Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину



Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину
Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину

 


Владельцы патента RU 2618487:

Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к области нефтедобычи и геологических исследований, а именно к устройству для спуска глубинно-насосного оборудования. Заявлено устройство, содержащее корпус, катушку, закрепленную в корпусе с возможностью вращения в нем, содержащую намотанный на нее кабель с заранее известными параметрами, электродвигатель, закрепленный в корпусе, функционально соединенный с катушкой с возможностью ее вращения; шкив, закрепленный в корпусе, через который кабель, разматываемый с катушки, спускается в скважину; метку, закрепленную на шкиве, блок обнаружения метки, выполненный с возможностью обнаружения метки и передачи сигнала обнаружения на блок измерения, блок измерения, выполненный с возможностью принимать сигнал обнаружения от блока обнаружения метки, вычислять глубину спуска кабеля как произведение количества принятых сигналов обнаружения на длину окружности шкива. Причем блок измерения выполнен с возможностью считывания скорости вращения электродвигателя и определения частоты появления меток, равной отношению периода появления меток к скорости вращения электродвигателя. Блок измерения выполнен с возможностью определять пропуск метки, если частота появления метки уменьшилась в два раза при сохранении скорости вращения электродвигателя, восстанавливать пропущенную метку и увеличивать соответствующим образом измеряемое значение длины спускаемого кабеля. Блок обнаружения метки и блок измерения закреплены в корпусе и функционально связаны друг с другом посредством линий связи. Технический результат - повышение точности определения глубины спуска кабеля в скважину. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области нефтедобычи и геологических исследований, а именно к устройству для спуска глубинно-насосного оборудования.

Уровень техники

Известно выбранное в качестве прототипа устройство для измерения длины кабеля с навивкой (SU 1455226), которое содержит измерительный узел, выполненный в виде вала 1 с осевым каналом 2 и тремя радиальными каналами 3 и подпружиненных штоков 4, размещенных в каналах 3. К каждому из штоков 4 на оси 6 крепится диск 7. Измерительный узел размещен на подшипнике 8 в обойме 9 и кинематически связан со счетчиком 10 длины кабеля 11, размещенного в осевом канале 2 вала 1. При перемещении кабеля 11 диски 7 вращаются на оси 6 и заставляют вращаться вал 1 в обойме 9. Вращение вала 1 передается на счетчик 10, который фиксирует длину кабеля 11. Целью изобретения является повышение точности измерения.

Но в этом устройстве не учитывается температурное расширение и нелинейной растяжение спускаемого кабеля, что уменьшает точность работы устройства.

Известно устройство для определения глубины каротажа (SU 1487620), содержащее последовательно соединенные чувствительные к магнитному полю элементы, образующие дифференциальный магнитомодуляционный преобразователь, два компаратора, RC-триггер, формирователь счетно-управляющих импульсов, логический вентиль, счетчик, дешифратор, генератор магнитной метки, импульсный магнит. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение помехоустойчивости устройства, она достигается за счет того, что разметка каротажного кабеля осуществляется при подъеме прибора на кабеле, что дает возможность исключить факторы, влияющие на длину кабеля, например изменение массы прибора и непостоянство скорости каротажа. Кроме того, устраняется размагничивающее влияние обсадных труб на метки, нанесенные на кабель.

Однако в данном решении размечается кабель, а метки кабеля при движении кабеля могут повредиться, что уменьшает точность и снижает надежность функционирования устройства, а также не учитывается температурное расширение и нелинейной растяжение спускаемого кабеля, что уменьшает точность работы устройства.

Раскрытие изобретения

В одном аспекте изобретения раскрыто устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину, содержащее:

- корпус,

- катушку, закрепленную в корпусе с возможностью вращения в нем, содержащую намотанный на нее кабель с заранее известными параметрами,

- электродвигатель, закрепленный в корпусе, функционально соединенный с катушкой с возможностью ее вращения;

- шкив, закрепленный в корпусе, через который кабель, разматываемый с катушки, спускается в скважину;

- метку, закрепленную на шкиве,

- блок обнаружения метки, выполненный с возможностью обнаружения метки и передачи сигнала обнаружения на блок измерения,

- блок измерения, выполненный с возможностью принимать сигнал обнаружения от блока обнаружения метки, вычислять глубину спуска кабеля как произведение количества принятых сигналов обнаружения на длину окружности шкива,

причем блок измерения выполнен с возможностью считывания скорости вращения электродвигателя и определения частоты появления меток, равной отношению периода появления меток к скорости вращения электродвигателя,

причем блок измерения выполнен с возможностью определять пропуск метки, если частота появления метки уменьшилась в два раза при сохранении скорости вращения электродвигателя, восстанавливать пропущенную метку и увеличивать соответствующим образом измеряемое значение длины спускаемого кабеля;

причем блок обнаружения метки и блок измерения закреплены в корпусе и функционально связаны друг с другом посредством линий связи.

