Способ калибровки скважинных механических измерительных систем, управляемых электроприводом, и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение достоверности калибровки за счет выявления деформации длинных плеч рычагов измерительной системы. Способ включает определение эталонной и реальной характеристик преобразования перемещения измерительных рычагов (ИР) механической системы в рабочем диапазоне измерений по величине перемещения штока электропривода. Последний установлен с возможностью управления положением ИР. Для этого производят после раскрытия ИР их закрытие. Измеряют фактическое положение истока электропривода, соответствующее уменьшению радиуса раскрытия каждого ИР до фиксированной величины. Сравнивают положение штока после закрытия ИР с эталонным. По результатам сравнения судят о наличии деформации длинных плеч. Устройство для осуществления способа имеет установленные на концах длинных плеч ИР толкатели. Последние при закрытии взаимодействуют с концевыми выключателями, установленными в корпусе устройства. Момент срабатывания выключателей при отсутствии деформации ИР соответствует заданному при наладке положению штока электропривода. При деформации это срабатывание происходит при положении штока, не лежащем в заданном интервале. Способ и устройство позволяют оперативно выявлять деформации ИР в скважинных условиях. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 Е 21 В 47/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

На фиг. 1 приведены эталонные и реальная характеристики, соответствующие рабочему диапазону раскрытия одного из измерительных рычагов; на фиг. 2 - калибровочнъЮ график для выявления деформаций длинных плеч рычагов при их закрытии; на фиг. 3—

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4326478/23-03 (22) 13.11.87 (46) 07.07.89. Бюл. 1(25 (71) Всесоюзный научно-исследователь" ский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытаний и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) 1 А. Арнополина, А. П. Загайнов, В. И. Макушев и A. А. Тышлер (53) 622.241 ° 6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1395821, кл. Е 21 В 47/08, 30. 03. 87. (54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ СКВАЖИННЫХ

МЕХАНИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ, УПРАВЛЯЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение достоверности калибровки за счет выявления деформации длинных плеч рычагов измерительной системы. Способ включает определение эталонной и реальной характеристик преобразования перемещения измерительных рычагов (ИР) механической системы в рабочем диапазоне измереИзобретение относится к области контроля технического состояния скважин методом профилеметрии.

Целью изобретения является повышение достоверности калибровки за счет выявления деформации длинных плеч рычагов измерительной системы

2 ний по величине перемещения штока электропривода. Последний установлен( с возможностью управления положением

ИР. Для этого производят после раскрытия ИР их закрытие. Измеряют фактическое положение истока электропривода, соответствующее уменьшению радиуса раскрытия каждого ИР до фикси-, рованной величины. Сравнивают положение штока после закрытия ИР с эталонным. По результатам сравнения судят о наличии деформации длинных плеч. Устр-во для осуществления способа имеет установленные на концах длинных плеч ИР толкатели. Последние при закрытии взаимодействуют с концевыми выключателями, установленными в корпусе устр-ва. Момент срабатывания выключателей при отсутствии деформации ИР соответствует заданному при наладке положению штока электропривода. При деформации это срабатывание происходит при положении штока, не лежащем в заданном интервале.

Способ и устр-во позволяют оперативно выявлять деформации HP в скважинных условиях. 2 с. и 1 s.ï. ф-лы, 7 иле

1492

3 элемент схемы устройства для реализации способа; на фиг. 4 — вид Л на фиг. 3; на фиг. 5 — вид Б на фиг. 3; на фиг. 6 — функциональная схема устройства; на фиг. 7 — функциональная

5 схема блока контроля наличия деформации длинных плеч рычагов.

В процессе калибровки устанавливается эталонная характерис гика 1, эона допуска, ограниченная двумя прямыми 2, реальная харак теристика 3 преобразования, зоны 4 допуска на допустимую величину деформации длинных плеч рычагов, наружный изгиб рычага определяется интервалом 5-6, внутренний изгиб — интервалом 7-8.

Способ реализован с помощью устройства, содержашего измерительные рычаги 9, шарнирно закрепленные íà 20 компенсированном корпусе 10, и снабжено толкателями 11. Короткие плечи рычагов 9 посредством подпружиненных штоков 12 снязаны с измерительными датчиками 13, а также кинематически 25 связаны со штоком 14 электропривода

15. Шток 14 электропривода 15 соединен с датчиком 16 перемецений. В окнах корпуса 10 установлены концевые выключатели 17 с пружиной 18, изоли- 30 рованные от воздействия скважинной среды эластичным чехлом 19. На корпусе 10 установлены направляющие 20, которые имеют призматическую форму (фиг. 4). Призматическую форму со .стороны, примыкающей к корпусу 10 в зоне направляющих 20, имеют измерительные рычаги 9 (фиг. 5).

