Эхолокационный скважинный глубиномер

 

Использование: горнодобывающая промышленность . Сущность изобретения: устрво содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчики 2 и 3, дешифраторы 4 и 5 столбцов и строк, матрицу 6 светодиодов, элемент 7 совпадения, генератор 8 зондирующих импульсов, приемоизлучатель 9, усилитель 10, каскад 11 временной автоматической регулировки усиления, датчики 12 температуры и давления. Зондирующий импульс генератора 8 возбуждает приемоизлучатель 9. Каскад 11 уменьшает коэффициент усиления усилителя 10 на время посылки зондирующего импульса. Счетчики 2 и 3 через дешифраторы 4 и 5 готовят к работе светодиоды матрицы 6. Соответствующий светодиод загорается в момент прихода эхосигнала. В зависимости от реальных значений температуры и давления на выходе блока 13 формируется управляющее напряжение для генератора 1. На выходе последнего изменяется частота тактовых импульсов, что обеспечивает постоянство цены единичного отсчёта глубиномера при изменении температуры и давления. 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 B 47/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1059160 (21) 4790566/03 (22) 09.02.90 (46) 15.04.92, Бюл. ¹ 14 (71) Гидрохимический институт Госкомгидромета СССР (72) А. 3. Данилевский, B. Ф. Жестков, А. А., Канцуров, В. И. Мовчан, В. А. Назаренко, А.

M. Никаноров, Я. В. Пантюхин и Е. А. Шрамкова (53) 622.241(088.8) г (56) Авторское свидетельство СССР № 1059160, кл, Е 21 В 47/04, 1981.

° (54) ЭХОЛОКАЦИОННЫЙ СКВАЖИННЫЙ

ГЛУБИНОМЕ Р (57) Использование; горнодобывающая промышленность. Сущность изобретения: устрво содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчики 2 и 3, дешифраторы 4 и

5 столбцов и строк, матрицу 6 светодиодов, „„5U „„172674G А2 элемент 7 совпадения, генератор 8 зондирующих импульсов, приемоизлучатель 9, усилитель 10, каскад 11 временной автоматической регулировки усиления, датчики 12 температуры и давления. Зондирующий импульс генератора 8 возбуждает приемоизлучатель 9. Каскад 11 уменьшает коэффициент усиления усилителя 10 на время посылки зондирующего импульса. Счетчики 2 и 3 через дешифраторы 4 и 5 готовят к работе светодиоды матрицы 6. Соответствующий светодиод загорается в момент прихода эхосигнала. В зависимости от реальных значений температуры и давления на выходе блока 13 формируется управляющее напряжение для генератора 1. На выходе последнего изменяется частота тактовых импульсов, что обеспечивает постоянство цены единичного отсчета глубиномера при изменении температуры и давления. 1 ил.

1726740

Изобретение относится к звуколокаци- Скорость звука в среде скважины в реонной технике и может е быть использовано альных условиях не постоянна и зависит от для получения информа формации с гидрогеолого- целого ряда параметров среды. Наиболее мелиоративно сети на л и наблюдения и контро- существенными из этих параметров являете ля грунтовых вод. м маркшейдерского 5 ся температура t и давление P. Так, если контроля глубины и состояния скважин на среда в скважине — воздух, то

Чзв=Чзво+Л Чзв(i )=331,46+0,6 t (м /c), П основному авт. св, N 1059160 изве; где Vseo=331,46 /c скорость звука при о основному в . е о. стен эхолокационный скважинный глубино- t =О С. мер, содерж щ ержащий генератор тактовых 10 Таким образом, скорость звука изменяимпульсов, выход которого подключен к ется примерно на 0,2 при изменении темсчетчику и через него к другому счетчику, пературы на 1 . При изменении температуры дешифраторы стол ц в ф о бцов и строк выходы ко- на 40, что возможно в реальных условиях, торых подключены юч ны соответственно к столб- изменениескоростизвукадостигает8% иэто цам и строкам м окам матрицы светодиодов, а 15 выльется в соответствующую погрешность входы — к счетчика — счетчикам и, схему совпадения, измерения глубины скважины, так как в сооТсоединенную с обоими счетчиками и с гене- ветствии с (1) и (2) ратором зондирующих импульсов, приемо- Л . Л1 л л л Л / излУчатель, подключенный к генеРатоРУ и (Г Чз, линейному усилителю, выход котоРого сое- 20 В результате, например, если глубиноинен с дешифратором, каскад временной мер откалиброван (регулировкой периодаТ) автоматической регулировки усиления BA- при t 20 С в контрольной скважине с глуРУ, вход которого подключен к генератору, биной L=5 м так, что п=5 и k=0 (I=10 см), то а выход к линейному усилителю; при реальных измерениях при t .=-200С и тех