В другом аспекте изобретения раскрыто, что блок измерения на основании заранее известных параметров кабеля дополнительно вводит корректирующую функцию FP для длины кабеля, учитывающую нелинейное растяжение кабеля по мере его спуска в скважину.

В другом аспекте изобретения раскрыто, что дополнительно содержится блок памяти, закрепленный в корпусе и функционально связанный с блоком измерения посредством линий связи, причем блок памяти выполнен с возможностью хранить заранее известные параметры кабеля и хранить вычисленную глубину спуска кабеля.

В другом аспекте изобретения раскрыто, что блок измерения выполнен с возможностью на основании заранее известных параметров кабеля дополнительно вводить корректирующий коэффициент Kt для измеряемого значения глубины спуска кабеля по мере разматывания или сматывания катушки, учитывающий тепловое расширение кабеля по мере его спуска в скважину.

В другом аспекте изобретения раскрыто, что корректирующий коэффициент Kt находится в прямой зависимости от температуры.

В другом аспекте изобретения раскрыто, что блок измерения выполнен с возможностью на основании заранее известных параметров кабеля дополнительно вводить корректирующую функцию Ft для измеряемого значения глубины спуска кабеля с учетом температурного поля по длине спущенной части кабеля.

В другом аспекте изобретения раскрыто, что блок измерения выполнен с возможностью на основании заранее известных параметров кабеля дополнительно вводить корректирующую функцию Ft_P для измеряемого значения глубины спуска кабеля с учетом температурного поля по длине спущенной части кабеля и растяжения кабеля вследствие силы тяжести.

В другом аспекте изобретения раскрыто, метка является магнитной меткой, или RFID меткой, или оптической меткой.

Основной задачей, решаемой заявленным изобретением, является определение глубины спуска насосного оборудования на кабеле в скважину.

Сущность изобретения заключается в том, что при определении длины кабеля, на котором спускается насосное оборудование, дополнительно учитывается нелинейное растяжение кабеля при его спуске.

Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении точности измерения глубины спуска кабеля в скважину.

Краткое описание чертежей

На чертеже показана схематичная компоновка, содержащая заявленное устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину.

Осуществление изобретения

Один пример осуществления заявленного устройства показан на фиг. 1, на которой заявленное устройство установлено на мобильную базу 1 и к нему присоединено глубинное оборудование 2. На фиг. 1 показана катушка 4 и шкив 3, но не показаны метка на шкиве, блок обнаружения метки, блок измерения, так как их расположение не существенно.

Метка может представлять собой магнитную метку, или RFID метку, или оптическую метку, или любой другой подходящий тип метки, основное требование, предъявляемое к ней - возможность закрепления на шкиве и возможность ее обнаружения соответствующим блоком обнаружения. Очевидно, что блок обнаружения имеет конструктив и функциональность, такую, чтобы иметь возможность обнаруживать метку, то есть он может представлять собой средство обнаружения магнитного поля (например, геркон, катушка и т.п.), RFID-детектор, видеокамеру и т.д.

Блок обнаружения устанавливается на корпусе так, чтобы обеспечивалась возможность считывания метки. Как правило, блок обнаружения располагается рядом со шкивом, но неподвижно относительно него, чтобы не вносить погрешность в измерения.

При движении шкива метка периодически проходит рядом с блоком обнаружения, в этот момент происходит ее обнаружение и блок обнаружения формирует сигнал обнаружения. В зависимости от используемого типа блока обнаружения сигнал обнаружения может дополнительно обрабатываться или сразу передаваться на блок измерения.

Передача сигнала обнаружения может осуществляться как проводным образом через линии связи, соединяющие все электронные блоки устройства, так и беспроводным образом, что не влияет на сущность заявленного решения.

