Способ скважинного исследования в процессе бурения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 3633 1 В 45 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(54)(57) СПОСОБ СКВАЖИННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ путемиспользования системы циркуляциижидкости и жидкостного насоса, генерирующего внутри системы периодические изменения давления, включающий измерения выбранного параметрау основания колонны бурильных труб и генерирование в системе изменений давления, воспроизводящих значения измеряемого параметра, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и снижения энергетических затрат, формируют первые электриче:кие сигналыР состоящие из комбинации приращения и периодического изменения давления, смещают во времени первичные сигналы на величину, равную периоду изменений давления, и регистрируют смещенный сигнал, затем из величины первичных сигналов вычитают величину смещенных сигналов, а по полученной разнице судят о результирующем сигнале, который преобразуют в цифровые сигналы, а по полученной величине определяют величину измеряемого параметра.ВЕС 1 ПттоЦЕССоной Форме гнал от прения подается0 из аналогоа ьыходноиьа г г управления, который подается наклемму 83 управления цепи задержки,С)тедовательно, величина задержки,создаваемой цепью 103 задержкисоставляет Т, а сигнал, появляющийся на выходе, равен М(т -Т).Этотвыходной сигнал передается черезусилитель 104 на одну входную клемму 105 схемы И 106. Б это же времянезадержанный сигнал М:) подается через прогодцик 10 и усилитель108 на другую входную клемму 109схемы И 106, Эти два входных сигнала М(1 ) и М(Н-Т), которые подаются на. схему И 106 показаны на.осях А и Д соответственно, Отмечалось что некоторые импульсы показа 1 п(ые 11 а Оси С появлЯ 1 отсЯ ОдноВременно с импульсами на оси Д.Импульсы которые пояВляются Одновременно образуются на выхоце схемы И 106 и обозначены как 1)1", (д 1, (сГи Г . Эти совпадающие импульсьт являются выходными импульсамиэлемента 92 и следовательно разделителя 79 сигналов,Таким образом, с помощью элемепта 92 выполняются третий и чет:вертыйзтати. Иреобразовывают сигнал ,)1(т)в сигнал 8(г -Т). Последний дает веЛИ )ИПЫ ,т,г,гтПРЕДСтанЛЯЮЩИЕтребуемуто информацию. Следует .гтозо -риться, что сигнал 8 Й-Т) представлен последовательными импульсами,Эги импульсы передакгтся на преобразогатель 86 время-амплитуда для выделения из него выходных сиггталон различной величины, например 3,которые предстанлякт времен( тНЬ 1 Е ИНтЕРВаЛЫ МЕЖДУ ПОСТУттЛЕЦИЕМ импульсов. Эти импульсы н свою очередь подаются на цепь 88 сопряжения двя их преобразова.ния в другие сигттаттЬ 1 СОПРЯЖЕНИЯ, ИМЕЮП(ИЕ ВЕЛИЧИНЫ1/г, ) 1/и 1/;г, соотнетстнецт(о.Эти сигналы сопряжения записьтваются самописцем 89, Беличинь 1/)г1. и 1/г представляют собой интенивность радиоактивности Формаций, замеренцой датчиком на различной глубине в скважине. Описаны инструментальньге средства для осутцествления логических =,сгтов, начиная От Функции Р цо г 1."7 нктцти 111 Б (1-Т) . Эти этапы Осу 1 Цест- вле;ты путем представления этих Фуьгкций н аналоговой (нецифровой) 1)ОГ. =, 1.СЛИ тт)ЕбуотС 5 Г О,;.т ВЬРажатЬ В ЦИСР Ц иг 15). Выходной си збразователя 14 данле ва преобразователь 11 т:. О "1 ф ОРМЫ Н ЦИФР ОВ УЮ,гигнал от преобразователя поступает 11 БМ 111. 011(-:рации Вытто.тпяются элементами 112-1,б находящимися в.гелгь 17 из цифровой Формы В анало:г.н),О а НЫХОДНал ВЕ 1 ИЧИНа КОТОРОГОгаправляетсг на самописец 89назг. Ом оборугтовании другогоГигга (Фн Г, 1 б ) измерЯют температтруг 1)кожВЕ 1.;Ив та 1 ЧИКа, ЭТИ цанныз, поступающие на т. гзделт;тель79. гтоепс.анлец 1 в птиД)роной .вот;гег,.1 г 7 )вздел.:1 тел 79 си 1 наслсНаф:г. 16 а.алоги=1 ен представ) г - .Отуи 1 - ., 11, Однако г(реобразонате;:ь 86.г".,Лу,г сного генератора годаются на,(е 1 му 10" уцранлетг)Я разделителя"г г(в т .н а)1 О нтС гтса Уцобнс ВЬтЛСЛЦ Г- МЕт т-т.тсг( огозцт 111,)1 ие с. На Осом 2г Фиг, , - пр 1(Вост, с Цепной пе 1)еда "йпля ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ ".:(;бходимых для разделителя 9 г.ствгтг(ЛОВ, МОГУТ ИСПОЮтЬЗОВатЬСЯ ДРУ.ередстна а именно генераторы спвхронизирутогггего импульса (Фиг. 18) .11 а клемму 101 разделителя 79 сигц; лов пост 1 гпатот импульсы со ско- ОСЬЕО Э., ИМпульсон За. Оборот Нс.- соса 1 О)Ятнсг что эта скорост д)гсв(1. быть жестко синхронизирована с; (с 11,;(ми насоса. Бсе временаОдозне сгвляются реальньм Врем(вне) т а ПЕПОСРЕДС 1 ВЕННО ОтНОСЯтСЯ К г",.(ОРОС- тв НВСОа 2, а ТОЧНЕЕ Т. г,Й) И так далее должнь 1 выражаться не(10) 55 в секундах или минутах, а в "галлонах раствора". Когда говорится, что на клемме 101 имеет место 512 импульсов за ход насоса, то это означает, что на клемме 101 имеются импульсы напряжения, имеющего частоту, равную 512 гармоник частоты хода насоса.