Аппаратура перезаписи каротажных диаграмм автономного прибора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 552399

Союз Советских

Социалистических

Республик (Gl) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05,09.75 (21) 2170741/25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.77. Бюллетень М 12

Дата опубликования описания Об.04.77 (51) М. Кл Е21В 47/00,//

G 01V 3/18

Государственный комитет

Совета Ииннстров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДЫ 550 834(088 8) (72) Авторы изобретения

И. К. Саркисов, Ю. А. Махмудов и Л. Ф. Крайзглан (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (54) АП ПАРАТУРА П ЕРЕЗАП И СИ КАРОТА)КН ЫХ

ДИАГРАММ АВТОНОМНОГО ПРИБОРА

Изобретение относится к области геофизического приборостроения и может быть использовано при разработке автономных регистрирующих систем для каротажа в процессе бурения или в процессе спуска (подъема) бурильных труб.

Автономные системы для каротажа бурящихся скважин состоят из собственно автономных скважинных приборов, в которых па магнитной ленте или на псрфоленте в функции времени (через заданный шаг квантования по времени) записываются дискретныс значения геофизического параметра и наземной аппаратуры для перезаписи диаграммы автономного прибора из функции времени в функцию глубины. (1, 2, 3). Наземная аппаратура во время каротажа записывает углубление бурильного инструмента в функции времени, а после каротажа обрабатывает обе диаграммы и записывает диаграмму параметра в функции глубины скважипы.

Известна аппаратура (4) перезаписи каротажных диаграмм автономного прибора, состоящая из лентопротяжного механизма диаграммы автономного прибора со считывающим устройством, имеющим блоки считывания информационных и реперных меток, лентопротяжного механизма диаграммы углубления бурильного инструмента со считывающим устройством, имеющим блоки считывания меток глубины, меток времени и реперных меток, блока управления синхронизацией диаграмм по реперным меткам, источника питания с переключающим ключом и регистратора с блоком включения.

При перезаписи в лентопротяжные механизмы закладываются диаграммы автономного прибора и углубления бурильного инструмсн10 та. На диаграмме автономного прибора на одной из дорожек записаны (проперфорпрованы) информационные метки, которые являются также метками времени (расстояния между соседними информационными мсткамп

15 характеризуют дискретные значения измеряемого параметра), а на другой дорожке записаны (проперфорированы) реперные метки.

На диаграмме углубления бурильного пцструмента, записываемой на перфоленте, сппхро20 отверстия характеризуют метки времени (цена метки времени такая же, как на диаграмме автономного прибора); на одной из дорожек перфорируются метки глубины через заданный шаг квантования по глубине, а»a дру25 гой — реперные метки.

Реперные метки зиписываются (перфорируются) по признаку прокачки жидкости, т. е. каждый раз при включении буровых насосов, т. е. после наращивания бурового и струменЗ0 та.

552399

В процессе перезаписи ведущим является лентопротяжный механизм диаграммы автономного прибора и при этом каждое дискретное значение параметра проверяется на соответствие метке глубины на диаграмме углубления бурильного инструмента. При наличии такого соответствия в регистраторе преобразователя по метке глубины протягивается диаграммная лента на один шаг квантования по глубине и записывается дискретное значение параметра. В случае, если дискретному значению параметра на диаграмме автономного прибора не соответствует метка глубины на диаграмме углубления бурильного инструмента, информация считается избыточной и не регистрируется.

Так как шаги квантования по времени формируются в автономном приборе и наземной аппаратуре своими времязадающими устройствами и так как эти устройства работают в различных условиях, то неизбежно расхождение цены шагов квантования по времени в автономном приборе и наземной аппаратуре.

Это приводит к тому, что количество меток времени на обеих диаграммах не будет одинаково. Разница в количестве меток времени тем больше, чем больше время бурения и, следовательно, каротажа. Неравенство числа меток на обеих диаграммах приводит к искажению перезаписываемой кривой зависимости параметра от глубины скважины.

Для уменьшения искажения кривой обе диаграммы в преобразователе периодически синхронизируются по реперным меткам и это равносильно введению новых уровней отсчета времени.

При синхронизации диаграмм по реперным меткам обеспечивается необходимая точность перезаписи, если бурение скважины шло на больших и средних скоростях. Например, при скорости бурения в 12 м/час время бурения интервала, равного трубе длиной 12 м, будет

1 час. При погрешности времязадающего устройства в 1% абсолютное расхождение во времени (шаги квантования во времени при каротаже в процессе бурения выбираются из ряда в 15, 30, 60 или 120 сек) составит 36 сек, т. е. не более 2 шагов квантования.

Если же бурение ведется на малых скоростях (глубокие скважины, твердые породы и т. п.), то расхождение в интервале между двумя реперными метками может составить

10 — 20 шагов квантования по времени. В этих случаях искажение кривой параметра от глубины превышает допустимое.

