Автономный прибор для геофизических исследований скважин

 

Союз Советских

Социалмстммвских

Республик

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОВСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ

««657382 (61} Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено03.11.75 (21} 2187274/18-25 с присоединением заявки № (23} Приоритет—

Опубликовано 15.04.79.Бюллетень № 14 и (Sl } М. Кл.

G 01 V 9/00

Е 21 В 47/00

Гоаударстеенньа нюинтет

СССР не делам нзеаретеннй н еткрытнй (53) УДК 550.837:

:622.241 (088.8) Дата опубликования описания 18.04.79 (72) Авторы изобретения В. П. Варламов, С. А. Альперович и В. И. Миракян

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН

Изобретение относится к области пр — мыслово»геофизических исследований скважин, в частности автономными приборами.

Известен автономный прибор (1, предназначенный для электрического каротажа скважин, который содержит генератор зондирующего тока, каротажный зонд, реле времени, осуществляющее включение аппаратуры на измерение и регистрацию через определенные заранее выбранные промежутки времени, лентопротяжный механизм с записывающей магнитной головкой, источник питания, измерительную цепь, состоящую иэ двух усилителей-ограничителей, сумматора, входного трансформатора и реохорда. Компенсирующее напряжение снима15 ется с реохорда механическим контактом, приводимым во вращение двигателем через редуктор, причем после окончания полного цикла измерения контакт устанавливается

20 в нулевое положение возвратным механизмом.

Входные сигналы усилителей-ограничи-телей суммируются сумматором, и результируюший сигнал поступает на магнитную головку.

Значение измеренного параметра определяют по намагниченному участку носителя записи, начало и конец которого соогветствуют началу измерения и моменту к омпенсации.

Наличие реохорда с механическим контактом снижает надежность работы прибора, так как под действием больших вибраций, имеющих место при бурении скважин, происходит отхождение указанного контахта or обмотки реохорда, что приводит к размыканию измерительной цепи.

Присутствие в измерительно-регистри-, рующем тракте входного трансформатора, реохорда, двух усилителей-.ограничителей и сумматора приводит к усложнению аппаратуры автономного прибора и увеличению числа операций, связанных с измерением и регистрацией параметра.

Известен также автономный прибор (2), предназначенный для геофизических исследований скважин, содержащий генера657382 тор зондирующего тока, каротажный зонд, источник питания, измерительное устройство, включающее входные цепи, два трансформатора, компенсатор, выполненный на реохорде, с обмотки которого с помощью механического контакта снимается компенсирующее напряжение, нуль-орган, исполнительное реле, лентопротяжный механизм с записывающим устройством, а также двоичный счетчик, регистр памяти и жду- 1О щий мультивибратор, необходимые для запоминания измеренной информации, переноса указанной информации на носитель записи с одновременным запоминанием новой точки измерения и регистрации на но- 1 сителе записи служебных сигналов, например отметки начала нового информационного слова.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является О автономный прибор для электрического каротажа, например измерения 1и регистрации удельного сопротивления горных норад, пересекаемых в процессе бурения скважин (3), содержащий каротажный зонд AMN В, генератор зондирующего то« ка, усилитель, регистрирующий блок, содержащий лентопротяжный механизм с записывающим устройством, зубчатый диск, входящий в зацепление с перфорационными отверстиями носителя записи, источник постоянного тока, исполнительное реле, иэмерйтельный блок, выполненный в виде входного и токового трансформаторов, реохорда компенсатора, с которого с помощью перемещающегося по его обмотке ме- ханического контакта снимается компенсирующее напряжение, находящееся в проти вофазе с измерительнйм, экстремального нуль-органа и реле времени, вводимого в схему в случае дискретной записи измеряемой информации. Компенсирующее напряжение, снимаемое с реохорда механическим контактом, приводимым через редуктор. зубчатым диском, который вращается при перемещении носителя записи, поступает на вторичную обмотку входного трансформатора и сравнивается с измеряемым.

Результирующее напряжение с усилителя поступает на вход нуль-органа, который управляет работой исполнительного реле.

Наличие реохорда смеханическимконтак том, эубчатогодиска,кинематической связи (редуктора ) между указанными элементами, а также двух трансформаторов, что приводит к рассогласованию фаз измеряемого и компенсирующего напряжений и необходимости введения из-эа этого в из.мерительный блок экстремального нульоргана, усложняет аппаратурную часть авномного прибора, работающего в условиях больших вибраций и высоких температур и, как следствие, снижает его надежность, Ограниченные габариты скважинного прибора не позволяют разместить в нем аппаратуру повышенной надежности (при каротаже скважин в процессе бурения замеры не могут быть продублированы и поэтому надежность аппаратуры должна быть по-, вышена ) ..

Белью,настоящего изобретения является упрощение и повышение надежности работы прибора.

Поставленная цель достигается тем, что автономный прибор, содержащий каротажный зонд, генератор зондирующего тока, усилитель, подключенный к измерительным электродам каротажного зонда, и регистрирующий блок, состоящий из лентопротяжного механизма и записывающего устройства с источником питания,. снабжен выпря мителем, конденсатором памяти, генератором импульсов и реле времени, причем и . выпрямитель связан с усилителем, а конденсатор памяти через нормально эакры тый контакт реле времени подключен к выходу выпрямителя, а через нормально огкрытый контакт - к исполнительному реле, нормально открытый контакт которого включен между генератором импульсов и записывающим устройством.

На чертеже представлена принципиаль-ная блок-схема автономного прибора.