Элемент 126 (фиг.18) является УСО или генератор колебаний, управляемый напряжением, который на своем выходе образует электрические импульсы, частота которых контролируется напряжением постоянного тока, прикладываемого к его входной клемме 81. Элемент 118 является двоичным делителем или счетчиком, который делит частоты импульсов, поданных на его входную клемму 127 и образует выходные импульсы на своейвыходной клемме 128, частота которых равна 1/512 частоты входных импульсов. Элемент 119 является Фазовым компаратором, который сравнивает два входа (один от выходной клеммы 128 делителя и один с выходпой клеммы преобразователя 14 давления) и образует на своей выходной клемме 120 напряжение, которое явля- . ется нулевым напряжением постоянного тока, когда оба входа 128 и 92 точно равны по фазе, а также создает положительное напряжение, когда вход 128 опережает по фазе вход 93 и отрицательное напряжение,когда вход 128 отстает по фазе от.входа 93. Батарея 121 обеспечивает правильное смещение генератора. Цепь 122 известна под названием "замкнутая по Фазе" цепь. Допустим, что частота импульса насоса (частота хода насоса) составляет 1 Гц и генератор обеспечивает 512 Гц, Тогда на выходе делителя 118 создается точно 1 Гц, Следовательно, 1 Гц от делителя 118 и 1 Гц от преобразователя 14 давления точно совпадают по частоте и фазе, а выходная вели.чина компаратора на клемме 120 составляет ноль вольт и генератор 126, когда он правильно смещен с помощью батареи 121, вырабатывает точно 512 импульсов за ход. Допустим, что насос 2 ускоряется. Тогда частота на клемме 129 больше, чем 1 Гц, т.е, равна 1+ ь г. Компаратор 119 образует на клемме 120выход, который не равен нулю, а,например,В,В, и это небольшоеприращение напряжения прикладывается к клемме 81 генератора 126 иувеличивает его частоту до тех пор,пока номинальное (5 12 импульсов всек) увеличивается до величинытак,что 1 /512=1+ ь,Таким образом, частота на клемме101 всегда точно следует за частотой насоса 2 и всегда кратна 512.Устройство на фиг.17 может бытьиспользовано для получения синхронизирующих импульсов и основано наавтокорреляции.Входная клемма 123 (фиг.17) коррелятора 124 питается от выхода преобразователя 14 давления и получаетФункцию Р(1), состоящую периодический сигнал И(1), и функцию ЯИ),которая может рассматриваться какпроизвольная функция. Выходной параметр от преобразователя 14 давления подается также на входную клемму 80 разделителя 79 сигналов. Кор"релятор 124 предназначен для того,чтобы создавать на своих выходныхклеммах автокорреляционную функциюГ(1),которая равна Рск-Щ+ л 1(1)ЯВ( + М( ), (6) где полоса в приведенном выраженииуказывает на усреднение по соответствующему периоду времени. функция может быть выражена как Функция Рдостигает нуля при некоторой величине Г=а эа величину , принимают Поскольку гЬ) является периодической, то функция Ч М тоже периодическая и имеет период РФ, Эта функция, получаемая на выходе коррелятора 124 подается на умно- житель 125 импульсов, который образует последовательность синхрониэи 21 1243633рующих импульсов, аналогичных создаваемым генератором 82,подаваемых навходную клемму 101 разделителя 79сигналов, Импульсный умножитель 125 умножает частоту входных импульсовс помощью замкнутого по фазе контура, аналогично показанному (фиг.18)или с помощью других обычных средств,1243 б 33 Составитель В. СидоровБобкова Техред Н,Бонкало Корректор Е. Сирохман едак Тираж 548Государств елам изобре сква, Ж,каз 44 ическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная,4 роизводственно-по ВНИИПИ по д 113035, МПодписноенного комитета СССРений и открытийРаушская наб д. 4/Изобретение относится к исследованию скважин, в частности, касается систем, оборудования и методов,использующих пульсации буровогораствора для телеметрии с целью передачи на поверхность земли сигналов, представляющих собой один илинесколько параметров, измеряемых назабое.Цель изобретения - повышениеточности измерения и снижение энергетических затрат,На фиг.1 схематично изображенаустановка для вращательного бурения, оборудованная устройствами дляреализации предлагаемого способа;на фиг.2 - генератор отрицательныхимпульсов давления раствора, клапанкоторого находится в открытом положении; на фиг.3 - то же, в закрытом положении; на фиг.4 - генераторотрицательных импульсов давленияраствора с контрольно-измерительной и воспринимающей частями, который установлен в колонне бурильных труб возле буровой головки, нафиг.5 - то же, выполненный в пропорциональных размерах; на фиг.