Способ запуска автономного скважинного прибора и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к технике для геофизических исследований скважин автономными приборами и геолого-технологических исследований в процессе бурения. Технический результат: повышение автономности прибора за счет уменьшения энергопотребления и надежности в работе за счет обеспечения возможности подготовки прибора в лабораторных условиях. Сущность: подсоединение или отсоединение источника питания к электронной схеме осуществляется непосредственно перед спуском или после подъема прибора, путем воздействия переменным электромагнитным полем от внешнего источника электромагнитной энергии на схему электронного ключа через корпус прибора. Для этого с помощью внешнего источника электромагнитной энергии инициируют переменный магнитный поток, который внутри скважинного прибора преобразуется преобразователем электромагнитной энергии в напряжение питания и управления электронного ключа, с помощью которого подключают или отключают автономный источник питания в зависимости от выбора соответствующего преобразователя. Устройство снабжено внешним источником электромагнитной энергии. Внутрь корпуса введены преобразователи электромагнитной энергии, которые максимально приближены к внутренней поверхности корпуса, но не контактируют с ним, и удалены относительно друг друга на максимально возможное расстояние. Выход одного преобразователя электромагнитной энергии соединен с входом включения электромагнитного ключа. Выход другого преобразователя соединен с входом выключения электронного ключа. Вход электронного ключа соединен с источником питания. Выход электронного ключа соединен с электронной схемой прибора. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике для геофизических исследований скважин автономными приборами и геолого-технологических исследований в процессе бурения.

Известен способ проведения геофизических измерений в скважине автономным прибором, заключающийся в доставке автономного прибора в скважину и дистанционном включении его с помощью давления, создаваемого скважинной жидкостью с помощью бурового насоса на поверхности (авт. свид. №1214913, Е 21 В 47/00. Бюл. №8, 1986 г.).

Недостаток способа заключается в ограничении применения его в глубоких скважинах, где давление существенно повышено и создание избыточного давления для включения автономного прибора может привести к аварийной ситуации.

В качестве прототипа к заявляемому способу выбран способ для дистанционного включения скважинного прибора с использованием объемного резонатора (Пат. США №6172614, G 01 V 3/00, заявл. 13.07.98). Для дистанционного включения скважинного прибора используется акустический сигнал. Акустический сигнал усиливается объемным резонатором и посылается вниз через столб скважинной жидкости в колонне, где он улавливается скважинным приемником, например акустическим преобразователем или гидрофоном, которые воздействуют на ключ скважинного прибора.

Недостаток способа заключается в том, что при использовании акустического преобразователя на его работу тратится питание от автономного источника питания скважинного прибора, что уменьшает ресурс его работы.

Известно устройство автономного комплексного скважинного прибора, содержащего источник автономного питания и электронные схемы с датчиками (Полезная модель РФ №24506, Е 21 В 47/00, 2002 г.).

В этом устройстве источники питания размещены в общей камере с электронным блоком прибора и перед снаряжением камеры охранным кожухом производят механическое включение источников автономного питания. Это приводит к преждевременной разрядке источника питания.

В качестве прототипа к заявляемому устройству выбрана конструкция автономного узла бурового устройства, совмещенного с буровой коронкой, и содержащая источник автономного питания и электронные схемы с датчиками (Заявка Великобритании №2312905, МПК Е 21 В 7/06 / John Denzil Barr; Canco Drilling Group Ltd. №9609659.9; заявл. 09.05.96; НПК EIF, FCU).

В данном устройстве источник питания и электронные схемы расположены в углублениях на корпусе прибора в связи с тем, что центральная часть устройства представляет собой полый канал для прохождения бурового раствора к буровой коронке. Поэтому включение источника автономного питания производят либо в полевых условиях, что представляет собой трудоемкую задачу, либо включение производят заранее в лабораторных условиях, что приводит к неэффективному использованию ресурса источника питания и к снижению автономности скважинного прибора.

Изобретение решает задачу экономии ресурса питания автономного прибора, повышения надежности его работы.

Поставленная задача решается тем, что в способе запуска автономного скважинного прибора, содержащем операции электрического подсоединения или отсоединения автономного источника питания к электронной схеме прибора, указанные операции осуществляют непосредственно перед спуском прибора в скважину или после его подъема путем воздействия переменным электромагнитным полем от внешнего источника электромагнитной энергии на схему электронного ключа через корпус прибора, для чего с помощью внешнего источника электромагнитной энергии инициируют переменный магнитный поток, который внутри скважинного прибора преобразуется преобразователями электромагнитной энергии в напряжение питания и управления электронного ключа, с помощью которого подключают или отключают автономный источник питания к электронной схеме, в зависимости от выбора соответствующего преобразователя.

