Устройство для измерения глубины скважины

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, к устройствам для измерения глубины нахождения скважинного прибора. Цель изобретения - повышение точности измерения глубины. Устройство содержит блок 1 определения направления движения, регистр 2 коррекции, двоично-десятичный счетчик 3, элемент 4 сравнения, элемент 5 ИЛИ, триггер 6, датчик 7 корректирующих меток, двоичные счетчики (ДС) 8 и 16, задатчик 9 кода, двоичный делитель 10, элементы И 11, 17, вычитающий счетчик 12, датчик 13 импульсов квантования по глубине, кольцевой счетчик (КС) 14, десятичный счетчик 15, цифровой компаратор 18. Перед началом работы в ДС 8 записывается число п из задатчика 9 кода, которое поступает на вход КС 14. Част тота следования импульсов с выхода КС 14 в п раз меньше частоты следования импульсов с датчика 13. Счетчик 3 отображает глубину. Из регистра 2 коррекции в две мпадшие декады счетчика 3 записывается число Z, соотватствукяцее расстоянию от точки измерения до первой магнитной метки на кабеле. В момент сравнения Z с кодом на выходе счетчика 3 элемент 4 „ сравнения устанавливает счетчик 15 S в ноль. Электронная схема отрабатывает сигналы с датчика 13 и датчика 7 корректирующих меток с целью записи в ДС 8 корректирующего кода . Повышение точности определения глубины осуществляется за счет ступенчатой коррекции показаний счетчика 3 независимо от знака изменения погрешности . Ложные магнитные метки не приводят к сбою режима периодической коррекции счетчика 3. 2 шт. (Л 4 bo N9 Ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (sl) 4 Е 21 В 47/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ("

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ fjj, H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4iMyy;g (21) 4179109/22-03 (22) 12.01.87 (46) 23,10.88. Бюл. М - 39 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро геофизической техники (72) В.А.Добрускин, 10.Н.Савостьянов и В.К.Смирнов (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 791960, кл. Е 21 В 47/04, 1978; (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ

СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, .к устройствам для измерения глубины нахождения скважинного прибора. Цель изобретения — повышение точности измерения глубины. Устройство содержит блок

1 определения направления движения, регистр 2 коррекции, двоично-десятичный счетчик 3, элемент 4 сравнения, элемент 5 ИЛИ, триггер Ь, датчик 7 корректирующих меток, двоичные счетчики (ДС) 8 и 16, задатчик 9 кода, двоичный делитель 10, элементы И 11, 17, вычитающий счетчик 12, датчик 13

„,З0„„3432203 А 1 импульсов квантования по глубине, кольцевой счетчик (КС) 14, десятичный счетчик 15, цифровой компаратор 18.

Перед началом работы в ДС 8 записывается число и из задатчика 9 кода, которое поступает на вход КС 14. Час-, тота следования импульсов с выхода

КС 14 в п раз меньше частоты следования импульсов с датчика 13 ° Счетчик 3 отображает глубину. Из регистра 2 коррекции в две младшие декады счетчика 3 записывается число Z, со- . отв тствующее расстоянию от точки измерения до первой магнитной метки на кабеле. В момент сравнения Z c кодом на выходе счетчика 3 элемент 4 сравнения устанавливает счетчик 15 Ж в ноль. Электронная схема отрабатыва- уу ет сигналы с датчика 13 и датчика 7 корректирующих меток с целью записи С в ДС 8 корректирующего кода +4п. Повышение точности определения глубины ф осуществляется за счет ступенчатой коррекции показаний счетчика 3 независимо от знака изменения погрешнос- ф» ти. Ложные магнитные метки не приводят к сбою режима периодической кор- ф рекции счетчика 3. 2 ип. ©

1432203

Изобретение относится к области: геофизических исследований скважин, в частности к устройствам для измерения глубины нахождения скнажинного прибора при каротаже.

Целью изобретения является повью ение точности измерения глубины скважины.