бдатчик радиоактивного типа и взаимодействующее с ним контрольноизмерительное оборудование, нафиг.7 - датчик температуры и взаимодействующий с ним контрольно-измерительный прибор," на фиг.8 -блок-схема оборудования для управления работой клапана генератора отрицательного импульса давления раствора, на фиг. 9 - конструкция автономного источника энергии, располагающегося в скважине, первый вариант; на фиг.10 - то же, второйвариант; на фиг,11 - наземное оборудование, где замеряемым параметром скважины является радиоактивность, на фиг,12 - несколько волн,импульсов и временных зависимостейкоторые поясняют реализацию предлагаемого способа; на фиг.13 и 14блок-схемы, показывающие два разных элемента вычитателя сигналов,на фиг.15 - блок-схема наземногооборудования, второй вариант, нафиг.16 - блок-схема наземного оборудования другого типа; на фиг.17то же, второй вариант; на фиг,18 -блок-схема другой конструкции генератора синхронизирующего импульса.Буровая установка 1 (фиг.1) содержит насос 2 для циркуляции бурового раствора, соединенный с отводной трубой 3, стояк 4, гибкий шланг5 высокого давления, вертлюг 6 иколонну бурильных труб 7, содержа щую обычную бурильную трубу и удлинители", и струйное долото 8. Внутриудлинителя 9 и на некотором расстоянии от долота 8 размещен генератор 10 импульсов отрицательногодавления раствора, а также воспринимающий и контрольно-измерительный блок 11.Генератор импульсов 10 отрицательного давления раствора выраба тывает серию программных импульсов,каждый из которых состоит из мгновенных уменьшений давления раствора. В одном случае достигается спомощью средств, включающих клапан, 20 который мгновенно открывает сообщение между внутренней полостью удлннителя 9 и наружным пространствомвокруг него, т.е. клапан контролирует канал, проходящий между внутренней полостью удлинителя 9 и затрубным пространством 12, образованным наружной поверхностью удлинителя и скважиной.Наземное оборудование 13 соеди- ЗО нено с преобразователем 14 давления, который соединен со стояком 4(или же, если требуется, то преобразователь 14 может соединяться снеподвижной частью вертлюга 6).3.Импульсный генератор 10 (фиг.2и 3) содержит впускную 15, выпускную 16 и компенсирующую 17 камеры.Впускная камера 15 гидравлическисоединена через впускной канал 18 с 4 О внутренней полостью удлинителя 9и через канал 19 с выпускной камерой 16. Гидравлический поток черезканал 19 контролируется за счетвзаимодействия клапана 20 со своимсецлом 21. Выпускная камера 16 гидравлически соединена через выпускнойканал 22 с затрубным пространством12. В выпускном канале 22 установлены первое 23 и второе 24 компенсирующие отверстия. Камера 25,расположенная между отверстиями 23и 24, гидравлически соединена черезтрубопровод 26 с компенсирующейкамерой 17, Впускная камера 15 со общается с компенсирующей камерой17 через цилиндр 27, в котором установлен компенсирующий поршень 28,соединенный с клапаном 20 с помощьювала 29. Кроме того, клапан 20 соединен с помощью вала ЗО (Фиг,4 и 5) с приводом 31.Клапан 20 (фиг.З) импульсногогенератора 10 находится в закрытом положении. Заштрихованная часть обозначает высокое давление, а чистая часть - низкое (величины давлений; высокое низкое и среднее, являются относительными давлениями, т.е, разницей между давлением в выбранном месте и давлением затрубного пространства, которое рассматривается, равным нулю, тогда как действительное или реальное давление равно этой величине плюс гидростатический напор, который может быть равен 703, 1 кг/см и больше).Эффективная площадь клапана 20 делается несколько больше, чем эффективная площадь поршня 28 со стороны вала, поэтому, когда клапан 20 закрыт или почти закрыт, то усилие, действующее на вал 29, направлено в сторону, обозначенную стрелкой (фиг.З), и может быть равно 1000 х (а-д), где д - эффективная площадь клапана 20, а - а - эффективная г 1 лощадь компенсирующего поршня 128 со стороны вала.На фиг.2 клапан 20 показан в открытом положении, т.е. обеспечивающем прохождение потока раствора из впускной камеры 15 в выпускную камеру 16 и через выпускной канал 22 в затрубное пространство 12.Первое 23 и второе 24 компенсирующие отверстия имеют заранее установленное ограничение для потока раствора и каждое иэ них обеспечивает перепад давлений. Следовательно, давление внутри камеры 17 может принимать любое значение от максимального внутри камеры 16 до минимального на выходе из выпускного канала 22, которое соответствует давлению внутри затрубного пространства 12. Первое 23 и второе 24 компенсирующие отверстия имеют заранее установленное ограничение для потока раствора и каждое из них обеспечивает перепад давлений. Следовательно, давление внутри камеры 17 может принимать любое значение от максимального внутри камеры 16 до ,минимального на выходе из выпускного канала 22, которое соответствует давлению внутри затрубного пространства 12.5 10 15 2025 30 35 40 45 50 55 Когда клапан открыт для прохождения потока, то раствор встречает на своем пути два ограничения отверстие 23 и отверстие 24, в результате чего величина давления в камере 25 