Каротажный подъемник

 

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для спуска и подъема скважинных приборов Цель изобретения повышение точности установки заданной скорости движения каротажного кабеля. Кабель содержит гидронасос 1, двигатель 2 и гидромотор 3 соединенный с барабаном 4 и имеет датчик 8, каротажный кабель 11. пульт 13 управления и задатчик 14. Система управления и частности включает в себя микрокошрол лер 16, первую и вторую схемы И-НЕ 17 и 18 реверсированный счетчик 20, делитель 3 частоты, аналого-цифровой преобразова тель 28, сумматор 30, коммутатор 31 пер вый 37, второй 38 и третий 39 компараторы нуль-органы 42 и 43 При переходе в ручной режим работы оператор при помощи задат чика 14, в качестве которого исгюльчую сельсин или вращающийся трансформатор задает угол на который должен повернуть ся поворотный корпус гидронасоса 1 для поддержанич необходимой скорости карп тажного к.аСелн 11 Поворот попоротого корпуса гидронасоса 1 осуществляется до гех пор пока yi/ювые положения 14 и датчик з 8 не совпадут 1 ил со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1s Е 21 В 47/00

ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТ Е Т

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4686975/03 (22)03.05.89 (46) 07.06.91. Бюл. М 21 (71) Научно-производственное объединение

"Сейсмотехника" (72) С.К.Шпилевский, А.И.Плясунов, А.Г.Романовский, К.А.Островский и В.В.Громов (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1506095, кл. Е 21 В 47/00, 1988. (54) КАРОТАЖНЫЙ ПОДЬЕМНИК (57) Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для спуска и подъема скважинных приборов.

Цель изобретения повышение точности установки заданной скорости движения каротажного кабеля. Кабель содержит гидронасос 1, двигатель 2 и гидромотор 3, соединенный с барабаном 4 и имеет дзтчик

„„5U „„1654557 A l

8, каротажный кабель 11, пульт 13 управлг ния и задатчик 14. Системз управления в частности включает в себя микрокон рол лер 16, первую и вторую схемы И+1 Г 17 и 18 реверсированный счетчик 20, делитель 23 час оты, аналого-цифровой преобразовз тель 28, сумматор 30, коммутатор 31. пер вый 37, второй 38 и третий 39 компарзторы, нуль-органы 42 и 43. При переходе в ручнои режим работьi оператор при помощи зэдзт чика 14, в качестве которого использую1 сельсин или врзщающиися трансформатор задает угол. на который должен повернуть ся поворотныи корпус гидронасосз 1 для поддержанич необходимои скорости эзро тзжного кзГеля 11. Поворот поворотного корпуса гидронасоса 1 осущесчвляетг.ч до тех пор, пока у ловые положения зздз чикз

14 и датчик 3 8 не совпадут 1 ил

1654557

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для спуска и подъема скважинных приборов, Целью изобретения является повышение точности установки заданной скорости движения каротажного кабеля.

На чертеже показана функциональная схема каротажного подъемника.

Каротажный подьемник содержит гидронасос. 1 переменной производительности, связанный с приводным двигателем 2 и гидромотором 3. соединенным с барабаном

4. Усилитель 5 мощности связан с шаговым электродвигателем 6, который соединен через редуктор 7 с поворотным корпусом гидронасоса 1 и датчиком 8. Мерный ролик 9 связан с датчиком 10 глубин. Каротажный кабель 11 связан со скважинными приборами 12 и намотан на барабан 4, Каротажный подъемник содержит пульт 13 управления, задатчик 14, генератор 15, микроконтроллер 16. первый 17 и второй 18 элементы

И-НЕ, распределитель 19 импульсов, рееерсированный счетчик 20, третий 21 и четвертый 22 элементы И-НЕ, управляемый делитель 23 частоты, первый 24, второй 25 и третий 26 регистры. Схему 27 инвертирования кода, аналого-цифровой преобразователь 28, индикатор 29, сумматор 30, коммутатор 31, фаэовращатель 32, схему 33 управления реверсом. источник 34 опорного напряжения, формирователь 35 знака, преобразователь 36, первый 37, второй 38 и третий 39 компараторы, первый 40 и второй

