Способ измерения глубины каротажа и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для измерения глубины каротажа. Сущность изобретения: измерение глубины каротажа осуществляют путем подсчета импульсов квантования по глубине и их коррекции, которую осуществляют, периодически подавляя импульсы квантования, кратные величине n. Величина n определяется соотношением: n=L/ΔL, где L - интервал глубины; ΔL - погрешность измерения интервала глубины L при отсутствии коррекции. Устройство для осуществления способа содержит счетчик глубины с декадами, датчик глубины, блок коррекции и формирователь интервала коррекции. Блок коррекции выполнен в виде двух ключей, управляющие входы которых соединены с выходом формирователя интервала коррекции, информационные входы соответственно с прямым и реверсным выходами датчика глубины и входами формирователя интервала коррекции. Выходы ключей соединены с прямым и реверсным входами счетчика глубины. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, в частности к способам и устройствам для измерения глубины каротажа.

Известен способ измерения глубины каротажа, заключающийся в приближенном измерении длины кабеля, опускаемого в скважину с помощью мерного ролика, и коррекции этой глубины по магнитным меткам, нанесенным на кабель через определенный фиксированный интервал [1] Недостатком этого способа является низкая точность измерения, связанная с неточностью изготовления мерного ролика и его износом в процессе эксплуатации, а также неточностью нанесения меток на кабеле.

Известно устройство для регистрации глубины каротажа скважин [2] в котором используется блок коррекции для установки показаний младших разрядов счетчика глубин в нуль по сигналам магнитной метки.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, связанная с возможностью накопления значительной погрешности к моменту прихода очередной корректирующей метки, и низкая помехозащищенность.

Прототипом к заявляемым техническим решениям является регистратор цифровой каротажный "ТРИАС" [3] в котором используется способ измерения глубины каротажа, заключающийся в непрерывном счете импульсов квантования по глубине, вырабатываемых датчиком глубины, связанным с мерным роликом (блок-балансом), и коррекции показаний счетчика глубины с помощью магнитных меток, попадающих в заданный интервал (окно) коррекции.

При этом коррекция осуществляется путем записи в младшие разряды счетчика глубины начальной глубины и добавления или вычисления единицы в 4-й разряд счетчика.

Недостатком данного способа является низкая точность измерения, связанная, во-первых, с тем, что коррекция происходит лишь в конце достаточно большого (обычно 10 и 20 м) отрезка глубины, в результате чего абсолютная погрешность измерения к моменту прихода метки накапливается и может быть достаточно большой, а, во-вторых, с погрешностью нанесения меток глубины.

В указанном выше прототипе описано устройство для измерения глубины скважины, которое содержит счетчик глубины, соединенный с датчиком глубины, схему коррекции и формирователь интервала коррекции.

Схема коррекции предназначена для коррекции цифровых значений глубины по меткам глубины. Она вырабатывает сигналы предустановки, подаваемые на одноименные входы трех младших декад и на вход формирователя интервала коррекции, а также сигналы переноса или заема, подаваемые на счетные входы 4-й декады.

Схема коррекции выполнена в виде триггера коррекции четырехвходового элемента, на один вход которого поступают сигналы метки глубины, на второй вход сигнал "Интервал коррекции", на третий тактовый импульс глубины, кратный 1 см, на четвертый уровень с триггера коррекции, устанавливаемого сигналом "Интервал коррекции". При совпадении этих четырех сигналов триггер формирует сигнал коррекции.

Формирователь интервала коррекции служит для формирования окна защиты от помех в пределах ±0,5 м от ожидаемого момента прихода метки глубины и выполнен в виде двухразрядного двоично-десятичного реверсивного счетчика с дешифратором числа "9".

Недостатками устройства являются низкая точность измерения и сложность его конструкции.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение технологических возможностей.

В известном способе измерения глубины скважины путем подсчета импульсов квантования по глубине и их коррекции коррекцию осуществляют путем периодического подавления импульсов квантования, кратных величине n, которая определяется соотношением: n L / Δ L (1) где Δ L погрешность измерения глубины на интервале L при отсутствии коррекции.

Осуществление коррекции таким образом позволяет повысить точность измерения, так как к моменту коррекции погрешность измерения не накапливается до значительной величины, а остается в пределах одного шага квантования. Кроме того, расширяются технологические возможности способа, так как, во-первых, появляется возможность работы с любыми мерными роликами, в том числе изношенными, а также с каротажными кабелями разного диаметра без усложнения конструкции, например установки специальных прокладок на роликах, а во-вторых, становится возможным исключение операции по предварительной разметке каротажного кабеля магнитными метками, что особенно важно при проведении геофизических исследований в скважинах с намагниченными обсадными колонами.

Целью изобретения является повышение точности измерения, упрощение конструкции и расширение технологических возможностей.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем счетчик глубины, датчик глубины, блок коррекции, блок коррекции выполнен в виде двух ключей, управляющие входы которых соединены с выходом формирователя интервала коррекции, информационные входы с прямым и реверсным выходами датчика глубины и с входами формирователя интервала коррекции, выходы ключей соединены с прямым и реверсным входами счетчика глубины, а формирователь интервала коррекции выполнен в виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета.

Выполнение блока коррекции в виде двух ключей, управляющие входы которых соединены с выходом формирователя интервала коррекции, а информационные выходы с прямым и реверсным входами счетчика глубины, позволяет упростить конструкцию блока коррекции за счет сокращения числа активных элементов и упрощения связей, а также повысить точность измерения.