Для уменьшения искажения результирующей кривой каротажа при малых скоростях бурения необходимо проставлять реперные метки чаще, чем это вызвано технологией бурения, что практически невозможно, так как приведет к нарушению технологии бурения.

Другим путем уменьшения искажения результирующей кривой является введение в процессе перезаписи условных реперных меток и синхронизации перезаписываемых диа10

2О

4О

55 ио

65 грамм по этим и фактическим реперным меткам. Для определения положения условных реперных меток необходимо определить такое число меток времени на обеих диаграммах, после которых расхождение составит не более одного шага квантования по времени.

Целью изобретения является повышение точности перезаписи.

Поставленная цель достигается тем, что в аппаратуру введена система промежуточной синхронизации диаграмм между реперными метками, содержащая счетчик с ключом на выходе в цепи блока считывания информационных меток, счетчик с ключом на входе в цепи блока считывания меток времени, вычислитель, схему совпадения, кольцевой трехкаскадный коммутатор и блок синхронизации, причем выходы счетчиков соединены с вычислителем, входы блока синхронизации соединены с выходами вычислителя и блоков считывания информационных меток и меток времени, выход блока синхронизации соединен с блоком управления, входы схемы совпадения соединены с блоками считывания реперных меток, а выход — со входом кольцевого трехкас кадного коммутатора, первый выход которого соединен с цепями управления ключами, вгорой выход — с цепями сброса и переноса информации счетчиков и цепью управления переключающим ключом и третий выход — — с цепью включения регистратора.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой аппаратуры перезаписи, выполненная согласно данному изобретению.

Аппаратура перезаписи состоит из системы протяжки диаграммы автономного прибора 1, содержащей механизм 2, двигатель 3, ключ 4 и считывающее устройство 5 с блоком 6 считывания информационных меток 7 и блоком 8 считывания реперных меток 9, 10; системы протяжки диаграммы углубления бурильного инструмента 11, содержащей механизм 12, двигатель 13, ключ 14 и считывающее устройство 15 с блоком 16 считывания меток глубины 17, блоком 18 считывания реперных меток

19, 20 и блоком 21 считывания меток времени

22; блока управления 23 для синхронизации диаграмм по реперным меткам; источника питания 24 и переключающего ключа 25; регистратора с блоком включения 26; системы 27 промежуточной синхронизации диаграмм между реперными метками, содержащей ключ 28 и счетчик 29 в цепи считывания информационных меток диаграммы 1, ключ 30 и счетчик

31 в цепи считывания меток времени диаграммы 11, вычислитель 32, схему совпадения 33, кольцевой трехкаскадный коммутатор 34 с выходами а, б, в и блок синхронизации 35.

Пунктирной линией ограничены вновь введенные элементы системы промежуточной синхронизации.

Рассмотрим вначале принцип действия преобразователя без системы промежуточной синхронизации 27.

После включения аппаратуры напряжение

552399 от источника питания 24 через переключающий ключ 25 и ключ 4 подается на двигатель

3 и начинается протяжка диаграммы 1 (система протяжки диаграммы 1 является ведущей). Диаграмма 1 перемещается в показанном стрелкой направлении до тех пор, пока к блоку 8 не подойдет реперная метка 9. После считывания реперной метки 9 через блок управления 23, на ключ 4 подается запирающий сигнал, протяжка диаграммы 1 прекращается, а система протяжки диаграммы 11 переводится на самоход (питание к шаговому двигателю 13 подается через ключ 14). После считывания блоком 18 реперной метки 19 заканчивается процесс согласования диаграмм по первым реперным меткам и начинается процесс перезаписи. Диаграмма 1 протягивается в непрерывном режиме и начинается набор отклонения пишущего устройства регистратора

26. После считывания информационной метки 7 блоком 6 сигнал поступает на блок управления 23 и регистратор 26. Блок управления 23 через ключ 14 включает двигатель 13 и механизм 12 протягивает диаграмму 11 на одну метку времени 22. Если при этом блок

16 считал метку глубины 17, от сигнал посту-. пает на регистратор 26, диаграммная лента его смещается на один цгаг квантования по глубине и регистрируется то значение параметра, которое было набрано пишущим vcTройством регистратора при перемещении диаграммы 1 на длину между реперной меткой 9 и первой информационной меткой 7. После этого пишущее устройство регистратора 26 возвращается в исходное положение и снова начинает отклоняться при перемещении диа. граммы 1 от первого до второго информационного отверстия 7 снова через блок управления

23, и ключ 14 включается двигатель 13 и перемегцает диаграмму 11 на одну метку времени. Согласно чертежу в этом положении диаграммы 11 метка глубины нет и на регистратор 26 не поступает сигнал для смещения диаграммной ленты и регистрации второго дискретного значения параметра. Таким образом, это второе дискретное зна1ение параметра является избыточным. Практически это означает, что углубления бурильного инструмента не было и второе дискоетное значение параметра измерено на то" me глубине, что и первое. Затем процесс продолжается аналогично описанному, считывается третья метка

7, перемешаетея диаграмма 11, считывается вторая метка 17, регистратором 26 записывается второе значение параметра и т. д.