41 пиковые детекторы, первый 42 и второй

43 нуль-органы, первую 44 и вторую 45 схемы выделения модуля абсолютного значения, первый 46 и второй 47 нормирующие усилители, формирователь 48 и делитель 49 частоты, Выход делителя 49 частоты связан с выходом генератора 15, а первый выход соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 28 и первым входом управляемого делителя 23 частоты, второй вход которого соединен со стробирующими входами первого 37, второго 38 и третьего

39 компараторов. Третий вход делителя 49 частоты связан с управляющими входами первого 40 и второго 41 пиковых детекторов. Четвертый выход делителя 49 частоты соединен с входом формирователя 48, выход которого соединен с входом эапитки задатчика 14 и датчика 8. Выходы задатчика

14 и датчика 8 соединены соответственно с входами первого 46 и второго 47 нормирующих усилителей. Выходы последних подключены соответственно к входам первого нуль-органа 42 и первой схемы 44 выделения модуля абсолютного значения, второго нуль-органа 43 и второй схемы 45 еыделе5

55 ния модуля абсолютного значения, выходы которых, соединены соответственно с входами первого компаратора 37 и первого пикового детектора 40, второго компаратора 38 и второго пикового детектора 41. А выход второй схемы 45 выделения модуля абсолютного значения подключен также к сигнальному входу фаэоеращателя 32, выход которого подключен к индикатору 29, а управляющий вход связан с первым входом схемы ЗЗ упраеления реверсом, выходом второго компаратора 38 и первым входом формирователя 35 знака. Второй вход формирователя 35 знака соединен с выходом первого компаратора 37 и вторым входом схемы 33 управления реверсом. Тре1ий вход схемы 33 управления реверсом соединен с выходом второго элемента И-НЕ 18 и первым и вторым управляющими входами коммутатора 31. Третий и четвертый управляющие входы коммутатора 31 соединены с первым выходом пульта 13 управления, первыми входами первого 24 и второго

25 регистров и первыми входами первого 17 и второго 18 элементов И-НЕ. Выход первого элемента И-НЕ 17 соединен с пятым и шестым уг:раеляющими входами коммутатора 31, а вторые входы переого 17 и второго

18 элементов И-НЕ соедин нены соответственно с первым и вторым выходами третьего компаратора 39. Первый его вход соединен с первым и пятым сигнальными входами коммутатора 31 и выходом первого пикового детектора 40, а второй вход связан с выходом второго пикового детектора 41 и вторым, третьим и шестым сигнальными входами коммутатора 31. К четвертому сигнальному входу коммутатора 31 подключен выход источника 34 опорного напряжения.

Первый, третий и шестой выходы коммутатора 31 подключены к второму входу аналого-цифрового преобразователя 28, Второй и пятый выходы коммутатора 31 соединены с первым входом сумматора "0. К второму входу сумматора 30 подкл,. ен четвертый выход коммутатора 31, а выход сумматора

30 связан с третьим входом аналого-цифрового преобразователя 28. Первый выход аналого-цифрового преобразователя 28 соединен с вторым входом первого регистра

24 и первым входом третьего регистра 26.

Второй вход регистра 26 связан с четвертым входом схемы 33 управления реверсом и вторым выходом пульта управления, Третий вход третьего регистра 26 подключен к первому выходу формирователя 35 знака. Второй выход формирователя 35 знака связан первым входом схемы 27 инвертирования кода, выходы которого связаны по шине данных с четвертыми входами третьего ре1654557 гистра 26. Вторые входы схемы 27 инвертирования кода соединены по шине данных с вторыми выходами аналого-цифрового преобразователя 28 и третьими входами первого регистра 24. К четвертому входу первого регистра 24 подключен первый выход мик роконтроллера 16, второй его выход соеди нен с вторым входом второго регис1ра 25, а третий выход микроконтроллера 16 связан с первым входом преобразователя 36. Второй вход преобразователя 36 соединен с выходом датчика 10 глубины. а выход преобразователя 36 по шине данных связан с пятыми входами схемы 33 управления реверсом, выходами первого регистра 24, четвертыми входами — с выходами микроконтроллера 16 и третьими входами второго регистра 25. Выходы второго регистра 25 соединены по шине данных с выходами третьего регистра 26 и вторыми входами управляемого делителя 23 частоты.