На фиг. 1 представлена функциональ- 1ð ная схема устройства; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для измерения глубины скважины содержит блок 1 определения направления движения и регистр 2 кор- l5 рекции, соединенные с двоично-десятичным счетчиком 3, выходы двух младших декад которого подключены к первым выходам элемента 4 сравнения, выход которого подключен к первым вхо- )p дам элемента ИЛИ 5 и триггера 6, а второй вход соединен с выходами триггистра 2 коррекции. Второй вход триггера 6 соединен с вторым входом эле- мента ИЛИ 5 и с выходом датчика 7 25 корректирующих меток. Вьгход триггера

6 подключен к входу определения направления счета второго двоичного счетчика 8, информационные входы которого соединены с задатчиком 9 кода. 3р

Счетный вход второго двоичного счетчика 8 подключен к выходу двоичного делителя 10, вход которого соединен с выходом второго элемента И 11 и со счетным входом вычитающего счетчика

12, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 11, первый вход которого подключен к выходу датчика 13 импульсов квантования по глубине и к счетным входам кольцевого счетчика 14, десятичного счетчика 15 и первого двоичного счетчика

16. Выход элемента ИЛИ 5 соединен с входом установки деСятичного счетчика 15, первый вьгход которого подклю- 45 чен к второму входу первого элемента И 17, первый вход которого соединен с выходом цифрового компаратора

18, а выход — с входом установки вычитающего счетчика 12, информационные входы которого соединены с входами цифрового компаратора 18 и с выходами первого двоичного счетчика 16, вход установки которого подключен к второму выходу десятичного счетчика 15, третий выход которого соединен с входом блокировки счета десятичного счетчика 15. Выходы второго десяичного счетчика подключены к информационным входам 19 кольцевого счетчика 14, выход .которого соединен с счетным входом дноично-десятичного счетчика 3 и с входом установки кольцевого счетчика 14.

На фиг.2 диаграммы обозначены следующим образом:

20 — импульсы на выходе элемента

4 сравнения;

21 — импульсы с выхода датчика 7 корректирующих меток;

22 — импульсы на выходе элемента ИЛИ 5;

23 — импульсы, формируемые на первом выходе десятичного счетчика 15, 24 - импульсы на втором выходе десятичного счетчика 15;

25 - цифровой код, формируемый на выходах первого двоичного счетчика 16, 26 — корректирующие пачки имп ул ьсов, формируемые на выходе двоичного делителя 10;

27 — импульсный .сигнал на выходе триггера 6, 28 — число, формируемое на выходе второго двоичного счетчика 8, :

29 — числовой код, формируемый в кольцевом счетчике 14;

30 — последовательность импульсов, формируемая на кольцевом счетчике 14.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы во второй, двоичный счетчик 8 переписывается число п из задатчика 9 кода. В результате на выходах второго двоичного счетчика 8 и на информационных входах

19 кольцевого счетчика 14 также уста1 новится число п. В процессе работы на счетнЫй вход кольцевого счетчика

14 непрерывно поступают импульсы с датчика. 13 импульсов кнантонания по глубине. Частота следования импульсон на выходе датчика 13 импульсов квайтования по глубине пропорциональна скорости движения кабеля. В моменты формирования на выходах кольцевого счетчика 14 в процессе счета чисел, равных нулю (диаграмма 29), на его выходе переноса формируются импульсы

30, под действием которых в счетчик

14 периодически устанавливается число и. При этом частота следонания импульсов с выхода кольцевого счетчика 14 равна f

1432203

Q.

Г

kc где f — частота следования импульсов с naT !xR t3 импульсов кван- 5 тования ло глубине.

Параметры датчика 13 импульсов квантования по глубине и число и выбираются так, чтобы частота следования импульсов f ñîîòâåòñòâîBàëà ша- fp

ry квантования по глубине О, 1 м. При движении кабеля вверх или вниз в зависимости от сигнала, поступающего с блока 1 определения направления движения, на выходах двоично-десятич- !5 ного счетчика 3 формируется число, определяющее глубину нахождения скважинного прибора с точностью до О, 1 м.