После считывания шестой метки 7 к блоку

8 подходит вторая репепная метка 10 (до подхода реперной метки 20 к блоку 18 еще остается две метки времени, 22, также к блоку

16 еше не подошла третья метка глубины 17).

После считывания метки 10 протяжка диагваммы 1 поекрашается, а система протяжки диаграммы 11 переходит на самоход до момента считывания реперной метки 20 блоком

18. Это собственно и есть синхронизация диа10

25 зо

65 грамм по реперным меткам. После считывания метки 20 повторяется такой же процесс перезаписи, как описанный выше после совмещения меток 9 и 19 против блоков 8 и 18.

Из показанного на чертеже примера расположения меток 7, 9, 10, 17, 19 и 20 видно, что при синхронизации диаграмм (протяжка диаграммы 11 самоходом) была считана третья метка глубины 17, по которой произведено смешение диаграммной ленты 17, и пропущена запись параметра, так как при остановленной диаграмме 1 пишущее устройство регистратора 26 находится в нулевом положении.

Из этого примера видно, как искажается результирующая диаграмма, записываемая регистратором 26 в случае, если синхронизация перезаписываемых диаграмм производится только по фактическим реперным меткам.

Теперь рассмотрим работу аппаратуры совместно с системой промежуточной синхронизации 27.

CvTh действия аппаратуры сводится к тогг;, что вначале при перемещении диаграмм от певвой до второй реперной метки просчитываются числа меток времени на обеих диаграммах, определяется контрольное число и знак его, затем диаграммы возвращаются в исходное состояние и при перезаписи диаграммы синхронизируются не только IIQ фактическим реперным меткам, но и через количество меток времени, равное контрольному числу.

Знак контрольного числа определяет, какую диаграмму тоебуется сместить на одну метку времени. Вначале после включения àïïàратуры ппоцесс совмещения диаграмм по меткам 9 и 19 идет также, как и без системы 27.

После совмещения диаграмм 1 и 11 по меткам

9 и 19 с блоков 8 и 18 на схем совпадения

33 одновременно поступают два сигнала и импульс из схемы совпадения 33 переводит кольцевой коммутатор 34 в первое положение. т. е. на выходе а появляется сигнал, который открывает ключи 28 и 30, и при перемещении диаграмм 1 и 11 счетчики 29 и 31 начинает считать метки времени на этих диаграммах.

Так как на выходах б и в нет сигнала. то пегистратор 26 отключен, а счетчики 29 и 31 только запоминают числа меток времени, представленных сигналами с блоков 6 и 21.

Перемещение диаграмм 1 и 11 такое же, как и по первому варианту, т. е. диаграмма 1 является ведущей и после считывания каждой информавионной метки 7 диаграмма 11 смещается на одно синхроотверстие. После считывания второй реперной метки 10 диаграмма

1 останавливается, а смещение диаграммы 11 происходит самоходом до считывания реперной метки 20. Теперь в счетчике 29 запомнено число меток времени между реперными метками 9 и 10, которое равно (по данным чертежа) Лг =6, а в счетчике 31 запомнено число Л4 =8.

После считывания вторых реперных меток

10 и 20 схема совпадения 33 выдает на ком552399 мутатор 34 второй импульс и на выходе б появляется сигнал, который, воздействуя на цепь сброса и переноса информации счетчиков 29 и 31, очищает их, и запомненные ими числа переносятся в вычислитель 32. Одновременно сигнал с выхода б поступает на переключающий ключ 25, который переключает напря>кение источика питания 24 на двигатели 3 и 13 в обратной полярности. При этом диаграммы 1 и 11 перемещаются в обратном направлении, до момента считывания реперных меток 9 и 19. После считывания реперных меток 9 и 19 из схемы совпадения 33 на коммутатор 34 подается третий импульс и теперь только на выходе в действует сигнал.

Сигнал с выхода в включает регистратор 2б и начинается. процесс обработки и перезаписи той информации, которая записана на интервале между реперными метками 9 и 10 диаграммы 1 и метками 19 и 20 диаграммы 11.