Известный глубиномер с матричным 25 же показаниях глубиномера ошибка измепроблесковым индикатором прост по конст- рения в реальной скважине составит 40 см. рукции, обладает повышенной помехоза- Аналогично обстоит дело и с влиянием щищенностью за счет временной селекции изменения давления. Это свидетельствует о случайных помех, а также наличия дополни- существенной зависимости точности протельной информации о препятствии в сква- 30 водимых измерений от условий эксплуатажине в виде яркости свечения индикатора. ции глубиномера вследствие изменения

Однако укаэанный глубиномер не свободен цены его единичного интервала измерения от существенного недостатка — наличия по- при изменении температуры и давления в грешности измерений при изменении пара- скважине. метров среды в скважине. 35 Таким образом, техническая сущность

При измерениях рассматриваемым глу- изобретения заключается в отыскании возбиномером предполагается, ч о скорость можности автоматической корректировки звука Чзввсреде скважины всегда постоян- цены единичного интервала измерения глуна. При этом цена единичных интервалов биномера при изменении параметров среизмерения I, отсчитываемых по столбцам 40 ды в скважине (температуры, давления). матрицы, определяется периодом Т такто- Этого можно достичь путем соответствуювых импульсов, поступающих с генератора щего изменения частоты F (периода T) гене1=Т Чзв/2. (")ратора тактовых импульсов,,При этом, Число десятков этих интервалов отсчитыва- поскольку скорость звука с ростом темперается по строкам матрицы. Таким образом, 45 туры и давления возрастает, то и частота F общий результат измерения глубиномером генератора тактовых импульсов должна можно представить в виде пропорционально возрастать (период Т в

T (2) соответствии с выражением (1) должен убыL=(п 10+k) 1=(n 10+ к) — Чзв, 2

2 вать). где и и k — соответствующие отсчеты по 50 Цель изобретения — повышение точнострокам и столбцам матрицы 6. сти устройства в реальных условиях эксплуВыбором периодаТ генератора устрой- атации, обеспечивающее уменьшение ства-прототипа при Чзв=сопзс можно, сле- ошибкиизмерения приизменениитемперадовательно, заранее установить цену туры идавления в скважине, единичного интервала измерения I (напРи- 55 Эта цель достигается тем, что в предламер, 1 см, 1 дм или другое удобное для гаемое устройство дополнительно введены отсчета значение), и в последующем при датчикдавленияидатчиктемпературы,форвсех измерениях цена этого интервала счи- мирующие на своих выходах напряжения, тается постоянной. пропорциональные соответствующим пара1726740

6 емоиэлучателя 9, выход последнего соединен с входом усилителя 10, выход ко- 35 торого соединен с входом дешифратора 4, вход каскада 11 ВАРУ соединен с выходом генератора 8, а выход — с управляющим входом усилителя 10, выходы датчиков 12 сое40 динены соответственно с первым и вторым входами блока 13, а его выход — с управляющим входом генератора 1 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства генератор 1 начинает генерировать тактовые импульсы, которые поступают на вход последовательно включенных десятичных счетчиков 2 ui 3.

При переходе счетчиков через нулевое со- 50 стояние, которое фиксируется схемой 7 совпадения, в последней формируется сигнал запуска генератора 8 зондирующих импульсов. Поступающий с выхода генератора 8 зондирующий импульс возбуждает приемо55 излучатель 9. который посылает в скважину короткий ультразвуковой сигнал. Распространяясь по скважине, этот сигнал отражается от препятствия и поступает на приемоизлучатель 9, где преобразуется в метрам, и масштабно-суммирующий блок (например, операционный усилитель), первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами датчиков. а генератор тактовых импульсов выполнен 5 управляемым, и его управляющий вход соединен с выходом введенного масштабносуммирующего блока.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства. 10

Устройство включает: генератор 1 тактовых импульсов; счетчики 2 и 3 десятичные; дешифратор 4 столбцов; дешифратор

5 строк; матрица 6 светодиодов; схема 7 совпадения; генератор 8 зондирующих им- 15 пульсов; приемоизлучатель 9; линейный усилитель10; каскад11 временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ); датчики 121 и 12 температуры и давления соответственно; масштабно-суммирующий 20 блок 13..