имеет промежуточную величину между высоким давлением и низким давлением, существующим на выходе выпускного канала 22, Это промежуточное давление обозначенопунктирной зоной (фиг. 2) . Промежуточное давление образуется в камере 25 межцу отверстиями 23 и 24 и простирается через трубопровод 26 до компенсирующей камеры 17. Следовательно, давление в этой компенсирующей камере 17 может регулироваться до любой приемлемой величины от высокого давления в выпускной камере 16 до низкого давленияна выходе выпускного клапана 22, Таким образом, пропорциональное выполнение размеров отверстий 23 и 24 обеспечивает регулирование давления в компенсирующей камере 17 и, следовательно, усилия, действующего накомпенсирующий поршень 28. Еслиразмер отверстия 24 такой же, каку отверстия 23, тогда давление в камере 25 и компенсирующей камере 17имеет среднюю величину межцу давлением в выпускной камере 16 изатрубным пространством 12. Когдаразмер отверстия 24 делается больше, чем отверстие 23, то давление в компенсирующей камере 17 относительно уменьшается, а когда отверстие 24 имеет размер меньше, чем у отверстия 23, то давление в ком" пенсирующей камере 17 относительно увеличивается. Так, например, если отверстие 24 выполнено меньше по сравнению с отверстием 23,то давление в камере 17 высокое и поэтому усилие, действующее на головку порш" ня 28, больше и оно стремится закрыть клапан 20. С другой стороны, если отверстие 24 является большим по сравнению с отверстием 23, то цавление в камере 17 низкое. В результате чего клапан 20 остается открытым. Таким образом, усилие, действующее на головку поршня 28, может регулироваться в широких пределах, тем самым обеспечивая сред" ства для регулирования работы клапана 20.Важно отметить, что усилие, стремящееся закрыть клапан 20 (фиг.З), 1243633и усилие, стремящееся открыть клапан 20 (фиг.2), определяются первым,и вторым независимыми параметрами,т.е. усилие, стремящееся закрьггьклапан, вытекает из разности эффективных площадей клапана 20 и компенсирующего поршня 28 со стороны валаили штока, тогда как усилие, стремящееся открыть клапан, вытекает изотносительных размеров отверстий23 и 24. Путем соответствующегорегулирования этих параметров клапан 20 может открываться или закрываться под действием механическогоусилия небольшой величины,Клапан 20 имеет двойное действие,т,е. он переключается из открытогоположения в закрытое и наоборот.Другими словами, первый указанныйпараметр выбирается таким образом,что, когда клапан находится в положении между почти закрытом и полностью закрытом, то прикладываетсяи поддерживается господствующее усилие заданной величины и в направлении клапан "Закрыт", а второй указанный независимый параметр выбирается таким образом, что когца клапан находится в положении междупочти открытом и полностью открытом, то прикладывается и поддерживается доминирующее усилие заданнойвеличины в направлении клапан Открыт".Таким образом, импульсный генератор 10 отрицательного давленияраствора использует существующуюэнергию, получаемую от давлениябурового раствора так, что существенно уменьшает величину внешнейэнергии, необходимой для работыклапана 20 и, кроме того, для сообщения клапану 20 двойного или рычажного действия.Втулка 32 (фиг.4), имеющая наружный диаметр 171,5 мм и длину0,9 м, удерживает с помощью рычаговили перфорированных опорных элементов (не показаны) внутренний корпус 33. В последнем размещен импульсный генератор 10, а к основанию корпуса 33 прикреплены блоки34 и 35 контрольно-измерительнойаппаратуры, а также блок 36 датчикаБуровой раствор из внутреннейполости удлинителя 9 проходит вокругкорпуса 33 в направлении:, указан О 55 15 20 25 30 35 4 О 45 50 ном стрелками, Фильтр 37 предотвращает попадание твердых частиц вкорпус. Кпапан 20 показан приводящимся в действие приводом 31. Когдаклапан 20 открыт (фиг,2), то частьбурового раствора перепускается в затрубное пространство 12, Изогнутыми стрелками показано направлениеэтого перепуска раствора, Давление, под действием которого раствор подается в затрубное пространство 12,является давлением, существующим на струях долота 8. Когда клапан 20 закрывается, то перепуск в затрубное пространство 12 тоже закрывается.Плавающий поршень 38 отделяет камеру 17 от заполненной маслом камеры 39. Приводящее в действие устройство расположено в заполненной маслом камере 40. Уравновешивавпций канал 41 соединяет камеру 39 с камерой 40. Таким образом, в сочетании с плавающим поршнем 38 и каналом 26 в камерах 17, 39 и 40 поддерживается такое же давление, как и в камере 25. Канал 41 (фиг,4) частично показан пунктирными линиями. Блок 35 диаметром 60,3 мм устанавливается в стандартный удлини- тель, имеющий длину 4,57 м, наружный диаметр 171,5 мм и внутренний диаметр 82,6 мм, Узел 11 снабжен специальными центрирующими рычагами 42 которые прочно входят в переводник с муфтами на обоих концах 43. Рычаги 42 служат для центрирования узла 11, обеспечивая при этом свсбодное прохождение бурового раствора.