Измерительные датчики 13, датчик

16 перемещений и концевые выключате- 40 ли 17 подключены к телеизмерительной системе 21, выходы которой соединены с регис"ратором 22, экстрематором 23, первым и вторым блоками 24 и 25 уставок и блоком 26 контроля наличия де- 45 формаций. Экстрематор 23 и блоки 24 и 25 уставок соединены с компараторами 27 и 28, которые через элемент

ИЛИ 29 и триггер 30 связаны с индикатором 31 °

Блок 26 контроля наличия деформации состоит из счетчика 32, первого

33 и второго 34 элементов сравнения, первого элемента ИЛИ 35, элемента

И 36, второго элемента ИЛИ 37.

Способ калибровки измерительной системы совмещается с операциями pacl крытия и повторного закрытия измери т

\ ельных рычагов 9.

039

При раскрытии измерительных рычагoB 9 выявляются дефекты в малых плечах, штоках, кулачках и др. При закрытии измерительных рычагов 9 после их раскрытия контролируется наличие деформации длинных плеч, Способ осуществляют следующим образом.

В стационарных услониях при раскрытии измерительных рычагов 9 снимаются эталонные характеристики 1 преобразования линейных перемещений штока 14 электропривода 15 (Нш) в электрический сигнал U, (Н ), j

1,. ° .,n. Здесь п — число измерительных рычагон системы;

1,...,8 — номер измерительного рычага. Диапазон перемещения штока 14

Равен Нц вя- Нымакс Зона допуска эталонной характеристики ограничена двумя прямыми 2, задающими предельные значения максимальных

Uz„,„,(Нш) и минимальных U> „(Н,) величин эталонной харак те рис тик и 1 преобразов ания линейных перемещений штока 14 в электрический сигнал. Устанавливается эталонное положение штока 14 электропривода Н„, соответствующее раскрытию недеформированного измерительного рычага 9 на фикс и ро в анный радиус R „.

Задаются зоны 4 допуска величины

H„ равные +dH<, на допустимую величину деформации длинных плеч рычагов.

Калибровка в скважинных условиях вначале производится при раскрытии измерительных рычагов 9. При этом измеряются дискретные значения реальной характеристики 3 преобраэонания линейных перемещений штока 14 электропринода 15 в электрический сигнал

U (Н ) для каждого измерительного

1 рычага 9, j — номер рычага 9.

При каждом перемещении штока 14 из измеренных значений реальной характеристики 3 всех рычагов 9 выбираются максимальное U, „ (Н„,) и минимальное Uqp„„„(H ) значения.

Проводится сопоставление значений реальной характеристики 3 U, „ „

U ñ соответствующими эталонными значениями, полученными при проверке аппаратуры н стационарных условиях, т.е. проверяются условия

U g»„(He) с П р мин (Ны) (1) 1492039 (2), э

По результатам проверки условий (1) и (2) при перемещении штока 14 в инте рвале (Н z „„„ Н ь, мокс ) делаетс заключение о работоспособности малых плеч рычагов и их штоков.

Процесс контроля по этому этапу завершается при полном раскрытии рабочего диапазона измерительных рычагов 9.

Подается команда на закрытие измерительных рычагов 9.

Измеряется фактическое положение штока 14 электропривода 15 Н „, соответствующее уменьшению радиуса раскрытия каждого измерительного рычага

9 до фиксированной величины R (фиг. 2) °

По результатам измерений выдается заключение о наличии деформации длинного плеча каждого рычага 9. При

Н, — Н„Н „Н, + ЬН„. (3)

1 деформация длинного плеча каждого рычага 9 является допустимой (интервал

6 7 фиг. 2) При Н (̈́— 1 Н„

J изгиб длинного пл ал 5-6, фиг. 2). тся наружный га 9 (интерв им ее рыча лектропривод 15 подается напряжение.