Выход управляемого делителя 23 частоты связан с первыми входами третьего 21 и четвертого 22 элементов И-НЕ, к вторым входам которых соответственно подключеHbl первый и второй выходы схемы 33 управ ления реверсом Выходы третьего 21 и четвертого 22 элементов И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика 20, выходы разрядов которого подключены к соответствующим вкода л распределителя 19 импульсов. Оазные выходы распределителя 19 импульсов соединены с соответствующими входами усилителя 5 мощности, Подъемник работает следующим образом.

При переходе в ручной режим работы с первого выхода пульта 13 управления единичный логический уровень подается на третий и четвертый управляющие входы коммутатора 31 и запрещает прохождение сигнала с второго пикового детектора 41 и выхода источника 34 опорного напряжения соответственно на третий и четвертый выходы коммутатора 31, Единичный уровень с первого выхода пульта 13 поступает на первый вход первого 24 и на первый вход второго 25 регистров и запрещает их работу.

Одновременно единичный логический уровень поступает на первые входы первого 17 и второго 18 элементов И-НЕ и открывает их, Нулевой уровень с второго выхода пульта 13 управления поступает на второй вход третьего регистра 26 и четвертый вход схемы 33 управления реверсом и разрешает их работу.

Оператор подъемника при помощи задатчика 14, в качестве которого используется сельсин или вращающийся

55 трансформатор, задает угол, на который должен повернуться поворотный корпус гидронасоса 1 для поддержания необходи мой скорости и направления движения каротажного кабеля 11. При этом выходнь:е сигналы задатчика 14 и датчика 8, в качестве которого также используется сельсин или вращающийся трансформатор, поступаю соответственно на входы первого 46 и «",oрого 47 нормирующих усилителей и, пройдя через них, поступают соответственно на вход первого нуль-органа 42, первой схемы

44 выделения модуля абсолютного значения и второго нуль-органа 43, второй схемы 45 выделения модуля абсолютного значения.

Первый 42 и второй 43 нуль-орлеаны преобразуют синусоидальные сигналы, которые. пройдя далее соответственно через первый

37 и второй 38 компараторы, превращаются в уровень логического нуля или единицы изменяющейся на противоположные значения в соответствии с изменением фазы входных сигналов.

Выходные сигналы первого 37 и второ о

38 компараторов поступают соответственно на второй и первый входы схемы 33 управления реверсом. которая анализирует логи ческие урс вни поступающих си(нилов и определяет положение задатчика 14 и датчика 8, соогв .тс1вующее положению ново ротного корпуса гидронасоса 1 и определяег направление вращения ш;пового электродвигателя 6. В соответствии с необходимым направлением вращения шагового элек.тродвигателя 6 уровень логической единицы появляется на первом или втором выходах схемы 33 управления реверсом и по тупает cooTBeTGTBOHHo на второи вход третьего 2 1 или четвертого 22 элементов И-НЕ. открывая один из них. Логические сигналы с выходов первого 37 и второго 38 компараторов поступают также соответственно на второй и первый входы формирователя 35 знака, где появляюгся логические уровни, соответствующие езаимно лу соотношению фаз выходных сигналов первого 37 и второго 38 компараторов.

Логический сигнал с выхода второго компарагора 38 поступает на управляющий вход фазовращателя 32 и определяет положение стрелки индикатора 29. соответствующее положению поворотного корпуса гидронасоса 1, Синусоидальные сигналы с выходов первого 46 и второго 47 нормирующих усилителей, пройдя соответственно через первую 44 и вторую 45 схемы выделения модуля абсолютного значения поступают на информационные входы соответственно первого

40 и второго 41 пиковых детекторов, кото1654557 рые запоминают экстремальные значения каждого полупериода входного значения на время аналого-цифрового преобразователя. По окончании преобразования с третьего выхода делителя 49 частоты поступает импульс, сбрасывающий первый 40 и втооой 41 пиковые детекторы в нулевое значение до прихода следующего полупериода.