Приходящее в действие устройство 31 (фиг.5) содержит два электрических: соленоида, установленных один ,прстив другого, Обмотка 44 верхнего соленоица служит, для создания на егс якоре 45 направленного вверх усилия, тогда как обмотка 46 нижнего соленоида служит для создания на его якоре 47 направленного вниз усилия. Якоря 45 и 47 свободно прикреплены к механическому рычагу 48, который в свою очередь соединен с валом 30, в результате чего достигается эффект "молотка", т.е. когдаобмотка соленоида возбужцается, тоее якорь перемещается на короткоерасстояние прежде, чем он начнет вы 124363.3бирать нагрузку вала 30 в виде удара молотка, Такое действие "молотка" имеет положительный эффект при открытии и закрывании клапана 20.Отверстия 23 и 24 выполняются с меньшими площадями проходных сечений, чем у канала 19, в результате чего скорость потока бурового раствора через уплотняющие поверхности клапана 20 и его седло 21 значительно уменьшена по сравнению со скоростью потока раствора через отверстия 23 и 24, тем самым йзнос концентрируется на отверстиях 23 и 24, которые изготавливаются из износостойкого материала (например, карбида бора) и которые выполняются легко заменяющимися на своем месте. Таким образом, эти небольшие не подвергающиеся эрозии отверстия 23 и 24 делают генератор 10 импульсов отрицательного давления раствора полностью безопасным, т,е. не имеет значения, что случится с клапаном 20 (например, он застрянет в открытом положении), то количество бурового раствора, которое пойдет через отверстия 23 и 24, не оказывает существенного отрицательного воздействия на процесс бурения. Другим преимуществом сменных отверстий 23 и 24 является то, что они могут лучше соответствовать изменяющимся весам и вязкостям бурового раствора.Поскольку генератор 10 импульсов подвержен сильным вибрациям,то его конструкция должна обеспечивать стабильность клапана 20 в обоих его положениях, т,е. открытом или закрытом. Требуемая стабильность обеспечивается с помощью гидравлического упора или двойного действия клапана 20. Вертикальное ускорение, возникающее в процессе бурения, является более сильным в верхнем направлении, чем в нижнем. Когда зубья буровой головки встречают твердую породу,то буровая головка и удлинители 9 смещаются вверх, т,е. приобретают направленное вверх ускорение, но как только буровая головка поднимется и выйдет из контакта с породой, то сразу же возникает небольшое усилие, отличное от ускорения, обусловленное силой тяжести, под действием которого буровая головка и удлинители на 40 45 50 вательные элементы 50, которые рас 55 плавляют электролит батареи. Крометого, батарея 49 заряжается при при 1 ложении напряжения к клемме 52 перед погружением прибора в нефтяную сква 5 О 15 20 25 30 35 правляются вниз. Следовательно, направленное вверх ускорение можетсоставлять несколько сот 8, тогдакак направленное вниз ускорение только порядка 1 , Поэтому клапан 20должен быть выполнен так, что, когда он находится в закрытом положении,он удерживается в закрытом положениинаправленным вверх ускорением,т.е.улучшает его посадку в седле, а воткрытом положении - под действиемнаправленного вниз ускорения (которое -принимается небольшим). Этодостигнуто в конструкции, показанной на фиг. 4 и 5,В генераторе 10 импульсов отрицательного давления бурового раствора в качестве типичных могут рассматриваться следующие размеры; отверстие 23 диаметром 12,7 мм, отверстие 24 диаметром 7,8 мм, ходклапана 20 - 3,18 мм, диаметр поршня28 - 9,7 мм, диаметр клапана 20 наего посадочном месте 10,9 мм, уголседла 21 относительно оси перемещения клапана 60, диаметр отверстия вседле 21 или канала 19 - 9,5 мм, диа.метр вала 29 клапана - 4,75 мм.Также схематично изображена специального типа батарея 49 (фиг.9),которая может использоваться для питания оборудования, находящегося вскважине. Это батарея с расплавленной солью, например, сернистого лития - агпюминия и железа, Эти батареихорошо подходят для работы при высоких температурах.