Перед началом проведения каротажных исследований скважины в две млад- щ шие декады двоично-десятичного счетчика 3 из регистра 2 коррекции записывается число 7,, которому соответствует расстояние от измерительной точки скважинного прибора до первой 25 магнитной метки на кабеле. Число Z из регистра 2 коррекции поступает на вторые входы элемента 4 сравнения, на первые входы которого поступает текущее значение цифрового кода с вы- 3О ходов двух младших декад двоично-десятичного счетчика 3. В моменты времени, когда текущее значение цифрового кода с выходов двоично-десятичного счетчика 3 сравнивается с цифровым кодом числа Z ка выходе элемента 4 сравнения вырабатываются импульсы 20, которые через элемент ИЛИ 5 поступают на вход установки десятичного счетчика 15. Также через второй 4О вход элемента ИЛИ 5 на вход установки десятичного счетчика 15 поступают импульсы 21 с выхода датчика 7 корректирующих меток. В результате, в моменты формирования импульсов 22 45 на выходе элемента ИЛИ 5 на всех выходах десятичного счетчика 15 установится логический ноль. При поступлении на счетный вход десятичного счетчика 15 очередного импульса с датчика 13 импульсов квантования по глубине на его первом выходе установится уровень логической единицы (диаграмма 23), который поступает на второй вход первого элемента И 17 ° 55

На первый вход первого элемента И 17 поступает уровень логической единицы с выхода цифрового компаратора 18 в том случае, когда цифровой код на выходах первого двоичного счетчика

16, на информационных входах вычитающего счетчика 12 и на одних входах цифрового компаратора 18 меньше числа, установленного на других входах компаратора 18. Данное число предназначено для определения тех временных интервалов t < — t<, Э

Ебу tT-ts между импульсами с датчика 7 корректирующих меток и импульсами c: выхода элемента 4 сравнения, которые определяют погрешность измерения глубины скважины двоично-десятичным счетчиком 3 по отношению к корректирующим магнитным меткам. Это число выбирается, исходя из максимально возможной погрешности счета двоично-десятичного счетчика 3 по отношению к магнитным меткам, выраженной в количестве шагов квантования по глубине. Таким образом, когда в момент образования импульса 23 на первом выходе десятичного счетчика

15, на выходе цифрового компаратора

18 присутствует уровень логической единицы, на выходе первого элемента

И 17 и на установочном входе вычита ющего счетчика 12 сформируется импульс, под действием которого в вычи- тающем счетчике 12 установится числовой код, сформированный к моментам времени t<, t4, t6, t> на выходе первого двоичного счетчика 16. При этом на выходе переноса вычитающего счетчика 12 установится уровень логической единицы, разрешающий прохождение импульсов с выхода датчика 13 импульсов квантования по глубине на.счетный вход вычитающего счетчика 12 через второй элемент И 11, после чего числовой код вычитающего счетчика 12 считывается до нуля. В результате на выходе переноса вычитающего счетчика 12 сформируется уровень логического нуля, запрещающий поступление импульсов с датчика 13 импульсов квантования по глубине на вход вычитающего счетчика 12.

При поступлении на счетный вход десятичного счетчика 15 следующих двух импульсов с выхода датчика 13 импульсов квантования по глубине сначала сформируется импульс 24 на втором выходе десятичного счетчика

15, под действием которого первый двоичный счетчик 16 установится в ноль. Затем сформируется импульс на третьем выходе десятичного счетчика

1432203

15 и поступит на вход блокировки. В результате этого данное состояние десятичного счетчика 15 сохранится до момента поступления на вход установки следующего импульса 22 с выхода элемента ИЛИ 5.