Формирователь интервала коррекции, выполненный в виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета, позволяет изменять интервал коррекции и тем самым расширить технологические возможности, т.е. исключить влияние диаметров кабеля и износа мерного ролика на точность измерения глубины.

Совокупность заявляемых отличительных признаков обеспечивает достижение поставленной задачи изобретения, а именно повышает точность измерения, упрощает конструкцию и расширяет технологические возможности устройства.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем.

Для измерения глубины каротажа производят подсчет импульсов квантования по глубине, вырабатываемых датчиком глубины, который связан с мерным роликом, и одновременно осуществляют коррекцию глубины путем периодического подавления импульсов квантования, кратных числу n, которое определяется формулой (1). При этом коррекция происходит в момент накопления погрешности до величины, равной одному шагу квантования по глубине.

Реализацию способа покажем на конкретном примере с использованием датчика глубины, имеющего шаг квантования, равный 1 см.

Если взять интервал глубины равный 100 м, то на таком интервале датчик глубины с указанным шагом квантования должен сформировать 10000 импульсов. Предположим, что вследствие износа и соответствующего уменьшения диаметра мерного ролика датчик глубины сформирует на рассматриваемом интервале 10020 импульсов, т. е. погрешность измерения окажется равной 20 см. Тогда, выбрав интервал коррекции в соответствии с приведенной выше формулой, т.е. подавляя каждый 500 импульс, сформированный датчиком глубины, получим погрешность измерения в пределах, не превышающих 1 см.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит счетчик 1 глубины с декадами Д1-Д6, к входам которого подключен блок 2 коррекции, выполненный в виде двух ключей К, управляющие входы 3 которых соединены с выходом формирователя 4 интервала коррекции, а информационные входы 5 соответственно с прямым и реверсным выходами датчика глубины 6 и входами формирователя 4 интервала коррекции.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении геофизического прибора в скважине датчик 6 глубины через каждый сантиметр глубины вырабатывает импульсы квантования прямого (+) или реверсного (-) хода в зависимости от направления движения геофизического прибора. Эти импульсы с одного из выходов датчика 6 поступают на соответствующий информационный вход 5 одного из ключей К и одновременно на вход формирователя 4 интервала коррекции, выполненного в виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета, равным числу n.

Число n выбирается в соответствии с формулой (1) и фактически определяет интервал коррекции, на котором погрешность измерения накапливается до величины, равной одному шагу квантования, т.е. 1 см.

В отличие от прототипа, где формирователь интервала коррекции служит для формирования постоянных (фиксированных) интервалов (окон коррекции), в пределах которых производится коррекция, в заявленном устройстве формирователь интервала коррекции предназначен для создания переменных интервалов, в конце которых происходит накопление погрешности в один шаг квантования и устранение ее.

При поступлении с рабочего выхода датчика 6 глубины импульсов квантования, кратных числу n, на выходе формирователя 4 появляется низкий уровень, запирающий по управляющим входам 3 ключи К и вследствие этого запрещающий прохождение данных импульсов на соответствующий ("+" или "-") вход счетчика 1 глубины, чем и достигается устранение погрешности в изменении глубин.

В остальных случаях, т. е. при поступлении с датчика 6 импульсов, не кратных числу n, на выходе формирователя 4 присутствует высокий уровень, разрешающий прохождение импульсов через ключи К на входы счетчика глубины.

Коррекция результатов измерения глубины каротажа в предлагаемом способе и устройстве, в отличие от прототипа, осуществляется минимально возможными порциями, равными одному шагу квантования, что обуславливает не только высокую точность измерений и соответственно делает необязательным предварительную разметку каротажного кабеля магнитными метками, не только позволяет использовать мерные ролики со значительным износом и каротажные кабели различного диаметра без принятия дополнительных технических или технологических мер, но и позволяет повысить качество геофизического материала, упростить процесс его обработки.

Последнее объясняется тем, что в силу плавной коррекции, которая осуществляется при использовании предлагаемых изобретений, на геофизических диаграммах отсутствуют резкие разрывы или значительные перекрытия каротажных кривых, связанные с проведением коррекции измерений.

Испытания, проведенные на научно-внедренческом предприятии "ЛОТ" как в лабораторных, так и в полевых условиях, подтверждают изложенные выше выводы, технические и технологические преимущества предлагаемых изобретений. Так, погрешность измерений глубины каротажа при полевых испытаниях устройства не превышала 10 см на 1 км глубины, что является практически идеальным результатом измерений глубины каротажа при проведении геофизических исследований скважин.

Формула изобретения

1. Способ измерения глубины каротажа путем подсчета импульсов квантования по глубине с одновременной коррекцией, отличающийся тем, что коррекцию осуществляют путем периодического подавления импульсов квантования, кратных величине n, которая определяется соотношением где n номер первого подавляемого импульса квантования; ΔL погрешность измерения глубины каротажа на интервале; L интервал глубины.

2. Устройство для измерения глубины каротажа, содержащее счетчик глубины, датчик глубины, блок коррекции и формирователь интервала коррекции, отличающееся тем, что блок коррекции выполнен в виде двух ключей, управляющие входы которых соединены с выходом формирователя интервала коррекции, информационные входы с прямым и реверсивным выходами датчика глубины и с входами формирователя интервала коррекции, а выходы ключей соединены с прямым и реверсным входами счетчика глубины, причем формирователь интервала коррекции выполнен в виде счетчика с переменным коэффициентом пересчета.

РИСУНКИ

Рисунок 1