Устройство содержит катушку, на которую намотан кабель, блок обнаружения, шкив, блок измерения. Катушку приводит в движение двигатель. В одном варианте осуществления упомянутым двигателем является электродвигатель. Катушка связана с двигателем посредством ременной, цепной или иной передачи так, чтобы двигатель мог передавать свое вращательное движение на катушку.

На ободе шкива нанесена по меньшей мере одна метка, при вращении шкива метка(и) считывается и по простой формуле определения длины окружности через диаметр определяется глубина спуска H=π*D*N, где D - диаметр шкива, N - число оборотов шкива, обнаруженных блоком обнаружения.

Поскольку кабель имеет свою толщину, то для более точного вычисления длины кабеля при одном обороте шкива необходимо ввести поправку: H=π*(D+d)*N, где d - толщина кабеля.

Понятно, что шкив может иметь бортики на своей окружности, чтобы удерживать кабель, но длина окружности определяется через диаметр той части шкива, по которой непосредственно проходит кабель.

Использование шкива в качестве элемента для измерения длины кабеля приводит к погрешности, возникающей при проскальзывании кабеля по шкиву, чем больше кабель натянут, тем сильнее он контактирует со шкивом и тем меньше проявляется этот эффект, однако в начале размотки кабеля этот эффект может привнести существенную погрешность. Для уменьшения этой погрешности в одном варианте используются дополнительные средства для прижимания кабеля к шкиву (например, дополнительный шкив, закрепленный рядом с основным, при этом кабель плотно проходит в пространстве между ободьями шкивов, вращая оба шкива благодаря силам трения), средства, увеличивающие трение при движении кабеля по шкиву (специальные покрытия и шероховатые структуры поверхности шкива).

Еще один вариант устранения погрешности от проскальзывания - расположение метки на катушке.

В варианте осуществления, в котором метка расположена не на шкиве, а на катушке для повышения точности измерения глубины учитывается, что по мере разматывания кабеля радиус витков кабеля на катушке уменьшается.

Для этого в блок памяти устройства заносится информация о толщине используемого кабеля и размерах катушки для определения количества намотанных слоев и количества витков в слое. Также в устройство изначально записывается база данных по кабелям, чтобы при первом использовании кабеля выбрать его тип, что также позволяет учитывать его растяжение при спуске и расширение при нагреве, предельные нагрузочные параметры.

Длина кабеля LK1, размотанного с катушки, без компенсаций на температуру и растяжение определяется по следующему выражению:

где LK1 - длина разматываемого кабеля,

М - число слоев кабеля на катушке,

N - число витков в слое,

D0 - диаметр катушки,

d - диаметр кабеля.

Для длины LK2 сматываемого кабеля формула немного изменится

Для использования этих формул нужно знать, сколько слоев наматывается на катушку, а также сколько витков содержит один слой намотанного кабеля, что несколько усложняет работу всего устройства, так как требуется аккуратная и повторяемая намотка кабеля на катушку, однако при выполнении всех требований это дает более высокую точность определения длины кабеля.

Для компенсации температуры и/или растяжения в формулу вводится функция компенсации FKOM, которая в частном случае может быть линейным коэффициентом, в другом случае может представлять собой функцию температуры или растяжения или их комбинацию.

Для температурно скомпенсированного значения длины используется следующее выражение

где Kt - температурная поправка, связанная с расширением материала кабеля. Для многокомпонентного кабеля коэффициент может быть получен экспериментально либо посредством оценки влияния разных компонентов кабеля на расширение при увеличении температуры.

Если принимать коэффициент линейным, то достаточно лишь знать среднюю температуру грунта по глубине, тогда Kt=ΔТ⋅kexp+1, где ΔT - отклонение температуры от нормальной (обычно комнатной или иной, при которой были измерены параметры материалов), а kexp - справочный коэффициент линейного расширения материалов. При этом глубина с некоторым приближением определяется через значения i, j.

Для стали коэффициент

В другом варианте осуществления Kt представляет собой функцию от глубины Ft.

Длину разматываемого кабеля в таком случае можно вычислить по формуле

Верхние индексы i и j функции указывают зависимость от глубины, то есть фактически для каждого витка кабеля вводится свой температурный коэффициент расширения.

Распределение температурного поля по глубине скважины, которое соответствует функции Ft, должно быть заранее известно или предварительно измерено.