Шток 14 привода начинает перемещаться вниз, освобождая короткие плечи рычагов 9. Под воздействием подпружиненных штоков 12 рычаги 9 поворачиваются до соприкосновения со стенкой скважины. Радиальные перемещения измерительных рычагов 9 с помощью

10 датчиков 13 преобразуются в электрические сигналы, поступающие в телеизмерительную систему 21 Одновременно на телеизмерительную систему 21 поступает сигнал с датчика 16 электропри15 вода.

С помощью телеизмерительной систе. мы 21 сигналы датчиков 13 и 16 пере даются на поверхность, где распределяются по каналам телесистемы 71.

20 С первых выходов телесистемы 21 напряжения 1. (Н, ), пропорциональные

1 радиусам раскрытия измерительных рычагов 9, подаются на входы регистра25 тора 22 и экстрематора 23.

Из всех сигналов U (Н ) экстрема )

1р

I тор 23 выделяет максимальныи, „, (Н„) ,1 и минимальныи U „„(„,) °

Блоки 24 и 25 уставок формируют напряжения, величины которых пропор(4) циональны предельным значениям эталонной характеристики 1 преобразоваU<»оке(H ) ° " э „„„(H ) каждого

i-го перемещения шток à 14 элек тропривода 15.

При Н > >Н„+ вН„

1 рк (5) Устройство работает следующим образом.

В исходном положении рычажной измерительной системы рычаги 9 закрыты (их положение пок аз ано на фиг, 6 штриховыми линиями). С выводов датчиков 13 измерительных рычагов снимаются сигналы, пропорциональные радиусу скважинного прибора. При достижении интервала измерений с поверхности на длинное плечо рычага 9 имеет изгиб внутрь (интервал 7-8, фиг. 2).

Если в процессе закрытия измерительных рычагов 9 последние не достигают фиксированной величины К„, то делается вывод о наличии недопустимой деформации их длинных плеч, мешающей осуществлению операции полного закрытия.

Выходные сигналы экстрематора 23 и блоков 24 и 25 уставок сравнивают40 ся на компараторах 27 и 28, т.е. производится проверка условий (1, 2) °

Если эти условия выполняются, то на выходах компараторов 27 и 28 сохраняются сигналы низкого уровня, 45 свидетельствующие о работоспособности калибруемой рычажной системы. В противном случае на этих выходах формируется сигнал высокого уровня, который через логический элемент ИЛИ 29 поступает на вход триггера 30, уста навливая его в состояние логической единицы. Об этом нарушении эталонной характеристики сигнализирует индикатор 31.

Для закрытия рычагов 9 производят реверсирование электропривода 15.

Шток 14 начинает перемещаться вверх, воздействуя на короткие плечи рыча1492039

Выходной сигнал счетчика 32 пред ставляет собой код необходимой разрядности (па фиг. 7 показан четырех— разрядный счетчик), величина которого определяется количеством импульсов, поступивших с датчика 16 электропривода 15 и является пропорциональной радиусу раскрытия рычагов 9.

Выходной код счетчика 32, равный

Н, подается на входы В элементов

33 и 34 сравнения, где сравнивается с двоичным кодом, установленным на их входах А и равными соответственно

55 гов 9 и ттоворачивая их до соприкосновения с корпусом 10.

При отсутствии боковых изгибов рычагов 9 они устанавливаются между

5 направляющими 20, фаски, имеющиеся ца направляющих 20, облегчают вход рычагов 9 между ними (фиг. 4 и 5).

При входе рычагов 9 между направляющими 20 толкатель 11 наживляет на пружину 18 концевого выключателя 17, Момент срабатывания концевого выключателя 17 при огсутствии радиальных деформаций рычага 9 соответствует строго определенному и заданному при наладке положению IJTQKa 14, лежагтему в интервале ̈́— ЬН „, Н„+ ЬН . При наличии деформации рычага 9 в сторону или от оси устройства срабатывание концевого выключателя 17 произойдет 2р ,1 при положении штока 14, не лежащем в заданном интервале.

По величине разности между заданным и действительным положением штока 14, при котором происходит сраба- 25 тывание концевого выключателя 17, можно судить о наличии деформаций измерительных рычагов 9.

Призматическая форма направляющих

20 и концов рычага 9 обеспечивает ра- 3р ботоспособность устройства в скважинных условиях с повышенной загрязненностью. Эта форма концов рычагов 9 позволяет удалить налипшие частицы из гнезд направляющих 20.