С момента поступления импульса с выхода первого элемента И 17 на вход установки вычитающего счетчика 12 на 19 выходе второго элемента И 11 формируется пачка импульсов 26, которая через двоичный делитель 10 поступает на счетный вход второго двоичного счетчика 8. Количество импульсов в данной пачке равно

М

Дп = —, К где M — число, сформированное на выходе первого двоичного счетчика 16 в моменты t<, t4, t формирования импульса на первом выходе десятичного счетчика 15, которое определяет погрешность измерения глубины скважины двоично-десятичным счетчиком 3;

К вЂ” коэффициент деления двоичного делителя 10.

Направление счета второго двоичного счетчика 8 определяется логическим уровнем 27, формируемым на выходе триггера 6. При поступлении на первый вход триггера 6 импульса 20 с вы,хода элемента 4 сравнения на его вы- 35 ходе установится логическая единица.

Логический ноль установится на выходе триггера 6, когда на второй его вход поступит сигнал 21 с датчика 7 корректирующих меток. Поэтому направ40 ление счета второго двоичного счетчика 8 определяется в зависимости от

1 того, какой из двух импульсов поступит на вход триггера 6 непосредственно перед началом формирования коррек- " тирующей пачки импульсов 26 на выходе двоичного делителя 10. Если перед началом формирования пачки импульсов 26 на вход триггера 6 поступит сигнал с датчика 7 корректирующих меток, то 5Î это будет означать замедленный темп счета двоично-десятичного счетчика 3.

l0 по отношению к частоте следования корректирующих магнитных меток. -При этом на выходе триггера 6 и на входе 55 определения направления счета второго двоичного счетчика 8 формируется логический ноль, устанавливающий отрицательный режим счета второго двоичного счетчика 8. В результате цифровой код 28 на выходе второго двоичного счетчика 8 уменьшится на величину дп и составит значение п — дп.

Вследствие этого частота следования импульсов 30 на выходе кольцевого счетчика 14 увеличится, что приведет к уменьшению числа дп в последующем цикле коррекции. Число импульсов в корректирующей пачке дп пропорционально погрешности измерения глубины скважины, накопленной двоично-десятичным счетчиком 3 к моментам поступления импульсов 2 1 с датчика 7 корректирующих меток.

Более высокая точность определения глубины обеспечивается s устройстве благодаря ступенчатой коррекции показаний двоично-десятичного счетчика 3 независимо от знака изменения погрешности. Коррекция осуществляется в несколько ".òäïoâ, причем после каждого последующего этапа коррекции погрешность измерения к моменту поступления очередной магнитной метки постепенно уменьшается до величины, соответствующей шагу квантования по глубине двоично-десятичного счетчика 3-0, 1 и. По-тому при коррекции двоично-десятичного счетчика 3 отсутствует процесс постоянного накопления ошибки, вызванной временными и температурными погрешностями датчика 7 импульсов квантования rro глубине к моменту поступления магнитной метки, а следовательно, отсутствуют и резкие скачки в показании глубины двоично-десятичным счетчиком 3. Устройство имеет защиту от ложных меток, которая обусловлена как установкой числа Я на входах цифрового компаратора 18, задающего допустимый диапазон, в котором могут находиться временные интервалы 1 -1, г -С, -с, t -t между импульсами 20 и 21 с выходов элементов 4 сравнения и датчи.— ка 7 корректирующих меток, предназначенные для формирования корректирующих пачек импульсов 26 с выхода двоичного делителя 10, так и свойством ступенчатой коррекции показаний двоично-десятичного счетчика 3. Если при поступлении ложной магнитной метки образуется временной интервал между импульсами с выхода элемента 4 сравнения и датчика 7 корректирующих меток, который находится в диапазоне, 1432203 определяемом числом !rëãnínðÿ ступенчатой коррекции показания двоично-десяти ного счетчика 3 изменятся только лишь на вели чину.шага коррекции, который тем меньше, чем больше коэффициент деления двоичного делителя 10. Появление ложных магнитных меток не приводит к сбою режима периодической коррекции двоично-десятич-1О ного счетчика 3 независимо от их местоположения на каротажном кабеле относительно истинных магнитных меток.