Ft=ΔT⋅kexp(i,j)+1

Аналогично может быть учтено растяжение кабеля посредством ввода в формулу поправки на растяжение КР.

где КР - поправка на растяжение материала кабеля от воздействующей силы тяжести. Для многокомпонентного кабеля поправка может быть получена экспериментально либо посредством оценки влияния разных компонентов кабеля на растяжение при увеличении растягивающей силы, действующей на кабель, в частности силы тяжести.

Рассмотрим случай линейного растяжения кабеля (очевидно, что кабель работает в этом режиме, так как нелинейные растяжения чреваты обрывом). Принимаем, что центр масс, находящийся в середине кабеля, при помощи силы тяжести растягивает кабель с силой mg, где m - общая масса опущенного в скважину кабеля, g - ускорение свободного падения.

Тогда удлинение кабеля находится по формуле:

где kR - предварительно измеренный или заранее известный коэффициент жесткости конкретного кабеля, который в целом зависит от длины кабеля обратно пропорционально : чем длиннее кабель, тем меньше у него жесткость, так как он легче растягивается на одну и ту же величину.

Таким образом , где , то есть удлинение кабеля прямо пропорционально его длине.

Для учета массы подвешенного на кабеле груза используется следующее выражение:

где Mload - масса подвешенного груза (скважинного оборудования).

В предпочтительном варианте осуществления учитывается нелинейное повышение нагрузки при разматывании кабеля, что приводит к нелинейной зависимости растяжения от длины кабеля.

В некотором приближении для коэффициента жесткости кабеля справедливо выражение , где Е - модуль Юнга, зависящий только от материала кабеля, S - площадь поперечного сечения кабеля, L - длина кабеля.

Для большей точности коэффициент Е⋅S для каждого конкретного кабеля может быть определен эмпирически или вычислен с помощью более точной математической модели.

С другой стороны масса кабеля может быть вычислена через его объем V и плотность ρ.

m=ρ⋅V=ρ⋅L⋅S

Таким образом,

То есть зависимость от длины становится квадратичной (нелинейной), что и понятно, так как, с одной стороны, с опусканием кабеля растет его длина, что приводит к прямо пропорциональному уменьшению жесткости кабеля, и с другой стороны, прямо пропорционально увеличению длины увеличивается масса кабеля.

В этой связи целесообразно вводить функцию растяжения

Тогда

В другом варианте осуществления одновременно учитывается и растяжение, и температурное расширение кабеля:

Верхние индексы i и j указывают зависимость от глубины, то есть фактически для каждого витка кабеля вводится свой коэффициент растяжения. Это обеспечивает более высокую точность определения длины спускаемого кабеля.

Для дополнительного контроля количество считанных меток соотносится со скоростью вращения катушки. Это позволяет исключить погрешность, связанную с возможным пропуском метки. При пропуске метки в ожидаемый момент времени, который легко вычисляется из скорости вращения катушки и времени обнаружения предыдущей метки, пропущенная метка восстанавливается посредством аппроксимации. Скорость катушки может быть вычислена блоком измерений посредством измерения сигналов, поступающих от электродвигателя посредством линий связи между блоком измерений и блоком электродвигателя или блоком управления электродвигателя. Сигнал на вращение электродвигателя заранее известным образом связан со скоростью вращения катушки, которая определяет момент появления следующей метки около блока обнаружения, если по оценке, полученной из скорости катушки, метка должна была быть считана блоком обнаружения, но этого не произошло, блок измерения добавляет длину одного оборота катушки к общей длине.

В одном из вариантов осуществления блок измерения посредством линий связи соединен с блоком управления электродвигателем, при подаче сигнала на вращение электродвигателя этот же сигнал идет на блок измерения, в дальнейшем блок измерения сопоставляет длительность Т сигнала на вращение электродвигателя с количеством считанных за эту длительность меток N, находит их отношение T/N. При накоплении достаточно большой статистики после первого использования устройства, например, при совпадении величин T/N для первых 20 меток, эта величина принимается эталонной и сохраняется в блоке памяти. Причем для уменьшения погрешности первое значение T/N отбрасывается, так как метка может появиться не по прошествии полного круга вращения катушки или шкива. В случае если дисперсия определяемых величин T/N превышает порог, то выводится соответствующая индикация, и эталонная величина не задается.

