : (). . иь. и и, IBется меньшее количес: но ипруll си. и менее значительныс из них ос1пкп ся с-;;1 меченными.

Таким образом, исиоль ова1 ие устройства позволяет производить ис только измерения глхбины скважин, но и выявлять нарушения стволов скважин и " p,»èокой точностью измспя1t> расстояния л; M(и этих нарушении.

Устройство для измореt ия .л бины скважин, содержащее электроаку t ический преобразователь, вход которого подключен к выходу генератора зондирующих импульсов, а выход через последовательно соединенные блок усиления, симметричный триггер и ключ — к счетному входу счетчика импульсов, выход которого соединен с цифровыч индикатором, и генератор счетных импульсов, подключенный к сигнальному входу клк ча, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, о«о снабжено генератором тактовых импульсов и блоком регулируемой задержки, причем выход генсратора тактовых импульсов соединен с запускающим входом генератора зондирующих импульсов, установочным входом счетчика импульсов и входом блока регулируемой задержки, выход последнего подключен к установочному входу симметричного триггера, а генератор счетных импульсов выполнен термозависимым, с термочувствительным элементом, включенным во времязадающую цепь генератора.

1291698, Составитель В. Булыгин

Редактор О. Бугир Техред И. Верес Корректор М. Пожо

3aказ 213 34 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

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