Кроме того, устройство обладает расширенными функциональными возможностями благодаря тому, что в качестве датчика 13.импульсов квантования по глубине можно использовать датчик, частота следования импульсов на выходе которого пропорциональна не линей-20 ной скорости движения кабеля, а угловой скорости вращения барабана . При этом на выходе второго двоичного счетчика 8.формируется число К, которое функционально зависит от внешне- 25 го диаметра барабана с намотанным ка (7(2с)» N + D )и

К

Ь, з + д Tl

2С1к 1 т + о где а(У вЂ” погрешность преобразования датчика 13 импульсов кван- 3О тования по глубине; диаметр кабеля;

N ц — число слоев кабеля на бара- бане перед началом работы, D0 — диаметр барабана со смотан- 35 ным кабелем;

N — текущее значение числа слоев на барабане в процессе работы;

n — число, которое записывается 40 в задатчик 9 кода и выбирается в зависимости от числа слоев NH на барабане перед началом работы и от коэффициента передачи датчика 13 45 импульсов квантования по глубине.

Для обеспечения автоматической стабилизации линейной скорости движения кабеля посредством регулирования >О угловой скорости вращения барабана в системе задания угловой скорости необходимо учитывать величину, зависящую от изменения диаметра барабана в процессе работы. В качестве этой т величины используется число К.

Также при использовании для вращения барабана автоматизированного электропривода в качестве датчика

13 импульсов квантования по глубине применяется блок, состоящий из тахогенератора и преобразователя напряжение — частота. Кроме того, при использовании в качестве датчика 13 импульсов квантования по глубине датчика, преобразующего угловую скорость вращения барабана в частоту следования импульсов, на выходе кольцевого счетчика 14 формируются импульсы с частотой Г„, пропорциональной линейной скорости движения кабеля. Для получения информации о линейной скорости движения кабеля частота следования импульсов f:„ ïoäàåòñÿ на соответствующий индикатор (не показан).

Формула изобретения

Устройство для измерения глубины скважины, содержащее блок определения направления движения и регистр коррекции, подключенные соответственно к управляющему входу двоично-десятичного счетчика и входам двух его младших декад, выходы которых соединены с первыми входами элемента сравнения, выход которого подключен к первому входу триггера, датчик импульсов квантования по глубине, соединенный со счетным входом первого двоичного счетчика, датчик корректирующих меток, первый элемент И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вычитающим счетчиком, вторым элементом И, кольцевым счетчиком, цифровым компаратором, элементом ИЛИ, двоичным делителем, вторым двоичным счетчиком, задатчиком кода и десятичным счетчиком, причем выход элемента ИЛИ соединен с установочным входом десятичного счетчика, первый выход подключен к выходу элемента сравнения, второй вход соединен с выходом датчика корректирующих меток и вторым входом триггера, выход которого подключен к входу определения направления счета второго двоичного счетчика, информационные входы которого соединены с выходами задатчика кода, выходы подключены к информационным входам кольцевого счетчика, выход которого соединен с его входом установки и со счетным входом дво.тчно-десятичного счегчика, при этом счетный вход второго двоичного с « тчика соединен с выходом двоцчн го „- елителя, вход коio

1432203 тброго подключен к счетному входу вычитаюшего счетчика и к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом датчика импульсов

5 квантования по глубине и со счетным входом кольцевого счетчика, второй вход подключен к выходу вычитающего счетчика, информационные входы которого соединены с выходами первого двоичного счетчика и входами цифрового компаратора, выход которого под25

26 и

2В

Составитель А.Рыбаков

Техред М.Моргентал Корректор M.aàñêëüåâà

Редактор Л.Гратилло

Заказ

5402/26 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

N ,?I

У2

23

24 ключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом ннчитающего счетчика, второй вход подключен к первому выходу десятичного счетчика, второй выход которого соединен с входом установки первого двоичного счетчика, третий выход подключен к входу блокировки счета десятичного счетчика, а выходы регистра коррекции соединены с вторым входами элемента сравнения..