В дальнейшем, если величина T/N принимает значение, в два раза большее, то блок измерения принимает решение, что одна метка была пропущена и вводит компенсацию в измерения, добавляя еще одну длину, соответствующую одному обороту шкива или кабеля, к определяемой длине кабеля. В одном варианте если величина T/N принимает значение, в три раза большее, то блок измерения принимает решение, что две метки были пропущены и вводит компенсацию в измерения, добавляя еще две длины, соответствующие двум оборотам шкива или кабеля, к определяемой длине кабеля.

Аналогичным образом может быть определен пропуск метки в случае использования нескольких меток, закрепленных на шкиве. При этом компенсация в измерение вводится не на оборот шкива, а на часть оборота шкива, которая определяется общим количеством меток.

Шкив или катушка может содержать больше одной метки, что приводит к большей точности определения длины спускаемого кабеля.

Блок измерения может восстанавливать метку и компенсировать неверно определенную длину, принимая пропущенную длину кабеля, равной последней считанной, линейно или квадратично экстраполируя предыдущие определенные длины на один оборот катушки или шкива.

Если две и более метки подряд не были считаны, блок измерения выдает сигнал неисправности на блок отображения. Блок отображения может представлять собой световой индикатор, звуковой индикатор, экран, табло и т.п. Блок отображения может быть проводным или беспроводным образом связан с блоком измерения посредством линий связи.

Аналогичный алгоритм может быть введен при считывании сигналов со шкива.

В другом варианте осуществления блок измерения считывает частоту вращения электродвигателя посредством датчика вращения или ускорения, посредством использования доплеровского изменения частоты или другим подходящим способом. Далее блок измерений находит частоту появления меток для данной частоты вращения электродвигателя. Например, при частоте двигателя 20 оборотов в минуту, частота появления меток может быть равна 60 меток в минуту. То есть каждая следующая метка появляется через секунду после предыдущей. В случае если очередная метка при сохранении прежней частоты вращения электродвигателя была считана через 2 секунды, то есть частота появления метки уменьшилась в два раза, то блок измерения делает вывод, что одна метка была пропущена и добавляет единицу длины, соответствующую пропущенной метке, к результату определения длины кабеля.

Если было пропущено более двух меток подряд или ситуация пропуска метки повторяется с частотой больше пороговой, то блок измерения выдает сигнал тревоги на дисплей, световое табло, световой или звуковой индикатор.

В одном варианте осуществления устройство монтируется на неподвижную платформу и устанавливается на резиновую подложку толщиной 10 см, которая гасит вибрацию. В основании конструкции лежит рама, на одной части которой закреплен корпус, с другой стороны платформа для противовеса. В качестве противовеса могут использоваться ЖБ блоки достаточной массы, чтобы обеспечить неподвижность всей конструкции.

В одном варианте осуществления корпус выполняется в водо- и пылезащищенном исполнении, чтобы обезопасить внутренние узлы от повреждения. Корпус, катушка кабеля и все электрические узлы заземляются на один контур, чтобы избежать разницы потенциалов.

Двигатель устанавливается на металлическую раму. Его мощность и размер катушки подбираются исходя из параметров используемого кабеля, требуемой глубины спуска. Двигатель имеет проводной пульт управления с четырьмя кнопками: вкл/выкл, вперед, назад и стоп.

В случае необходимости могут быть использованы волоконно-оптические кабели. В таком случае устанавливается блок для работы с оптическим кабелем, в который входит рефлектометр для наблюдения за состоянием кабеля и длиной его погружения. Для возможности использования спецоборудования на конце кабеля с противоположного его конца (параллельно рефлектометру) предусматривается оптический выход.

Принцип работы рефлектометра основан на анализе отраженных оптических импульсов, излучаемых рефлектометром в оптическое волокно. Измерения с помощью оптического рефлектометра основаны на явлении обратного рассеяния света в волокне и на отражении света от скачков показателя преломления. Импульсы света, распространяясь по линии, испытывают отражения и затухания на неоднородностях линии и вследствие поглощения в среде.

Оптический импульс вводится в волокно через направленный ответвитель. Этот импульс распространяется по волокну и ослабляется в соответствии с коэффициентом затухания волокна. Незначительная часть оптической мощности рассеивается, и в результате обратно рассеянное излучение через направленный ответвитель попадает на фотодетектор, преобразуется в электрический сигнал, усиливается, обрабатывается и результат выводится на дисплей.