Имеется устройство, которое включает батарею до того, как она помещается в горячую среду нефтяной скважины, и поддерживает ее в заряженном состоянии в процессе использования. На фиг.3 обозначены нагревательные элементы 50, обеспечивающие небольшой нагрев батареи 49, рубашка 51, содержащая тепловую изоляцию. Сначала внешнее напряжение (не показано) прикладывается к клемме 52 э (в то время, когда прибор находится на поверхности и перед его нагружением в скважину). Под действием этого напряжения включаются нагре 1243633жину. Когда батарея достигает своего обычного рабочего температурного диапазона, то цепь к нагревательному элементу 50 размыкается с помощью термостатического выключателя53, который замыкается в периоды",когда батареи требуется дополнительное тепло. При скнажинном исследовании в процессе бурения вибрация инструмента приводит к тому, что устройство 54 вырабатывает зарядныйток. В качестве устройства 54 могутприменяться небольшая турбинка, приводящаяся в действие потоком бурового раствора, или электрический генератор для поддержания батареи в здряженном состоянии, поскольку требуется только около одного ватта непрерывной зарядной мощности,В другом варианте (фиг.10) специальной батареи, которая может использоваться для приведения в действие размещенного в скнажине оборудования устройства для реализации способа, используются элементы 55 иэ сернистого лития. Большое количество отдельных элементов 55 соединено последовательно между заземляющим зажимом 56 и положительной клеммой 57. Каждый элемент предпочтительно снабжать крышкой для понижения давления или вентиляционным отверсгием 58. Элементы 55 помещены н бак 59, который может выдерживать давления, значительно превосходящие те, которые создаются электролитом элемсптон 55, В бак 59 наливается ющкость 60, обладающая теми же или почти теми же характеристиками давления и температуры, что и электролит,т.е, жидкость 60 создает давление пара (под воздействием высоких температур), которое по существу равно давлению пара электролита в элементах 55. В простейшем случае жидкость 60 может быть водой, так как бак 59 является герметичным и обладает пс"- вышенной стойкостью к давлению,поэтому жидкость 60 (н данном примере вода) никогда не закипит ке зависимо от температуры. Происхоцит повышение давления пара в пространстне кад жидкостью 60 и довольно до большой величины, чтобы оно находилось в равновесии с давлением пара, создаваемым горячей жидкостью 60. Этот ке принцип может быть испсльзонан и для случая, когда элементы являются сернисто-литиевоготипа, а жидкость 60 может быть сернистым ангидридом. Пары сернистогоакгщрида, образуемые элементами 55,всегда находятся в ракновесии поданле.нию с баком 5 9, так как сер ниста-ангидридная жидкость в этомвспомогательном баке 59 нсегда соэдает,цанление, равное тому, что соз,цаагся элементами 55.Другой особенностью устройства,5 реализующего способ, является то,гго время, н течение которого клапан20 поддерживается открыты 1, не зависиг от величины требуемой энергии.Эк егия требуется только на то,чтобы20 открыть клапан 20,Датчик (Фиг.б) природных гаммаизлучений (счетчик-Гейгсра) с взаимодействующей с ним электрическойцеп.,ц которая является цепью анало:ного типа, и температурный датчик (фиг.7) который является датчиком циФроного типа, могут подсоединяться к нходкои клемме прибора,и-,обракенкого на фиг.Я.3 )1,четчик 1.ейгера 61 снаб,",ен обычным источником Высокого напряженияНЧ нырабатьгзает имгульсы и соединен через конденсатор 62 с усилителем 63, который вырабатывает на3. своем выходе импульсы соответствующие импульсам счетчика 61, Цепь 64масштаба 1024 вырабатывает одинныксдкой имгульс на каждые 1024 импульсон счетчика Гейгера, а его вы 0 ход представлен в виде импульсов,имеющих разделение ", Чем вышеинтенсивность гамма-излучения,темныне чистота импульсов на выходепепи 64 масштаба 1024 и меньше время ",Температура определяется термистором 65, г.е. полупроводником, сопротивление которого изменяется стемпературой (он снабжен соотнетст 50 нующим источником питания. которыйке показан). Выходом термистора 65является напряжение постоянного тока, тропорциональное температуре,Усилитель 66 усиливает это напряже 55 кие и передает его на преэбразовагель 61 из аналоговой формы в цифрон;лз, который в свою очередь генерирует серию двоичных байт одну за25 В конструкции электронной логической и силовой электрической цепи 55 (фиг.8) в качестве констант выбраны 1 = 500 С 2 = 20 мс. В процессе работы, когда единичный импульс другой, каждая из которых представляет число, пропорциональное замеренной температуре. Выходы усилителей 68 и 69 мощности используются для управления возбуждением обмоток 44 и 46 противоположно соединенных соленоидов для приведения в действие клапана 20, Когда обмотка 44 возбуждается, то якорь 45 соленоида 10 движется вверх, толкая вверх вал 30, под действием которого клапан 20 от.крывается. Когда возбуждается обмотка 46, якорь 47 соленоида движется вниз, толкая вал 30 вниз, в ре эультате чего клапан 20 закрывается.