Сигналы с выходов первого 40 и второго 41 пиковых детекторов поступают соответственно на первый и второй входы третьего компаратора 39, где стробируются импульсами, поступающими с второго выхода делителя 49 частоты, и сравниваются по уровню, В зависимости от результатов сравнения на первом и втором выходах третьего компаратора 39 появляются логические сигналы, которые, пройдя через первый 17 или второй 18 элементы И-НЕ, попадают соответственно на первый, второй (пятый) и шестой управляющие входы коммутатора 31.

При этом на первый вход сумматора 30 проходит сигнал с пятого выхода коммутатора

31, представ гяющий собой выходной сигнал первого пикового детектора 40 или сигнал с второго выхода коммутатора 31, представляющий собой выходной сигнал второго пикового детектора 41, который, пройдя через сумматор, поступает на гретий вход аналого-цифрового преобразователя 28 в качестве опорного напряжения, на второй вход которого поступает преобразуемый сигнал с первого или шестого выходов коммутатора 31, представляющие собой соответственно выходной сигнал второго 41 или первого 40 пиковых детекторов. Т.е. в зависимости от соотношения уровней выходных сигналов первого 40 и второго 41 пиковых детекторов один из них служит в качестве опорного напряжения, а второй— в качестве преобразуемого.

Таким образом, на вторых выходах аналого-цифрового преобразователя 28 получается разностный цифровой код, тождественный соотношению уровней выходных сигналов эадатчика 14 и датчика 8, которые, в свою очередь, пропорциональны задаваемому и отрабатываемому положениям поворотного корпуса гидронасоса 1.

Цифровой код с вторых выходов аналогоцифрового преобразователя 28 поступает на вторые входы схемы 27 инвертирования кода, которая служит для получения гладкой функции кодирования при переходе через нейтральное положение. По сигналу "Конец преобразования", поступающему с первого выхода аналого-цифрового п реобразователя 28 на первый вход третьего регистра 26, цифровой код с выходов 27 инвертирования кода поступает на четвертые входы третьего

15 и

55 регистра 26 и запоминается s нем до следующего цикла преобразования. При этом старший разряд кода формируется формирователем 35 знака. С выходов третьего регистра 26 код поступает на вторые входы управляемого делителя 23 частоты, на первый вход которой поступает импульсная последовательность постоянной частоты с первого выхода делителя 49 частоты. По мере уменьшения разности угловых положений эадатчика 14 и датчика 8 абсолютная величина кода растет и соответственно частота на выходе управляемого делителя 23 частоты уменьшается.

Импульсная последовательность изменяющейся частоты с выхода управляемого делителя 23 частоты, пройдя через третий 21 или четвертый 22 элементы И-НЕ в зависимости от необходимого направления вращения шагового электродвигателя 6 поступает на первый суммирующий или второй вычитающий входы реверсивного счетчика 20.

После деления на коэффициент пересчета импульсы с выходов разрядов реверсивного счетчика 20 поступают по шине на входы распределителя 19 импульсов. Многофазное напряжение усиливается усилителем 5 мощности и поступает на фазные обмотки шагового электродвигателя 6, который через редуктор 7 поворачивает поворотный корпус гидронасоса 1. Поворот осуществляется электродвигателем 2 до тех пор, пока угловые положения задгтчика 14 и датч, ка

8 не совпадут, При этом поступление импульсов на шаговый электродвигатель 6 прекращается и он останавливается. Положение поворотного корпуса гидронасоса 1 обеспечивает задаваемую скорость движения каротажного кабеля 11 со скважинными приборами 12, Каротажный кабель 11 приводит во вращение мерный ролик 9, механически связанный с датчиком 10 глубин, выходной сигнал которого поступает на второй вход преобразователя 3" где преобразуется в цифровои ко, в формате микроконтроллера 16. С выхода преобразователя 36 по шине данных выходной сигнал поступает на четвертые входы-выходы микроконтроллера 16, где вычисляется и индицируется скорость движения и текущая глубина погружения каротажного кабеля 11 со скважинными приборами 12.