При закрытии измерительных рычагов 9 в блок 26 контроля наличия деформации постуттают сигналы датчика

l6 элек .ропривода 15 и концевых выключателей 17. Сигналы датчика 16 электропривода 15 подаются на вход счетчи 32, который перед началом закрытия измерительных рычагов устанавлттваегся в нулевое состояние по входу К ;сброс), 45

Нк +»1к ll Н к — т111к. При выполнении неравенств (4) н,„ н,— ан,; (5) H (Н +hH где Н рц — текущий код на выходе счетчика 32, на выходах 33 и 34 будут сигналы высокого уровня. Эти сигналы через первый элемент ИЛИ 35 подаются на первый вход элемента И 36, на второй вход которого подается сигнал с выхо да второго элемент а ИЛИ 37. На входы элемента ИЛИ 37 подаются выходные сигналы телесистемы 21, относящиеся к концевым выключателям 17 скважинного прибора, причем "0" на выходе соответствует радиусу раскрытия рычагов R> R„, à I — R< R, Таким образом, при достижении каким-либо из рычагов 9 радиуса раскрытия R = R „элемент И 36 открывается. При этом на выходе элемента И 36 появится сигнал высокого уровня только при выполнении условия (4) или (5). Это соот— ветствует недопустимой деформации измерительных рычагов 9. Этот сигнал подается на элемент ИЛИ 29 и отображается индикатором 31

Предлагаемые способ и устройство для его реализации позволяют повысить достоверность операции калибровки скважинных устройств с механическими измерительными рьчагами и оперативно выполнять ее в скважинных условиях.

Формула изобретения

l . .Способ калибровки скважинных механических измерительных систем, управляемых электроприводом, включающий определение эталонной и реальной хара к те рис тик преоб раз о в ания пер емещений механической измерительной системы в электрический сигнал в рабочем диапазоне измерений по величине перемещения штока электропривода и упуправления положением измерительных рычагов,отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности калибровки за счет выявления деформации длинных плеч рычагов измерительной системы, производят после раскрытия рычагов их закрытие, измеряют фактическое поло ение што9 492039 о к а электро привода, с оо т ве т ству щее уменьшению радиуса раскрытия каждого| рычага до фиксированной величины, сравнивают его с эталонным, а по результатам сравнения судят о наличии деформации длинных плеч измерительных рычагов.

2. Устройство для калибровки скважинных механических измерительных систем, управляемых электроприводом, содержащее измерительные рычаги, шарнирно закрепленные на компенсированном корпусе и механически связанные с помощью подпружиненных штоков с из- 15 мерительными датчиками, электропривод со штоком и датчиком перемещений, установленный с возможностью управления положением измерительных рычагов, телеизмерительную систему, регистра- 20 тор, экстрематор, первый и второй блоки уставок, первыи и второй компараторы, элемент ИЛИ, триггер и индикатор, причем измерительные датчики и датчик перемещений соединены с 25 соответствующими входами токоизмерительной системы, первые выходы которой подключены к входам регистратора и экстрематора, второй выход соединен с входами первого и второго бло- 30 ков уставок, выходы которых соответственно подключены к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с первым и BTopblM выходами экстрематора, а Вы- 35 ходы подключены к первому и второму входу элемента ИЛИ, выход которого через триггер соединен с индикатором, и о т л н ч а ю ш е е с я тем, что, с целью выявления деформаций длицных плеч измерительных рычагов, оно снабжено расположенными в компенсированном объеме корпуса концевыми выключателями с пружинами, установленными на концах длинных плеч рычагов с возможностью взаимодействия с концевыми выключателями-толкателями, блоком контроля наличия деформации, причем концевые выключатели соединеHbt с дополнительными входами телеизмерительной системы, третьи выходы которой подключены к входам блока контроля наличия деформации, счетный вход и выход которого соответственно соединены с вторым выходом телеизмерительной системы и третьему входу элемента ИЛИ.

3. Устройство по п. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля наличия деформации выполнен в виде счетчика, первого и второго элементов сравнения, элемента И, первого и второго элементов ИЛИ, причем счетный вход блока является входом счетчика, выходы которого соединены с входами первого и второго элементов сравнения, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого является выходом блока, а второй вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого являются входами блока.

1492039

Вид Я вид 0 фиг. Ч

1492039

149203ч

Hrth

Запуск к 2

Фив. 7

Составитель А, Рыбаков

Редактор В. Бугренкова Техред А. Кравчук Корректор М. Шароши

Заказ 3847/35 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101