Принципиальная блок-схема показана применительно к электрическому каротажу скважин, но может быть применена и для тех случаев, когда датчиком является устройство, выходной сигнал которого имеет форму переменного или постоянного тока.

Автономный прибор включает каротажный зонд 1; состоящий из токовых электродов и, подключенных через шунт2 генератору 3 зондирующего тока и измерительных электродов М и N подключенных через усилитель 4, выпрямитель 5, нормально замкнутый контакт 6 реле времени

7 к конденсатору памяти 8. Конденсатор

8 через нормально открытый контакт 9 реле времени 7 подключен к исполнительному реле 10, нормально открытый контакт 11 которого включен в цепь питания записывающего устройства регистрирующего блока 12. Регистрирующий блок 12 состоит из лентопротяжного механизма,включающего подающую кассету 13, приемную кассету 14, приводимую во вращение элек657382 в (вкл

=- f,(v„) (1) (2), 55

r Ae М число импульсов, эарегисгрии п.

ipoaQnHblx Hc, магнитном носителе записи; гродвигателем 15, и записывающего устройства, состоящего, например, иэ магнитной головки 16 и источника питания, например генератора 17 импульсоч. Электродвигатель 15 подключен к источнику по- сгоянного тока 18 через нормально открытый контакт 19 реле времени 7.

Автономный прибор работает следуюшим образом.

При проведении карогажа or генератора 30

3 через шунт 2 к токовым электродам А и Ц каротажного зонда 1 подводится переменный ток. Возникающая при этом на измерительных электродах разность потен-циалов поступает на усилитель 4, а с его И выхода на выпрямитель 5. Выпрямленный сигнал через нормально замкнутый контакт

6 реле времени подводится к конденсатору 8 памяти и заряжает его. Через определенный промежуток времени; который выбирается в зависимости от механической скорости бурения, срабатывает реле времени 7, при этом нормально замкнутый контакт 6 размыкается, а нормально открытые контакты 9 и .19 замыкаются. Конденсатор 8 отключаегся от выпрямителя и через контакт 9 разряжается на обмотку исполнительного реле 10. Реле 10 включается и его нормально открытый контахт 11 замыкается. Импульсы с генера» тора 17 через контакт ll поступают на магнитную головку 16 до тех пор, пока реле 10 включено. Одновременно с подключением конденсатора 8 к обмотке исполнительного реле 10 напряжение с источника постоянного тока 18 через контакт 9 поступает на электродвигатель

15, который через кмнематические связи вйэывает перемещение носителя записи.

Ь результате на магнитном носителе ре40 гистрируются импульсы, число которых пропорционально времени, в течение кото-.

„ ого реле 10 было включено. В свою, очередь, время, в течение которого реле 10 находится во включенном состоянии, пропорционально величине измеренного параметра, например удельному сопротивлению, самопроизвольной поляризации горных пород и г.д.

Т.е. в данном случае имеет место следующая математическая зависимость:

- время, в течение когорот о иськл. полнигельное реле включено;

Бх - разность потенциалов на электродах М и М, г.е. величина измеря» емого напряжения.

Из уравнений (1) и (2) следуег, что

Ин„,„= (и„)

Для измерения и регистрации нескольких параметров аппаратура может быть выполнена многоканальной, а наличие многодорожечной магнитной головки позволяег осуществить их одновременную запись.

В огношенйи технико-экономической эффективности предлагаемого автономного прибора следует отметить, что он имеет более высокую надежность по сравнению с приведенными аналогами и прототипом, так как измерительная часть включает на.дежно работающие при вибрации генератор зондирующего гока, усилитель, выпрямигель, конденсатор памяти, исполнительное реле и реле времени. При гаком исполнении измерительной части не требуется применение реохорда, который снижает надежность известных автономных приборов за счет отказов в их работе, возникающих при отхождении механического контакта ог обмотки реохорда под действием вибриций, имеющих место при бурении скважин.

Введение конденсатора памяти, осуществляющего включение исполнительного реле, контакты которого подключают ис» точник питания к записывающему устрой1 ству, позволяют упростить измерительное устройство за счет исключения из него двух трансформаторов, реохорда и нульоргана. Кроме того, уменьшение числа энергоемких элементов в аппаратуре автономного прибора позволяет уменьшить потребление гока ог источника питания и как следствие сократить число спускоподъемных операций бурильного инструмента (автономный прибор встраивается в колонну бурильных труб) с целью замены питающего блока.

Ф ормула изобретения

Автономный прибор для геофизических исследований скважин, содержащий карогажный зонд и измеригельно-регистрирующую аппаратуру, состоящую иэ генератора зондирующего тоха, усилителя, подключенного к измерительным электродам ка657382

Составитель Э. Терехова, Редактор И. Шубина ТехредЛ. Алферова Корректор С. Патрушева

Заказ 1789/45 Тираж 969 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Г1агенг", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ротажного зонда и лентопротяжного механизма с исполнительным реле и записывающим устройством, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, в прибор введены выпрямитель, конденсатор памяти, генератор импульсов и реле времени, причем выпрямитель связан с усилителем, конденсатор памяти через нормально закрытый контакт реле времени подключен к выходу выпрямителя, а через нормально открытый контакт - к ис-полнительному реле, нормально открытый контакт когоро10 включен между генераt тором импульсов и записывающим устройством.

Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США М 3047794, кл. 324-10, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

14 269090, кл. E 21 В 47/00, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

l4 215158, кл. Е 21 В 47/00, 1968.