Измерение затухания с помощью OTDR основано на предположении, что коэффициент обратного рассеяния является постоянным для данного волокна, то есть в каждой точке волокна рассеивается назад одинаковое количество оптической мощности, но из-за затухания самого волокна на фотодиод рефлектометра попадает линейно уменьшающаяся оптическая мощность. Затухание волокна между точками 1 и 2 определяется как половина разности между соответствующими уровнями мощности Р1 и Р2: A=-(0.5)*(P1-P2)(dB) - множитель -0,5 появляется из-за того, что свет прошел двойной путь от источника к пункту отражения и обратно. В случае дефекта или стыков происходит резкое увеличение обратного излучения и по времени этого излучения вычисляется точка дефекта, стыка и обрыва волокна.

Измерения с помощью рефлектометра обычно производятся на длине волны света, равной 1,31 или 1,55 мкм.

По полученным данным формируется характеристика, именуемая рефлектограммой. Анализ искаженных принятых импульсов позволяет определить длину волоконно-оптической линии, затухание сигнала в ней, включая потери на соединителях и коннекторах, расстояния до мест неоднородностей волокна, которые могут быть связаны с обрывом или изменением его структуры.

В случае использования оптоволокна необходимость в метках пропадает, но сохраняется необходимость учета компенсации температурного расширения и растяжения вследствие силы тяжести.

В одном варианте осуществления устройство спуска кабеля в скважину (далее устройство) содержит катушку, на которую намотан кабель; двигатель, приводящий ее в движение; блок обнаружения и блок памяти, хранящий информацию о глубине погружения кабеля.

На ободе катушки нанесены метки, каждый оборот они считываются блоком обнаружения, и сигналы обнаружения передаются в блок измерения. Перед использованием устройства в блок памяти закладывается база данных по кабелям, чтобы при эксплуатации можно было выбрать тип кабеля. В блоке измерения производятся необходимые подсчеты, учитывающие растяжение кабеля при спуске, его толщину и расширение при нагреве. В случае достижения критических величин, будет подан звуковой и световой сигнал на блоке отображения.

Порядок проводимых работ при эксплуатации устройства:

- Определяется тип используемого кабеля и его длина. Исходя из этих данных собирается устройство с катушкой и двигателем необходимой мощности.

- На раму монтируются утяжелители, двигатель и катушка. Все составляющие устройства тщательно крепятся во избежание деформации и выхода из строя во время эксплуатации.

- В непосредственной близости от катушки в штатном гнезде монтируется блок считывателя таким образом, чтобы беспрепятственно регистрировать метки на катушке.

- В безопасном для оператора месте за защитным стеклом монтируется блок измерения, осуществляется его коммутация с блоком обнаружения. Затем на кабели коммутации надевается металлически короб, защищающий кабели от механического повреждения.

- В программном меню блока измерения выбирается тип кабеля и его длина, намотанная на катушку, указывается размер катушки, количество меток и на каком расстоянии они нанесены. Выбранные настройки сохраняются в устройстве под определенным именем. После спуска кабеля формируется файл отчета, в котором указаны остановки при погружении кабеля; глубина, на которую он был погружен. В случае использования дополнительного измерительного оборудования файл отчета может содержать информацию о показаниях приборов с привязкой к глубине, на которой были получены данные.

- Все узлы и механизмы заземляются на единый контур.

- Перед работой в скважине проверяется работа всех кнопок пульта управления двигателем (вкл/выкл, вперед, назад, стоп).

- В случае, если не зафиксированы отклонения в работе узлов устройства, осуществляется погружение кабеля в скважину.

Технический результат устройства заключается в повышении точности измерений и достигается за счет замера погружения кабеля на поверхности земли (путем считывания меток на катушке) с устранением погрешностей, связанных с тепловым расширением кабеля. Данный способ измерения глубины погружения кабеля исключает потерю измерительного оборудования в скважине, а также позволяет фиксировать глубину погружения кабеля даже в случае его обрыва.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.

Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.

Упомянутые линии связи, если не указано иное, являются стандартными, известными специалистам линиями связи, материальная реализация которых не требует творческих усилий. Линией связи может быть провод, набор проводов, шина, беспроводная линия связи (радиочастотная, инфракрасная, ультразвуковая и т.д.). Протоколы связи по линиям связи известны специалистам и не упоминаются отдельно.