В автоматическом режиме каротажный подъемник работает следующим образом.

При переходе в автоматический режим с первого выхода пульта 13 управления логический сигнал нулевого уровня поступит на третий и четвертый управляющие входы коммутатора 31, разрешая прохождение сигнала с выхода второго пикового детекто1654557

5

20 ра 41 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 28 и опорного напряжения с выхода источника 34 опорного напряжения на второй вход сумматора 30. С выхода сумматора 30опорный сигнал поступает на третий вход аналого-цифрового преобразователя 28. Нулевой уровень с первого выхода пульта 13 управления поступает на первые входы первого 17 и второго

18 элементов И-НЕ и запирает их. При этом запрещается прохождение выходных сигналов пиковых детекторов на первый, второй, пятый и шестой выходы коммутатора 31.

Нулевой уровень поступает на первые входы первого 24 и второго 25 регистров и разрешает их работу. Единичный уровень с второ о выхода пульта 13 управления поступает на второй вход третьего регистра 26 и запрещает его работу. Одновременно единичный уровень поступает на четвертый вход схемы 33 управления реверсом и разрешает управление llo сигналам микроконтроллера 16.

Выходной сигнал второго пикового детектора 41 проходит через коммутатор 31 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 28 и преобразуется в цифровой код, характеризующий положение поворотного корпуса гидронасоса 1. По сигналу "Конец преобразования", поступающему с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 28. на второй вход первого регистра 24. цифровой код с вторых выходов аналогоцифрового преобразователя 28 записываетсяя в первый регистр 24, где хранится до преобразования следующей выборки сигнала 8, flo запросу, поступающему с первого выхода микроконтроллера 16, на четвертый выход первого регистра 24 цифровой код с его выходов считывается микроконтроллером 16 и анализируется им. После анализа в соответствии с заданной программой работы, микроконтроллер 16 выставляет на четвертых выходах цифровой код, который по шине данных поступает на третьи входы второго регистра 25 и записывается в нем по сигналу с второго выхода микроконтроллера 16. С выходов регистра 25 код поступает на вторые входы управляемого делителя

23 частоты, Далее работа системы управления происходит так же, как и в ручном режиме, а регулирование скорости происходит путем обработки цифрового кода, поступающего с выходов преобразователя 36 на четвертые входы-выходы микроконтроллера 16, где вычисляется скорость движения каротажного кабеля 11, сравнивается с запрограммированной и вырабатывается цифровой код для под25

55 держания заданной скорости и направления движения кабеля.

Каротажный подъемник позволяет существенно улучшить точность поддержания скорости движения каротажного кабеля и исключить перерегулирование в процессе управления скоростью. Помимо этого существенно упрощается работа оператора каротажного подьемника.

Формула изобретения

Каротажный подъемник, содержащий гидронасос переменной п роиэводительности, связанный с приводным двигателем и гидромотором, соединенным с барабаном лебедки, усилитель мощности, связанный с шаговым электродвигателем, соединенным через редуктор с поворотным корпусом гидронасоса и датчиком поворотного корпуса гидронасоса, мерный ролик, связанный с датчиком глубин, кабель со скважинными приборами, намотанный на барабан лебедки и сцепленный с мерным роликом, пульт управления, задатчик положения поворотного корпуса гидронасоса, генератор,микроконтроллер, первый и второй элементы