B вычислителе 32 по данным iV> и N определяется контрольное число (и) и его знак:

В приведенном примере это: и = = — 3

М 6

N — N. 6 — 8

Значение и знак контрольного числа n= — 3 определяет, что после отсчета трех информационных меток (меток времени) на диаграммах 1 и 11 необходимо еще сместить диаграмму 11 на одно синхроотверстие (метку времени). Если бы на диаграмме 1 между реперными метками было бы N> — — 8 меток времени, а на диаграмме 11 число меток времени равнялось N2 — — 6, то контрольное число будет

n= =+4

8 — 6 и это означало бы, что после протяжки (n — 1) метки времени (информации) на диаграммы 1 и 11 еще необходимо сместить диаграмму 1 на один шаг квантования по времени.

Таким образом, знак при и определяет, какую диаграмму необходимо дополнительно сместить на один шаг после протяжки диаграмм 1 и 11 на и или íà n — 1 шагов.

Если число;г получается дробным, то в вычислител= 32 оно округляется до ближайшего целого, а возникшая в конце интервала ошибка в один шаг квантования нивелируется синхронизацией по фактическим реперным меткам.

Управление промежуточной синхронизацией диаграмм производится по данным контоольного числа, поступающего из вычислителя 32 в блок синхронизации 35, на который также подаются сигналы о метках времени из блоков

6 и 21 и при воздействии сигналов из блока синхронизации 35 на блок управления 23.

В процессе обработки и перезаписи аппаратура работает в таком же режиме, как без системы промежуточной синхронизации и функция последней сводится к дополнительным перемещениям одной из диаграмм с тем, чтобы погрешность внутри интервала между

Фо р мула из о бр етения

1. Аппаратура перезаписи каротаяных диаграмм автономного прибора, состоящая из лентопротяжного механизма диаграммы автономного прибора со считывающим устройством, имеющим блоки считывания информационных и реперных меток, лентопротяжного механизма диаграммы углубления бурильного инструмента со считывающим устройством, имеющим блоки считывания меток глубины, меток времени и реперных меток, блока управления синхронизацией диаграмм по реперным меткам, источника питания с переключающим ключом и регистратора с блоком включения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности перезаписи в нее введена система промежуточной синхронизации диаграмм между реперными метками.

2. Аппаратура по п. 1, отличающа я с я тем, что система проме>куточной синхронизации диаграмм между реперными метками со-. держит счетчик с ключом на входе в цепи блока считывания и нформационных меток, счетчик с ключом на входе в цепи блока считывания меток времени, вычислитель, схему совпадения, кольцевой трехкаскадный коммутатор и блок синхронизации, причем выходы счетчиков соединены с вычислителем, входы блока синхронизации соединены с выходами

65 соседними фактичсскими реперными метками не выходила за один шаг квантования во времени.

После окончания обработки и перезаписи информации, заложенной между реперными метками 9 — 10 и 19 — 20 к блокам 8 и 18 подходят реперные метки 10 и 20 и на схему совпадения 33 подаются сигналы реперных меток. С выхода схемы совпадения 33 на ком10 мутатор 34 поступает четвертый импульс, который переводит коммутатор в режим сигнала на выходе а. Начиная с этого момента, процессы протя>кки диаграммы 1 и 11, счет меток времени и вычисление контрольного

15 числа, обратной прогонки диаграмм и обработки и перезаписи повторяются, но теперь между вторыми реперными метками 10 и 20 и следующими за ними третьими реперными метками и т. д.

20 Таким образом, аппаратура перезаписи обеспечивает поинтервальную обработку и перезапись информации, заложенной в диаграммах автономного прибора и углубления бурильного инструмента.

25 Техническая эффективность аппаратуры пе. резаписи определяется повышением точности перезаписи и автоматизации процессов обработки и перезаписи.

Экономическая эффективность аппаратуры

30 перезаписи связана с сокращением ручного труда оператора, необходимого для корректировки результирующей диаграммы.

552399

Составитель Е. Аркадьев

Техред А. Камышникова Корректор T. Добровольская

Редактор H. Коляда

Заказ 617/1 Изд. № 305 Тираж 709 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 вычислителя и блоков считывания информационных меток и меток времени, выход блока синхронизации соединен с блоком управления, входы схемы совпадения соединены с блоками считывания реперных меток, а выход — со входом кольцевого трехкаскадного коммутатора, первый выход которого соединен с цепями управления ключами, второй выход — с цепями сброса и переноса информации счетчиков и цепью управления переключающим ключом и третий выход — с с целью включения регистратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Саркисов И. К., Крайзман Л. Ф. «Аналоговый преобразователь», в сб. «Геофизическая аппаратура», № 50, Л., «Недра», 1972, с. 100—

102.

2. Авт. св. № 411200, кл. Е 21В 47/00, 26. 02.71.

3. Авт. св. № 446635, кл. Е 21В 47/00, 10 12.09.72.

4. Авт. св. № 338623, кл. Е 21В 47/00, 4.11.69 (прототип).