В предлагаемом устройстве выход генеpampa 1 тактовых импульсов подключен к входу счетчика 2, выход которого соединен с.входом счетчика 3, входы дешифраторов 4 25 и 5 соединены соответственно с выходами счетчиков 2 и 3, а выходы дешифраторов 4 и

5 подключены соответственно к столбцам и строкам матрицы 6 светодиодов, входы схемы 7 совпадений соединены с выходами 30 счетчиков 2 и 3, а выход ее подключен к входу генератора 8 зондирующих импульсов, выход которого соединен с входом приэлектрический сигнал, который усиливается линейным усилителем 10 и подается через дешифратор 4 на матрицу 6.

Каскад ВАРУ.11, запускаемый генератором 8 зондирующих импульсов, обеспечивает возрастание коэффициента передачи линейного усилителя 10 от минимального— в момент посылки зондирующего импульса, до максимального — в момент приема эхосигнала с наибольшего. измеряемого расстояния, Это компенсирует ослабление эхосигналов от дальних препятствий, вызванное затуханием звука в среде скважины.

Подсчитывая чйсло поступивших тактовых импульсов, счетчики 2 и 3 через дешифраторы 4 и 5 готовят на каждом такте к зажиганию поочередно светодиоды матрицы 6, которые установлены на пересечении столбца и строки матрицы. Однако напряжение питания на матрицу 6, как было отмечено, подается через дешифратор 4 лишь в момент прихода эхосигнала с выхода линейного усилителя 10. Поэтому зажигается тот светодиод, расположение которого на матрице соответствует расстоянию до препятствия, Отсчет единичных интервалов измере.ния производится по столбцам матрицы, а отсчет десятков — no строкам. Цена единичного интервала определяется частотой (периодом) тактовых импульсов, поступающих на счетчики 2 и 3 с генератора 1, и она устанавливается соответствующей в процессе начальной регулировки устройства при номинальных условиях эксплуатации, На выходе датчиков 12> и 12, которые. как и приемоизлучатель 9, устанавливаются в устье скважины, формируются напряжения, соответствующие реальным значениям температуры и давления, которые могут отличаться от номинальных. Эти напряжения поступают на входы масштабно-суммирующего блока 13. где производится их взвешенное суммирование. В результате на выходе блока 13 формируется управляющее напряжение U ; р, подаваемое на управляющий вход гейератора 1 тактовых импульсов. При номинальных значениях температуры и давления величина этого напряжения задает номинальное значение частоты (периода Т) генератора 1 тактовых импульсов, которое и определяет цену единичного отсчета глубиномера, устанавливаемую при начальной его регулировке. При отличии условий эксплуатации от номинальных величина управляющего напряжения принимает новое значение, что приводит к соответствующей перестройке генератора

1. В результате устанавливается новое зна1 (6740

Составитель Ю,Лупичева

Техред М,Моргентал Корректор Э,Лончакова

Редактор Н.Шитев

Заказ 1260 Тираж 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 чение частоты (периода) тактовых импульсов, причем так, что с увеличением температуры (давления) частота генератора 1 тактовых импульсов соответственно увеличивается, а с уменьшением — уменьшается.

Таким образом, в предлагаемом устройстве частота генератора 1 тактовых импульсов автоматически перестраивается так, чтобы обеспечить постоянство цены единичного отсчета глубиномера при изменении температуры и давления в скважине. 3а счет этого повышается точность устройства в реальных условиях эксплуатации. Уменьшение относительной погрешности измерения может составить величину, исчисляемую единицами и десятками процентов, так как скорость звука в реальных условиях, как было указано, может меняться в этих пределах.

Формула изобретения °

5 Эхолокационный скважинный глубиномер по авт, св. ЬЬ 1059160, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с.целью повышения точности измерения, он снабжен датчиками температуры и давления. и масштабно-суммирую10 щим блоком, генератор тактовых импульсов выполнен управляемым, причем выходы датчиков температуры и давления соединены соответственно с первым и вторым входами масштабно-суммирующего блока, 15 выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов.