Автоматизированный скважинный гравиметр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ÄÄ 746372 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) ЗаЯвлено 211177 (21) 2545779 Z8-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— Опубликовано 070780 Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 100780

С51) М. Кл.2

G 01 V 7/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК850. 8З0 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A. Д. Мамедов, P. A. Багиров, A. К. Алекберли, P. Д. Кусумов, И. Н. Михайлов, М. A. Белкин и Б. В. Бобынин! (71) Заявитель

Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (54) АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СКВАЖИННЫЙ ГРАВИМЕТР

I, Изобретение относится к гравиметрическим измерениям в скважинах и может быть применено в гравиметрических работах на дне водных бассейнов с корабля и »а суше с борта вертолета в статическом. режиме.

Известны скважинные гравиметры, содержащие кварцевую упругую систему и 10 систему телеуправления работой гравиметра с поверхности. Эти устройства позволяют вести гравиметрический каротаж нефтянйх скважин посредством измерения изменений силы тяжести вдоль оси ствола скважин flJ. Однако отсутствие автоматической компенсации изменений силы тяжести в укаэанных гравиметрах приводит к субъективным ошибкам при измерении, и необходимость использования каротажного кабеля с семью или более жилами создает определенные технические трудности и вызывает необоснованные дополнительные расходы.

Известен донный универсальный гра виметр, в котором применена автоматическая компенсация относительных изменений силы тяжести, где испольэова на система, состоящая иэ двигателя, трех реле, дифференциального индика- 30 тора, лампы осветителя, находящихся внутри гравиметра и самописца, отдельного источника питания, включателя, миллиамперметров, находящихся на пульте управления . Пульт соединяется с гравиметром десятижильным кабелем.

В системе автоматизации происходит автоматическое переключение скорости микрометрического винта — с максимальной до минимальной, что целает данную систему устойчивой (2).

Однако использование двух гранич-, ных значений скОрости исключает плавный подход к нулевому положению. Сама схема автоматизации, из- за применения электромеханических реле в корпусе гравиметра является неэффективной. Кроме того, система не предусматривает подхода к нулевому положению всегда с одной стороны, что устранило бы влияние люфта микровинта и других элементов кинематики на точность измерения. Построение же всей схеьн в расчете йа использование многожильного.(в данном случае десятижильного) кабеля вызывает необходи-. мость переводки подобного кабеля во все объекты

Целью изобретения является Повышение точности измерения и надежнос74637;? ти работы, а также использования трехжильного кабеля, имеющегося на бурящихся скважинах. указанная цель достигается тем, что в скважинный гравиметр введены модулятор, усилитель, демодулятор, регулирующий элемент, ждущий мульТивибратор, два возвратных и один блокировочный ключи, причем микродвигатель к источнику питания под ключен через возвратные и блокироЬочный ключи и регулирующий элемент, вход которого через демодулятор, усилитель и модулятор соединен с выходом фотоэлементов, а входы возвратных ключей и блокировочного ключа с регулируюшим элементом попар- 15 но подключены к противоположным выходам ждущего мультивибратора, вход которого соединен с выходом усилителя, соединенного с индикатором нуля.

На фиг. 1 прйведена блок-Схема Щ предлагаемого автоматизированного скважинного гравиметра; на фиг. 2— кривые, поясняющие принцип его действия °

На поверхности расположены счетчик оборотов 1, источник питания 2 и индикатор нуля 3, которые с помощью трехжильного бронированного кабеля соединяются с гравиметром.

Чувствительным элементом гравиметра является маятник 4, который с помо-З щью пружины 5, микровинта 6 и редуктора 7 связан с валом микродвигателя 8, имеющего импульсный датчик 9 числа оборотов, соединенный со счетчиком 1 жилой кабеля. На маятнике прикреплено зеркальце 10 для.отражения светового луча лампочки 11 через призму 12 на фотоэлементы 13. В корпусе скважинного снаряда расположены модулятор 14, усилитель 15, демо- 40 дулятор 16, регулирующий элемент 17, блокировочный ключ 18, возвратные ключи 19, 20, ждущий мультивибратор

21 и стабилизатор 22. Микродвигатель

8 включен к источнику питания с одной стороны через возвратные ключи

19, 20, с другой стороны — через блокировочный ключ 18 и регулирующий элемент 17. Вход последнего через демодулятор 16, усилитель 15 и модулятор 14 соединен с выходом фотоэлементов 13. Входы возвратных ключей

19, 20 и входы блокировочного ключа

18 и регулирующего элемента 17 попарно соединены с противоположным выходом ждущего мультивибратора 21, 55 вход которого соединен с выходом усилителя 15, сюда же подсоединен индикатор нуля 3 жилой ЛЭ кабеля связи.

Источник питания 2 соединен с гравиметром с помощью одной жилы и брони кабеля.

Гравиметр работает следующим образом.

В исходном, горизонтальном (нулевом) положении маятника световой луч лампочки 11, отраженной от зеркальца

10 и прошедший через призму 12, равномерно освещает поверхности фотоэлементов 13, соединенных по дифференциальной схеме. При этом отсут— ствует ток разбаланса фотоэлементов, а напряжение на входе регулирующего элемента 17 равно нулю и он заперт. ключи 19 и 20 заперты, а,ключ 18 открыт ждущим мультивибратором 21.

Иикродвигатель 8 не вращается. На поверхности индикатор нуля 3 фиксирует нулевое положение маятника 4.

При увеличении силы тяжести маятник 4 опускается вниз, меняет положение зеркальца 10, что приводит к изменению освещенности фотоэлементов 13 и на их выходе появляется ток разбаланса. с положительной полярностью (фиг. 2а, кривая 1) и подается на вход модулятора 14. На выходе последнего формируются прямоугольные импульсы, которые усиливаются усилителем 15 (фиг. 2б) и подаются на входы демодулятора 16, индикатора нуля 3 и ждущего мультивибратора 21. Послед ний, реагирующий только на отрицательные импульсы, не переключаются.

Поэтому напряжение на его выходе (фиг. 2е) продолжает удерживать ключ

18 в открытом состоянии, а на вход регулирующего элемента 17 подается напряжение с выхода демодулятора 16 (фиг. 2в). Это способствует открыванию регулирующего элемента 17. При .этом через микродвигатель 8 потечет ток )В, заставляющий его вращаться в том направлении, при котором мик- рометрический винт 6 с помощью пружины 5 поднимает маятник 4 в исход- ное нулевое положение. Величина то- ка микродвигателя 8, а,следователь но, и скорость его вращения при открытом ключе 18 зависит от степени открывания регулирующего элемента 1, т. е. от величины напряжения íà его входе, и в конечном итоге, от разности токов разбаланса фотоэлементов

13. Чем больше разбаланс токов, тем больше скорость вращения двигателя и скорость возвращения маятника 4 в исходное положение. По мере приближения к нулевому положению уменьшается разбаланс токов фотоэлементов

13,. напряжение на входе регулирующеro элемента 14 и на входе индикатора нуля 3. Это приводит к уменьшению скорости вращения микродвигателя 8, При достижении нулевого положения фотоэлементы 13 освещаются одинаково, исчезает ток разбаланса и напряжение на входе регулирующего элемента 17 падает до нуля. Последний закрывается, прекращается ток через микродвигатель 8 и он останавливаетая. 1 аким образом достигается авто7463

72 6 ся. индикатором нуля 3, подключенным к усилителю 15 тока разбаланса фотоэлементов 13.

С введением элементов автоматической компенсации изменения силы тяжести в скважинный снаряд отпадает необходимость в дополнительных жилах кабеля связй для ручного регулирования скорости вращения микродвигателя . при установке нуля. KpqMe того, в схему гравиметра введен стабилизатор напряжения 22 питания осветительной лампочки, что в свою очередь исключает необходимость выделения самостоятельных жил для ее питания и сокращает число жил кабеля связи до трех, \ что повышает экономическую эффективность гравиметрических работ.

Формула изобретения матический плавный возврат маятника гравиметра в нулевое положение.

Рассмотрим случай, когда сила тяжести уменьшается и маятник поднимается вверх. При этом разбаланс токов имеет отрицательную полярность (фиг. 2а, кривая T2). На выходе усилителя 15 появляются отрицательные импульсы 2 (фиг. 2б). От первого отрицательного импульса переключается ждущий мультивибратор 21 и на его выходе вых. 1 появляется импульс с длительностью

bt время. Этот процесс будет повторяться несколько раз, пока маятник не перейдет через нулевое положение. 30

При этом изменится полярность тоМа разбаланса (фиг. 2а, кривая Т ), а вместе с ним и импульсов на входе ждущего мультивибратора 21. Последний возвращается в исходное состояние и открывает ключ 18 и регулирующий элемент 17. По обмотке микродвигателя протекает ток в прямом направлении с амплитудой, пропорциональной току разбаланса фотоэлементов 13, и проис- 4О ходит плавный возврат маятника к нулевому положению, как было описано выше. Таким образом обеспечивается плавный подход к нулю только с одной стороны, что устраняет влияние люфта микровинта 6 на точность измерения.

Отсчет числа оборотов вала микродвигателя производится также, как и гравиметре ГС-110, с помощью счетчика

1, соединенного импульсным датчиком

9, а положение маятника сигнализирует-50

Автоматизированный скважинный гравиметр, содержащий счетчик оборотов, соединенный с импульсным датчиком, индикатор нуля, источник питания, гравиметр с микродвигателем и фотоэлементами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы, в гравиметр введены модулятор, усилитель, демодулятор, регулирующий элемент, ждущий мультивибратор, два возвратных и один блокировочный ключи, причем „ микродвигатель подключен к источни ку питания через возвратные и блокировочный ключи и регулирующий элемент, вход -кбтброго через демодулятор, усйлитель и модулятор -соединен с выходом фотоэлементов, а входы воз-. вратных ключей и блокировочного ключа с регулирующим элементом попарно, подключены к противоположным выходам ждущего мультивибратора, вход которого соединен с выходом усилителя и индикатора нуля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 167045 . G 01 V 7/02, 1959.

2. Разведочная геофизика, 9 69, 1975, с. 120 (прототип) °

746372

Раьбаланс тоноо отоэпементоб 2I

Импульсы на оь!коде силителя 25инл|оча24

На||рвкеиие на Ьв|ходе демоДржтора 22

Снорость дращеиия ооигателя 20

Тираж 6 49 П0дпи оное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

gag, 2

ЦНИИПИ .Заказ 3936/35

Умгщльс ио Вь!кОде 1и 2 ядущ. мцльтиоибратора 21