И-НЕ. и шину данных, отличающийся тем, что. целью повышения точности установки заданной скорости движения каротажного кабеля, он снабжен распределигелем импульсов, реверсированным счетчиком, третьим и четвертым элементами И-HE., управляемым делителем частоты, первым, вторым и третьим регистрами, схемой инвертирования кода, аналого-цифровым преобразователем. индикатором положения поворотного корпуса гидронасоса, сумматором, коммутатором, фазовращателем, схемой управления реверсом, источником опорного напряжения. формирователем знака, преобразователем, первым, вторым и третьим компараторами, первым и вторым пиковым детекторами, первым и вторым нуль-органами, первой и второй схемами выделения модуля абсолютного значения, первым и вторым формирующим усилителями, формирователем и делителем частоты, вход которого связан с выходом генератора. а первый выход соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом управляемого делителя частоты, второй вход соединен со стробирующими входами первого, второго и третьего компараторов, третий выход связан с управляющими входами первого и второго пиковых детекторов и четвертый выход соединен с входом формирователя, выход которого соединен с входами запитки эадатчика положения поворотного корпуса гид

1654557

Составитель B.Ïåòðîâà

Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Редактор Н, Рогулич

Заказ 1939 Тираж 376 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ронэсоса и датчика положения поворотного корпуса гидронасоса, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго нормирующих усилителей, а их

A выходы подключены соответственно к входам первого нуль-органа и первой схемой выделения модуля абсолютного значения, второго нуль-органа и второй схемой модуля абсолютного значения, выходы которых соединены соответственно с входами первого компэрэтора и первого пикового детектора, второго компэратора и второго пикового детектора, а выход второй схемы выделения модуля абсолютного значения подключен также к сигнальному входу фазовращателя. выход которого подключен к индикатору положения поворотного корпуса гидронасоса, а управляющий вход связан с первым входом схемы управления реверсом, выходом второго компаратора и первым входом формирователя знака, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора и вторым входом схемы управления реверсом, третий вход которой соединен с выходом второго элемента И-НЕ, и первым и вторым управляющими входами коммутатора, третий и четвертый управляющие входы которого соединены с первым входом пульта управления, первыми входами первого и второго регистра и первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ соединен с пятым и шестым управляющими входами коммутатора, а вторые входы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего компаратора, первый вход которого соединен с первым и пятым сигнэльНыми входами коммутатора и выходом первого пикового детектора, а второй вход связан с выходом второго пикового детектора и вторым, третьим и шестым сигнальными входами коммутатора, к четвертому сигнальному входу которого подключен выход источника опорного напряжения, а первый, третий и шестой выходы коммутатора подключены к второму входу аналого-цифрового преобра5

45 зователя, второй и пятый выходы коммутатора соединены с первым входом сумматора, к второму входу которого подключен четвертый выход коммутатора, а выход сумматора связан с третьим входом аналогоцифрового преобразователя, первый выход которого соединен с вторым входом первого регистра и первым выходом третьего регистра, второй вход которого связан с четвертым входом схемы управления реверсом и вторым выходом пульта управления, а третий вход третьего регистра подключен к первому выходу формирователя знака, второй выход которого связан с первым входом схемы инвертирования кода, выходы которой связаны по шине данных с четвертыми входами третьего регистра, а вторые входы схемы инвертирования кода соединены по шине данных с вторыми выходами аналогоцифрового преобразователя и третьими входами первого регистра, к четвертому входу которого подключен первый выход микроконтроллера, второй выход которого соединен с вторым входом второго регистра, а третий выход связан с первым входом преобразователя, второй вход которого соединен с выходом дегчика глубин, а выход по шине данных связан с пятыми входами схемы управления реверсом выходами первого регистра, чет ертыл1и входами-выходами микроконтроллера и третьими входами второго регистрз. выходы которого соединены по шине данных с выходами третьего регистра и вторыми входал1и управляемо о делителя частоть, выход которого связан с первыми входами трет ьего и четвертого элементов И-НЕ, к вторым входам которых соответствЕнно подключены первыи v второй выходы схемы управления реверсом, а выходы третьего и четвертого элементов И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика. выходы разрядов которого подключены к соответствующим входам pai поеделителя импульсов, фазные выходь, аторого соединены с соответствующими входами усилигеля мощности.