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.

Способы, раскрытые здесь, содержат один или несколько этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы изобретения. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы изобретения.

В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации блоков на чертежах, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность изобретения не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления изобретения могут быть использованы любые программные и аппаратные средства, известные в уровне техники. Так аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютере либо комбинации вышеозначенного.

Хотя отдельно не упомянуто, но очевидно, что, когда речь идет о хранении данных, программ и т.п., подразумевается наличие машиночитаемого носителя данных. Примеры машиночитаемых носителей данных включают в себя постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, регистр, кэш-память, полупроводниковые запоминающие устройства, магнитные носители, такие как внутренние жесткие диски и съемные диски, магнитооптические носители и оптические носители, такие как диски CD-ROM и цифровые универсальные диски (DVD), а также любые другие известные в уровне техники носители данных.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.

В приведенном выше описании примеров, термины направления (такие как "над", "верх", "ниже", "низ", "верхний", "нижний" и т.д.) используются для удобства ссылки на прилагаемые чертежи. В общем, "над", "верхний" "вверх" и аналогичные термины связаны с направлением к земной поверхности вдоль ствола скважины, и "ниже", "нижний", "вниз" и аналогичные термины связаны с направлением от земной поверхности вдоль ствола скважины, причем ствол скважин может быть горизонтальным, вертикальным, наклонным, наклонно-направленным и т.д.

Любые числовые значения, изложенные в материалах настоящего описания или на фигурах, предназначены для включения всех значений от нижнего значения до верхнего значения приращениями в один единичный элемент, при условии что есть интервал по меньшей мере в два единичных элемента между любым нижним значением и любым верхним значением. В качестве примера, если изложено, что величина составляющей или значения технологического параметра, например такого, как температура, давление, время, и тому подобное, например, имеет значение от 1 до 90, предпочтительно от 20 до 80, более предпочтительно от 30 до 70, подразумевается, что значения, такие как от 15 до 85, от 22 до 68, от 43 до 51, от 30 до 32, и т.д., в прямой форме перечислены в этом описании изобретения. Что касается значений, которые являются меньшими, чем единица, при необходимости, один единичный элемент считается имеющим значение 0,0001, 0,001, 0,01 или 0,1. Таковые являются всего лишь примерами того, что определенно подразумевается, и все возможные комбинации многочисленных значений между перечисленными самым низким значением и самым высоким значением должны считаться изложенными в прямой форме в этой заявке подобным образом. Как может быть видно, указание величин, выраженных в материалах настоящего описания в качестве «весовых долей», также предполагает такие же диапазоны, выраженные в показателях процентного отношения по массе. Таким образом, выражение в подробном описании изобретения диапазона в показателях «'х' весовых долей результирующего состава смеси полимеров» также предполагает указание диапазонов такой же изложенной величины «'x' в процентном отношении по массе результирующего состава смеси полимеров».

Варианты осуществления устройства/элемента могут быть выполнены из любого подходящего материала, например, - не с целью ограничения, - из алюминия, меди, нержавеющей стали, титана, углеродных волоконных композитных материалов и т.п. Эти составные части могут быть изготовлены с использованием способов, известных обычным специалистам в данной области, включая, лишь в качестве примера, механическую обработку на станках и литье по выплавляемой модели. Сборка форсунок и финишные операции в соответствии с приведенным описанием также соответствуют знаниям обычного специалиста в данной области и, таким образом, более подробно поясняться здесь не будут.

1. Устройство для измерения глубины спуска кабеля в скважину, содержащее:

- корпус,

- катушку, закрепленную в корпусе с возможностью вращения в нем, содержащую намотанный на нее кабель с заранее известными параметрами,

- электродвигатель, закрепленный в корпусе, функционально соединенный с катушкой с возможностью ее вращения;

- шкив, закрепленный в корпусе, через который кабель, разматываемый с катушки, спускается в скважину;

- метку, закрепленную на шкиве,

- блок обнаружения метки, выполненный с возможностью обнаружения метки и передачи сигнала обнаружения на блок измерения,

- блок измерения, выполненный с возможностью принимать сигнал обнаружения от блока обнаружения метки, вычислять глубину спуска кабеля как произведение количества принятых сигналов обнаружения на длину окружности шкива,

причем блок измерения выполнен с возможностью считывания скорости вращения электродвигателя и определения частоты появления меток, равной отношению периода появления меток к скорости вращения электродвигателя,

причем блок измерения выполнен с возможностью определять пропуск метки, если частота появления метки уменьшилась в два раза при сохранении скорости вращения электродвигателя, восстанавливать пропущенную метку и увеличивать соответствующим образом измеряемое значение длины спускаемого кабеля;

причем блок обнаружения метки и блок измерения закреплены в корпусе и функционально связаны друг с другом посредством линий связи.