В датчиках устройства величина измеряемого параметра скважины представляется электрическими импульсами. Последовательность импульсов 20 представляет собой код (двоичный или другой) и эта последовательность характеризует величину измеряемого параметра. Каждый единичный сигнал этого кода обрабатывается с целью приведения в действие клапана 20. На фиг.8 обозначен один такой импульс 70, который является продолжительным по времени, всего несколько микросекунд, Этот импульс 70 по дается на электрическую цепь, содержащуюся в блоке 71. Последний содержит однозарядный одновибратор, соответствующие преобразующие выпрямляющие цепи и обеспечивает (в ответ на один входной импульс) двавыходных импульса, разделенных по времени величиной(первый импульс обычно совпадает по времени с входным импульсом, а второй им пульс появляется позже на величину времени, равную 1,), как показано импульсами 72 и 73. Электрические импульсы 72 и 73 прикладываются соответственно на цепь, содержащуюся 45 в блоках 74 и 75. Эти две цепи являются аналогичными и носят название цепей удлинения сигналов. Каждый входной импульс удлиняется для получения выходных импульсов 76 и 77, Эти импульсы соответственно подаются на усилители 68 и 69 мощности. 1 70 поступает на вход 78, усилитель 68 включается на 20 мс, а затем выключается, После этого, спустя 500 мс, усилитель 69 также включается на 20 мс. Таким образом, клапан 20 находится в открытом состоянии в течение 500 мс и при этом не требуется никакой энергии в этот период времени, чтобы перевести клапан 20 в открытое или закрытое положение,Преобразователь 14 давления,соединенный со стояком 4, преобразует изменение давления бурового раствора в стояке в изменяющееся электрическое напряжение. Это напряжение представляет собой смесь двух составляющих сигналов: полезного, содержа - щего информацию сигнала, и сигнала помех, Несущий информацию сигнал является непрерывным рядом импульсов отрицательного давления статора,образованных в результате внезапного открытия и закрытия. клапана 20. Сигнал помех представляет собой относительно слабые и периодические изменения давления, обусловленные ходами насоса 2 бурового раствора. Эти сигналы насоса бурового раствора затемняют полезную информацию.Выделение полезного сигнала производится с помощью разделителя 79 сигналов, который соединяется с выходной клеммой 80 преобразователя 14 давления. Разделитель сигналов устраняет влияние помех и создает на своей выходной клемме 81 последовательные импульсы, из которых может быть получена информация, касающаяся измеряемого параметра скважины.Управление разделителем 79 сиг-. налов осуществляется заранее заданным образом с помощью последовательных сиихронизирующих импульсов, поступающих от импульсного генератора 82 и прикладываемых к управляющим клеммам 83 и 84. Импульсный генератор 82 приводится в действие механически с помощью насоса 2 бурового раствора с целью получения соответствующего числа синхронизирующих импульсов за оборот насоса. С этой целью предусмотрен привод с цепной передачей 85.Несущий информацию сигнал, получаемый из разделителя 79 сигналов, представлен в виде импульсов, посту 13 1243633пагощцх от срабатывания клапана 20 генератора 10. Релевантная информация обеспечивается временными интервалами, разделяющими импульсы.Преобразователь 86 время-амплитуда,соединенный с выходной клеммой 81 разделцтеля сигналов, преобразует импульсы, полученные от срабатывания клапана 20 генератора 10, в сигналы, имеющие величины, представляющие интервалы между ними.Сигналы, получаемые от преобразователя 86 подаются на входную клем" му 87 цеи 88 сопрядкения. Последняя создает выходные напряжения, которые являются обратдьдгди величинами входных напряжений. Так, если напряжение ведпвгиноц 1 прикладывается к входпой кдгемме 87 цепи 88 сопряжения,то выходное напряжение получается равгкг 1/М. Полученньге сигналы записываются на ленте самописца 89. Лента самописца 89 перемещается в соответствии с изменяющейся глубиной датчика 11.с помощьгв датчика 90 глубины.Лнагддздругот различные сигналы (фцг,12), ПустьР - Б(1) + И(Ф), (1)где Б (г ) - полезный несущий информацию сигнал, образованный импульсами Р, Р, иР вьгровдденныии вдольвременной осц(фиг.12,ось Л).Время поступления этих импульсов, которые соответствугот временам срабатывания клапана 20 генератора 10, составляет соответственно 1,1.ц 1 Временными иддтервалгми,разделяющими эти импульсы, являются- ) =., - ,которые являются показателем интенсивности радиоактивного измерения,Рели этц временные интервалы являются большимдд, то интенсивность относи" тельно слабая и наоборот, если интервалы маленькие, то интенсивность высокая. Сигнал помех, создаваемый насосом 2 бурового раствора, представлен периодической, но необязательно синусоидальной функцией ИН ), имеющей период Т (фиг.12, ось А), Длина периода зависит от скорости вращения насоса. Разделитель 79 сигналов работаетпоэтапно.На первом этапе смещают входР на величину Т для полученияР(-Т) = Б(1 - Т) + ИО - Т), (2)где Б(Ф-Т) ц 1(-Т) - смещенный по О ддезный сигнал и смещенный сигналпомех соответственно.