Каротажный подъемник

 

Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель - повышение . точности поддержания и плавности регулирования заданной скорости движения скважинного прибора. Подъемник содержит гидронасос (ГН) t перемен- . ной производительности с поворотным корпусом, связанный с приводным двигателем 2 и гидромотором 3, соединенным с барабаном 4. Подъемник также содержит $сабель 5 со скважинным прибором 6, блок 7 управления, включающий пульт 8 управления и датчик 9 глубины и скорости, Последний подключен к первому входу блока СО 4аь 4: 00 о 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа)УБЛИК (19) (И) й4Е 2! В 4700

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4137394/22-03 (22) 24.10.86 (46) 30.12.88. Бюл. )S 48 (71) Гомельское специальное конструкторско-технологическое бюро сейсмической техники с опытным производством (72) А.Г.Асан-Джалалов, Н.И.Давиденко, А.И.Плясунов и К.В.Островский (53) 622.241.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 868055, кл. Е 2t В.47/00, f979.

Октябрьский Г. Разработка каротажного подъемника типа ПК-2Г с гидроприводом — Научно-исследователь» ский отчет ВНИИГИС Ф Б818373, 1979, с. 47-60. (54) KAPOTAKHMA ПОДЪЕМНИК (57) Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель — повышение точности поддержания и плавности регулирования заданной скорости движения скважиннаго прибора. Подъемник содержит гидронасос (ГН) 1 перемен, ной производительности с поворотным корпусом, связанный с приводным двигателем 2 и гидромотором 3, соединенным с барабаном 4. Подъемник также содержит кабель 5 со скважинным прибором 6, блок 7 управления, включающий пульт 8 управления и датчик 9 глубины и скорости, Последний подключен к первому входу блока g

1448034

10 контроля глубины и скорости.

Подъемник имеет датчик 11 положения поворотного корпуса гндронасоса, микроконтроллер 12 с буферным блоком 13, электродвигатель 14 с усилителем 15 мощности и редуктором 16. Подъемник также имеет генераторы 17 и 18 импульсов, элементы И 19, 20, 22, 23, элементы ИЛИ 21, 24. Линейное движение кабеля 5 преобразуется во вращательное движение датчика 9, инфорИзобретение относится к промысловой геофизике, в частности к устройствам для спуска и подъема скважинных приборов.

Цель изобретения — повышение точности поддержания и плавности регулирования заданной скорости движения скважинного прибора.

На фиг. 1 изображена структурная 10 схема каротажного подъемника; на фиг.2 и фиг.3 — алгоритм påãóëèðîâàния скорости движения скважинного прибора °

Каротажный подъемник содержит гид- 1 ронасос 1 переменной производительности с поворотным корпусом, приводной двигатель 2, гидромотор 3, вал которого механически связан с барабаном 4, на который намотан каротаж- 20 ный кабель 5 со скважинным прибором

6 и блок 7 управления. Блок 7 управления включает пульт 8 управления, датчик 9 глубины и скорости, выход которого связан с первым входом бло- 25 ка 10 контроля глубины и скорости, датчик 1 1 положения поворотного корпуса гидронасоса, микроконтроллер 12 с буферным блоком 13, электродвигатель 14 с усилителем 15 мощности, 30 редуктор 16, первый 17 и второй 18 генераторы импульсов, первый 19 и второй 20 элементы И, первый элемент

ИЛИ 21, третий 22 и четвертый 23 элементы И, второй элемент ИЛИ 24.

Выход второго элемента ИЛИ 24 подключен к входу усилителя 15 мощности, первый в*од второго элемента ИЛИ 24 связан с выходом третьего элемента мация о глубине поступает в микроконтроллер 12, При достижении заданного значения скорости на данной глубине погружения прибора на микроконтроллере появится сигнал, равный нулю, При этом электродвигатель 14 остановится. Угол наклона корпуса в этот момент задает производительность ГН i которая обеспечивает заданную скорость движению кабеля 5.

3 ил.

И 22, второй вход второго элемента

ИЛИ 24 связан с выходом четвертого элемента И 23, вторые входы третьего 22 и четвертого 23 элементов И связаны с выходом первого элемента

ИЛИ 21, первые входы третьего 22 и четвертого 23 элементов И подключены к третьему и четвертому информационным выходам буферного блока 13 микроконтроллера 12 первый вход первого элемента ИЛИ 21 связан с выходом первого элемента И 19, второй вход первого элемента ИЛИ 21 связан с выходом второго элемента И 20, первый вход которого подключен к выходу второго генератора 18 импульсов, второй вход второго элемента И 20 подключен к второму информационному выходу буферного блока 13 микроконтроллера 12, первый вход первого элемента И 19 подключен к выходу первого генератора 17 импульсов, второй вход первого элемента И 19 связан с первым информационным выходом буферного блока 13 микроконтроллера 12, третьи входы первого 19 и второго 20 элементов И связаны с пятым информационным выходом буферного блока 13.