2. Устройство по п. 1, в котором блок измерения на основании заранее известных параметров кабеля дополнительно вводит корректирующую функцию FP для длины кабеля, учитывающую нелинейное растяжение кабеля по мере его спуска в скважину.

3. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее блок памяти, закрепленный в корпусе и функционально связанный с блоком измерения посредством линий связи, причем блок памяти выполнен с возможностью хранить заранее известные параметры кабеля и хранить вычисленную глубину спуска кабеля.

4. Устройство по п. 1, в котором блок измерения выполнен с возможностью на основании заранее известных параметров кабеля дополнительно вводить корректирующий коэффициент Кt для измеряемого значения глубины спуска кабеля по мере разматывания или сматывания катушки, учитывающий тепловое расширение кабеля по мере его спуска в скважину.

5. Устройство по п. 4, в котором корректирующий коэффициент Кt находится в прямой зависимости от температуры.

6. Устройство по п. 2, в котором блок измерения выполнен с возможностью на основании заранее известных параметров кабеля дополнительно вводить корректирующую функцию Ft для измеряемого значения глубины спуска кабеля с учетом температурного поля по длине спущенной части кабеля.

7. Устройство по п. 5, в котором блок измерения выполнен с возможностью на основании заранее известных параметров кабеля дополнительно вводить корректирующую функцию Ft_P для измеряемого значения глубины спуска кабеля с учетом температурного поля по длине спущенной части кабеля и растяжения кабеля вследствие силы тяжести.

8. Устройство по п. 1, в котором метка является магнитной меткой, или RFID меткой, или оптической меткой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для бурения, преимущественно взрывных скважин на карьерах. Техническим результатом является повышение надежности измерения глубины бурения.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и материалов и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и металлообрабатывающей промышленности при дефектоскопии изделий и конструкций из ферромагнитных материалов и сплавов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения глубины узккх щелей в процессе их изготовления на стандартных образцах. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения глубины скважин при проведении каротажных работ. .

Изобретение относится к измер1 тельной технике и может применяться в машиностроении . .

Изобретение относится к машиностроению для легкой промышленности и может быть использовано в машинах для измерения длины движущихся длинномерных легкодеформируемых композитных материалов в условиях, не исключающих их проскальзывание и деформацию.

Настоящее изобретение относится к способу мониторинга скручивания кабеля, содержащему этапы обеспечения кабеля, имеющего внешнюю поверхность и проходящего вдоль продольного направления, причем кабель снабжен, по меньшей мере, одной идентификационной меткой, предпочтительно радиочастотной идентификационной меткой, расположенной на угловом положении метки в плоскости поперечного сечения, выполненного перпендикулярно продольному направлению, и эта, по меньшей мере, одна метка сохраняет идентификационный код метки и способна передавать электромагнитный сигнал метки; опроса, по меньшей мере, одной идентификационной метки для приема электромагнитного сигнала метки; и детектирования электромагнитного сигнала метки; в котором этап детектирования электромагнитного сигнала метки содержит этап считывания идентификационного кода метки и определения углового положения, по меньшей мере, одной идентификационной метки.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов (стальных труб, прутков, рельс, канатов, проволок и т.п.) в процессе их изготовления или эксплуатации.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения длины труб. .
Изобретение относится к способам определения геометрических параметров различных объектов. .

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и может быть использовано для контроля положения металлических и неметаллических изделий без механического контакта с ними.

Изобретение относится к способу подсчета сегментов труб на скважине. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в текстильном и швейном производстве. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям длины и скорости перемещения протяженных ферромагнитных изделий методом магнитных меток. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длины легкодеформируемых материалов в трикотажном, швейном и текстильном производстве.

Изобретение относится к учету состояния спуско-подъемных операций, в частности к учету буровых труб. Техническим результатом является исключение ошибок и искажений в вычислениях.
Наверх