Оба сигнала показаны на оси В(фиг.12,), Сигнал Б(Т) представа) ганг адляется импульсами Р Р, и 11,д ко торце получены путем смещения навеличину Т. соответствующих импульсов Р , Р, и Р (фиг,12, ось А).Сигнал ИИ-Т) показан точно совпадающим с М(г). Это обусловлено пе риодичностью сигнала. Таким образом1 (1 -Т) = 1 ().(3)На втором этапе вычитают цз пер 25 воначальной входной функции Р(1)смещенную входную функцию Р(-Т) иполучают1 Я) = Р - Р(1-Т). (А) 30Принимая во внимание равенства (1)- (3) поддучаютИ(1) = БИ) - Б(д, - Т), (5)35 Таким образом, сигнал помехустранивд и не появляется больше в"1(г,) .Как показано на оси С (фиг.12)МЯ ) состоит из импульсов, посту лающих парами. Каждая пара состоитиз отрицательного и положительногодмдтльсов, разделенных один от другого временным интервалом Т, Такимобразом, наблюдают пару, состоящую 45 из Р и Ргза которой следуетыьдругая пара, состоящая из Р ы ц(ьд2Р , затем следующая пара, состоящая из РЫ и Р и т,д.(Ъ)3а третьем этапе смещают М(1) 50 на время Т с тем, чтобы получитьИ( -Т). Таким образом, вся последовательность импульсов (фиг.12,осьС) смещается вдоль переменной осина велцчиту Т. чтобы появиться на 55 оси Д (фцг.12). Расположение импульсов в виде пар сохранено наоси , (фиг,12). Однако каждая пара,апример, Р и Р смещена от 16151243633носительно пары Р и Р на величину Т. Анап логично, пара Р" иыР 1 смещена относительно пары Ры2и Р 1 на величину Т и т.д.На четвертом этапе производитсясравнение смещенных импульсов(фиг.12, ось Д)с теми, что изображены на оси С (фиг.12). Установлено,что часть импульсов (ось Д) совпадает по времени с некоторыми импульсами на оси С. Моменты, в которые произошло совпадение,записаны на оси Е, в виде импульсов Рсд)и1Р 1 и Р , Таким образом3Р, совпадает с Р ,и Р,(д 1 Ь 1 Сс.Р совпадает с Р и Р,;д) ЮР совпадает с Р и Р 3 Промежутками времени, когда появляются импульсы Р , Р и Р ЯвлЯютсЯ 1 +Т, 1, +Т и+Т,Импульсы Р , Ри Р соответствуют импульсам Р, Р, и Р показанным на оси А. Следовательно, импульсы на оси Е также представляют эту функцию, которая теперь Б(1-Т), так как она смещена на Т. Очевидно, что импульсы на оси Е обеспечивают получение информации,которую пытаются получить. Временной интервал между Ри Р составляет ), а временной интервал между Р и Р -и т.д. Велиу д)2 3 1чины 1 характеризуют радиацию, замеряемую датчиком гамма-излучения.Приведенные этапы можно применять для характеристики разделителя 79 сигналов, в частности элементов 91 и 92 (фиг. 13 и 14)Элемент 91 получает на свою входную клемму 80, которая является такой же, как у разделителя 79 сигналов, сигнал Р(1 ). Этот сигнал передается через усилитель 93 на входную клемму 94 цепи 95 задержки, Последняя задерживает Р(1) на Т, тем самым образуя на своей выходной клемме 96 сигнал ГИ - Т). Этот сигнал является суммой двух составляющих сигналов Б И-Т) и ИИ-Т), которые показаны на оси В (фиг.).Сигнал Р(-Т) подается к одной из входной клемм 96 вычитателя 97. На вторую входную клемму 98 вычитателя непосредственно поступает30 45 50 5 О 15 20 25 35 40 сигнал Г(1), который подается с клеммы 80 по проводу 99. Таким образом, на выходной клемме 100 вычитателя 97 получают разность сигналов (ось С, фиг.12).Цепь 95 задержки снабжена клеммой 83 управления, на которую поступает сигнал, контролирующий задержку Т. Важно, чтобы длина задержки Т была бы такой же, как период колебаний давления раствора, создаваемых насосом 2 раствора.Величина задержки Т контролируется синхронизирующими импульсами, поступающими от импульсного генера - тора 82 (фиг,11), подаваемых по проводу 101 на клемму 83 управления, Задержка Т является такой же, как период колебания давления раствора, образующегося при последовательных ходах насоса 2. Следовательно, частота синхронизирующих импульсов должна контролироваться вращением насоса.Предположим, что насос совершает И ходов в секунду. Тогда Т1/И. Импульсный генератор 82 вырабатывает импульсы с относительно большой скоростью И которая является кратной И. Таким образом, И, =КИ, где К - постоянная, равная 512. Следовательно, если насос совершает один ход в секунду, то импульсный генератор должен вырабатывать 512 импульсов в сек, Очевидно, что скорость пульсации насоса 2 изменяется со временем и, следовательно,И, изменяется таким образом,что задержка, создаваемая цепью 95 задержки, всегда равна одному периоду колебаний давления раствора, создаваемых насосом 2.Первый и второй этапы осуществляются элементом 91 разделителя 79 сигналов. Входной сигнал Г, представленный его составляющими, преобразован в выходной сигнал М,который появляется в виде последовательных пар импульсов и показан на оси С (фиг.12), остальные этапы осуществляются с помощью элемента 92разделителя 79 сигналов. Сигнал М(Ф) поступает через проводник 102 на цепь 103 задержки (фиг.14). Последняя аналогична цепи 95 задержки. На ее клемму 84 управления поступает такой же сигнал