Выход датчика 11 положения поворотного корпуса гидрснасоса под,ключен к второму входу блока 10 контроля глубины и скорости, выход которого через буферный блок 13 связан с шиной данных микроконтроллера 12. Микроконтроллер 12 содержит центральный процессорный элемент (ЦПЗ), программируемый контроллер прерываний (ПКП), таймер, оперативз

144 ное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферные элементы и согласующую логику (не показаны).

Блок 10 контроля глубины и скорости состоит из преобразователя аналог-код и дешифратора-формирователя, в качестве которого используется постоянный запоминающий блок (не показаны).

Каротажный подъемник работает следующим образом.

При подготовке блока 7 управления каротажным подъемником к работе дав« ление в гидросистеме подъемника отсутствует.

Информация о положении поворотного корпуса гидронасоса 1 снимается с датчика 11 положения поворотного корпуса и поступает на вход блока 10 контроля глубины и скорости. Цифровая информация с блока 10 через буферный блок 13 по шине данных поступает в микроконтроллер 12 °

Микроконтроллер 12 в системе управления каротажным подъемником функционирует следующим образом.

После включения питания начинает выполняться программа, записанная в

ПЗУ с нулевого адреса. Согласно этой программы производится подготовка системы управления каротажным подьемником к работе (программируется контроллер прерываний и таймер, подготавливается ОЗУ). Далее производится анализ состояния системы управления и установка поворотного корпуса гидронасоса 1 в ноль. После этого таймер вырабатывает импульсы, соответствующие шагу дискретизации по времени, которые поступают на вход контроллера прерываний. Эти сигналы определяют моменты времени для выработки сигналов управления электродвигателем 14.

Занесение зависимости скорости от глубины в ОЗУ также производится по сигналу, подающемуся на вход ПКП.

Записанная в ПЗУ микроконтроллера 12 программа соответствует представленному алгоритму регулирования скорости (фиг.2 и фиг.3). Функционирование микроконтроллера 12 в режиме регулирования скорости в зависимости от глубины происходит следующим образом.

После включения питания производится анализ исходного состояния

8034

4 всех систем каротажнаго подъемника. !

Если поворотный корпус гидронасоса 1 находится не в нуле, то с помощью электродвигателя 14 он возвращается в среднее положение. При этом расход гидронасоса 1 равен нулю и барабан

4 с кабелем 5 не вращается.

После прихода запускающего сигнала

10 производится определение соответствия текущей глубины участку глубины с заданной скоростью. После этого производится регулирование скорости, Вычисляется величина рассогласова15 ния между текущей скоростью 7 и заданной cK0p0cTblo V > > равная

gV=V-7

Для того, чтобы определить с каким ускорением производить регулирование, определяется разница между 67 и заранее заданной, зависящей от колебательных свойств системы, порого25 вой величины Ь 7

Таких пороговых величин может быть несколько.

З0 В зависимости от знака hhV определяется скорость движения поворотного корпуса гидронасоса и ускорение движения. Знак 5V определяет направление движения поворотного корпуса.

После этого определяется разность

35 между b.ЬU и скоростью, определяющей зону нечувствительности:

h bV -ааЧ„„,, В зависимости от знака этой величины на электродвигатель 14 подается последовательность управляющих сигналов либо для регулирования скорости с малым ускорением, либо для прекра4> щения процесса регулирования.

Данный процесс повторяется в каждый временный такт работы устройства.

Численно он составляет 10 мс.

В зависимости от абсолютной величины отклонения поворотного корпуса гидронасоса 1 и знака отклонения микроконтроллер 12 вырабатывает управляющие сигналы, которые по шине данных через буферный блок 13 поступают на вторые входы первого 19 и второго

20 элементов И.

Генераторы 17 и 18 импульсов служат для формирования импульсных последовательностей, которые определяют

8034

55

5 144 две скорости вращения электродвигателя 14,, Необходимая скорость вращеf ния вала электродвигателя 14 задается управляющими сигналами с первого и второго информационных выходов буферного блока 13.

Направление вращения вала электродвигателя 14 задается управляющими сигналами, которые поступают на вторые входы третьего 22 и четвертого

23 элементов И с третьего и четвертого информационных выходов буферного блока 13.

Импульсная последовательность с выхода первого 17 или второго 18 генераторов импульсов поступает на усилитель 15 мощности, усиленный сигнал с которого поступает на обмотки электродвигателя 14. Вал электродвигателя 14 через редуктор 16 кинематически связан с поворотным корпусом гидронасоса 1. Таким образом, вращение вала электродвигателя 14 меняет наклон поворотного корпуса гидронасоса 1.

Величина подачи рабочей жидкости в гидросистеме каротажного подъемника зависит от угла наклона поворотного корпуса гидронасоса 1.

Гидравлический сервомеханизм гидронасос 1 — гидродвигатель 3 предназначен для управления вращательным движением барабана 4.