Предлагаемое устройство для реализации заявляемого способа содержит корпус с расположенными в нем автономным источником питания, электронным ключом и электронной схемой, причем скважинный прибор снабжен внешним источником электромагнитной энергии, а внутрь корпуса введены преобразователи электромагнитной энергии в напряжение питания и управления электронного ключа, которые максимально приближены к внутренней поверхности корпуса, но не контактируют с ним, и удалены относительно друг друга на максимально возможное расстояние, а выход одного преобразователя электромагнитной энергии соединен с входом включения электронного ключа, выход другого преобразователя соединен с входом выключения электронного ключа, вход электронного ключа соединен с источником питания, выход электронного ключа соединен с электронной схемой прибора.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для запуска автономного скважинного прибора.

Устройство для запуска автономного скважинного прибора (см. фиг.1) содержит внешний источник электромагнитной энергии 1, первый преобразователь электромагнитной энергии 2, второй преобразователь электромагнитной энергии 3, автономный источник питания 4, электронный ключ 5, электронную схему 6, корпус скважинного прибора 7, концентратор магнитного потока с обмоткой 8, преобразователь переменного напряжения в напряжение питания и управления электронного ключа 9 первого преобразователя, концентратор магнитного потока с обмоткой 11, преобразователь переменного напряжения в напряжение питания и управления электронного ключа 10 второго преобразователя электромагнитной энергии (3).

Устройство работает следующим образом. Корпус скважинного прибора 7 изготавливается из диамагнитного материала, например из титана. Электромагнитная энергия для передачи вырабатывается внешним источником 1, который представляет собой не замкнутый сердечник из электротехнической стали с обмоткой - дроссель. Обмотка дросселя питается от источника переменного напряжения, например от промышленной сети. Концентратор магнитного потока с обмоткой 8 (11) также является дросселем. Сердечники дросселей 8 (11) выполнены из материала с большой магнитной проницаемостью, например из феррита. Для включения автономного источника питания 4 скважинного прибора внешний источник электромагнитной энергии 1 располагается торцом сердечника напротив торца сердечника дросселя 8 первого преобразователя электромагнитной энергии 2 скважинного прибора. Переменный магнитный поток, создаваемый внешним источником 1, проходит через диамагнитный корпус 7 скважинного прибора, пронизывает сердечник дросселя 8, расположенный в скважинном приборе и наводит на его обмотке переменное напряжение. Это напряжение преобразуется преобразователем 9 в напряжение питания электронного ключа 5, который подключает автономный источник питания 4 к электронной схеме 6 при подаче напряжения управления на вход включения электронного ключа 5. Для выключения автономного источника питания 4 скважинного прибора внешний источник электромагнитной энергии 1 располагается торцом сердечника напротив торца сердечника дросселя 11 второго преобразователя электромагнитной энергии 3 скважинного прибора. Переменный магнитный поток, создаваемый внешним источником 1, проходит через диамагнитный корпус 7 скважинного прибора, пронизывает сердечник дросселя 11, расположенный в скважинном приборе и наводит на его обмотке переменное напряжение. Это напряжение преобразуется преобразователем 10 в напряжение питания электронного ключа 5, который отключает автономный источник питания 4 от электронной схемы 6 при подаче напряжения управления на вход выключения электронного ключа 5.

Дроссель внешнего источника электромагнитной энергии 1 имеет обмотку с 6700 витками. На обмотку дросселя 1 подается переменное напряжение 220 В. Дроссель концентратора 8 (11) имеет обмотку 3300 витков. При этом на выходе преобразователя 9 (10) вырабатывается постоянное напряжение 4,5 В.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет повышенную автономность за счет уменьшения энергопотребления и надежность в работе за счет обеспечения возможности подготовки прибора в лабораторных условиях.

Формула изобретения

1. Способ запуска автономного скважинного прибора, содержащий операции электрического подсоединения или отсоединения автономного источника питания к электронной схеме прибора, отличающийся тем, что электрическое подсоединение или отсоединение источника питания к электронной схеме осуществляется непосредственно перед спуском или после подъема прибора, путем воздействия переменным электромагнитным полем от внешнего источника электромагнитной энергии на схему электронного ключа через корпус прибора, для чего с помощью внешнего источника электромагнитной энергии инициируют переменный магнитный поток, который внутри скважинного прибора преобразуется преобразователем электромагнитной энергии в напряжение питания и управления электронного ключа, с помощью которого подключают или отключают автономный источник питания в зависимости от выбора соответствующего преобразователя.

2. Устройство для запуска автономного скважинного прибора, содержащее корпус с расположенными в нем автономным источником питания, электронным ключом и электронной схемой, отличающееся тем, что скважинный прибор снабжен внешним источником электромагнитной энергии, а внутрь корпуса введены преобразователи электромагнитной энергии, которые максимально приближены к внутренней поверхности корпуса, но не контактируют с ним, и удалены относительно друг друга на максимально возможное расстояние, при этом выход одного преобразователя электромагнитной энергии соединен с входом включения электромагнитного ключа, выход другого преобразователя соединен с входом выключения электронного ключа, вход электронного ключа соединен с источником питания, выход электронного ключа соединен с электронной схемой прибора.

РИСУНКИ