Сервомеханизм состоит из гидронасоса 1 с переменной производительностью, приводящегося во вращение приводным двигателем 2 с постоянной скоростью, и из гидромотора 3, кинематически соединенного с барабаном 4.

Направление и величина расхода на выходе гидронасоса 1 регулируется в данном случае изменением наклона поворотного корпуса гидронасоса 1. Посредством гидромотора 3 расход и давление рабочей жидкости преобразуется в скорость вращения и момент на выходном валу гидромотора 3, который связан с барабаном 4. При прохождении поворотным корпусом гидронасоса 1 нейтрального положения направление потока рабочей жидкости в гидросистеме подъемника меняет направление, т.е. происходит реверс подачи рабочей жидкости, а это, в свою очередь, ведет к изменению направления вращения бар;:бана 4 с кабелем 5.

После того, как электродвигатель

14 возвращает поворотный корпус гидронасоса 1 в среднее положение, в гидросистеме каротажного подъемника поднимается давление, т.е. каротажный подъемник готов к выполнению спуско-подъемных операций.

Перед проведением каротажных работ приблизительно известны глубины скважин, представляющие опасность аварийной остановки скважинного прибора.

Такими значениями глубины являются забой и устье скважины, нижний конец обсадной колонны и т.д.

Кроме того, оператору подъемника известна программа проведения спуска и подъема скважинного прибора для выполнения каротажных работ. Поэтому перед началом спуско-подъемных операций с пульта управления в оперативно-запоминающее устройство микроконтроллера 12 заносятся параметры программы движения каротажного прибора в скважине, т ° е, величины скоростей и глубин.

Спуск скважинного прибора в автоматическом режиме начинается с MR лой скоростью. Вращение вала электродвигателя 14 через редуктор 16 изменяет наклон поворотного корпуса гидронасоса 1, что ведет к изменению производительности гидронасоса. Изменение производительности гидронасоса, в свою очередь, ведет к изменению количества оборотов гидромотора 3, вал которого связан с барабаном 4 лебедки подъемника, Линейное движение кабеля 5 преобразуется во вращательное движение датчика 9 глубины и скорости, который конструктивно выполнен в виде сельсин-датчика. Датчик 9 глубины и скорости одновременно является и датчиком направления движения кабеля, Информация о глубине, скорости и направлении движения кабеля 5 по шине данных поступает в микроконтроллер 12, где она анализируется, сравнивается с заданными и предельными значениями параметров, на основании чего формируются необходимые сигналы управления и регулирования.

При достижении заданного значения скорости кабеля 5 на данной глубине погружения скважинного прибора сигнал рассогласования, вырабатываемый микроконтроллером 12, становится

7 14480 равным нулю, что ведет к формированию управляющего сигнала на пятом информационном выходе буферного блока 13 микроконтроллера 12.

Появление этого сигнала ведет к останову электродвигателя 14, Угол наклона поворотного корпуса гидронасоса 1 в момент останова электродвигателя 14 задает производитель- 1О ность гидронасоса 1, которая обеспечивает заданную скорость движения каротажного кабеля 5.

После окончания проведения ка- 15 ротажных работ давление в гидросистеме каротажного подъемника сбрасывается.

Электродвигатель 14 через редуктор 16 возвращает поворотный корпус 2п гидронасоса 1 в среднее положение.

Это делается для предотвращения гидравлического удара в гидросистеме подъемника в момент последующего поднятия давления. 25

Формула из обретения

Каротажный подъемник, содержащий гидронасос переменной производитель- 30 ности с поворотным корпусом, связанный с приводным двигателем и гидромотором, соединенным с барабаном, кабель со скважинным прибором, блок управления, включающий пульт управле- З5 ния и датчик глубины и скорости, подключенный к первому входу блока контроля глубины и скорости, о тл и ч а ю шийся что, с целью повышения точности поддержания и 40

34

Я плавности регулирования заданной скорости движения скважинного прибора, он снабжен датчиком положения поворотного корпуса гидронасоса, микроконтроллер с буферным блоком, электродвигателем с усилителем мощности и редуктором, первым и вторым генераторами импульсов, первым, вторым, третьим и четвертым элементами И, первым и вторым элементами ИЛИ, причем датчик положения поворотного корпуса гидронасоса подключен к второму входу блока контроля глубины и скорости, выход которого соединен с пультом управления и микроконтроллером через буферный блок, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к второму входу первого элемента И и второму входу второго элемента И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторьм генераторами импульсов, третьи входы подключены к пятому информационному выходу буферного блока, выходы первого и второго элемента И соединены через первый элемент ИЛИ с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к третьему и четвертому .информационньм выходам буферного блока, выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с входом усилителя мощности, выход которого подключен к электродвигателю, связанному через редуктор с гидронасосом переменной производительности с поворотньм корпусом.!

448034

Составитель А.Рыбаков

Техред И,Дидык Корректор Г,Решетник

Редактор А.Ревин

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

Заказ 6820/37 Тирах 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

133035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Ю