Импульсный эхолот

Заявлено 8 мая 1944 года в Народный комиссариат нефтяной промышленности СССР аа М 2 б 4 (3326(2) Опубликовано 31 августа 1941 годаИмпульсный эхолот предназначается для замеров уровней жидкости в скважинах. При работе этим прибором, как и всяким другим, основанным на измерении времени прохождения волны от устья скважины до уровня, не требуется спуска какой-либо аппаратуры в скважинс,Определение уровней предлагаемым эхолотом сводится к измеречию времени прохождения до уровня 1 л обратно резкого импульса сжатия или разрежения газа, возбуждаемого в устье скважины. Умножением этого времени на известную скорость распространения импульса в межтруоиом пространстве получается расстояние до уровня.Время в импульсном эхолоте определяется графически, путем записи моментов прихода импульса к устью скважины на узкой (телеграфной) ленте, на которую одновременно наносятся марки времени от часового балансира.В предлагаемом импульсном эхолоте, согласно изобретению, пр 1 лсмник импульсов выполнен в виде И-образной трубки, у которой концы соединены с источником импульссв -один непосредственно, а другой - через длинную спиоальную трубку, компенсирующую влияние медленных изменений давления газа в системе, колена же заполнены ртутью и снабжены контактами, в которых при поступлении импульса эта ртуть замыкает цепи электромагнитов-отметчиков.Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема предлагаемого эхолота,Последний состоит из непоказанного на чертеже приспособления для возоуждения импульса сжатия или разрежения газа, контактного приемника У импульсов, снабженного компенсатором 2 постоянного илп медленно изменяющегося давления, регистратора импульсов с электромагнитной системой 3, приводящеи в дв 1 лжение пишущее перо 4, балансир- ного контактного устройства 5 для марк 1 лровки времени, пера б марок времени с электоомагнитом 7, механизма для передвижения ленты 8 и электрической сухой батареи 9.Возбуждение импульсов сжатия или разрежения достигается пли отсечкой выходящего из скважины под ие 42большим давлением газа или снециальныи пульсаторои, создающим ударный импульс сжатия внешним воздействием - резки ч движением поршня или ударом по соединенному с межтрубныл пространствол отрезку гофрированной резиновой трубки.Полученный одним из этих способов ударный илпульс давления распространяется в иежтрубнои пространстве со скоростью, близкой к скорости звука, достигает уровня жидкости в скважине, отражается от него и, возвратившись обратно к устью, Воздействет нд контактный приемник ил 1 пульсов.Контактный приемник иипульсов представляет собою 1 Ф-образную стеклянную трубку, колена которой наполнены ртутью и имеют впаянные контакты, Средний перегиб залит ртутью не полностью и в нем находится пузырек нейтрального газа (азота).Контактный приемник илшульсов присоединястся к иежтрубноиу пространству резиновой трубкой через отросток в пулъсаторе или т, п. Возбужденный импульс в иол 1 ент возникновения, д также импульс, отраженный в момент прихода к сетью, вызовут перемещение ртути в приемнике иипульсов, и впаянные в трубку электроды в эти моменты замкнутся.Для предотвращени отклонения ртути в приемнике импульсов от нейтрального положсни под действием постоянного и медленно изменяющегося давления газа в иежтрубнои пространстве приелник импульсов снаожен коипенсдторол 1 2 в виде длинной трубки, соединяющей концы 1 Г-обрдзпой трубки и приел пика. Постоянное и медленно нарастающее давление тдкии образом будет подведено к обоим кснцаи трубки и пс вызовет никакого отклонения ртути, а резкий кратковрел 1 енный импульс, распространяясь по трубке коипенсаторд, придет ко второму концу приемника импульсов с некоторым опозданием и сдвигол по фазе. Так как ртуть в И-образной трубке представляет собою колебательную систему с вполне определеппыл 1 перио дои, то выгодно подоорать длину труоки компенсатора такой, чтобы ил 1- пульс по проходе через нее воздействовал на ртуть в обратном направлении в тот иол 1 ент, когда она, выведенная из положения равновесия прямым импульсом, начнет обратное движение, Иными словами целесообразно, цтобы сдвиг фазы, вносичый кол.пенсаторои, равнялся бы полу- периоду собственных колебаний ртути в ИГ-образной трубке, Следует также добиться того, чтобы длительность самого ичпульса не превышала этого полупериода, В этом случае вся система будет в резонансе и отклонения ее от положения равновесия под действиеи илтульсов определенной длительности будут максимальны.В цепь контактов включаются оатдрея и электромагнитная систел 1 д, приводящая в движение перо регистратора импульсов. Система устроена подобно двухпозиционном, поляризованному реле и включена в цепь таким образт, что при отклонении ртути в разные стороны в ней проходит ток разных направлений. При отсутствии тока в цепи перо 4 остается в одном из крайних положений; при вктпоцении тока перо 4 отклоняется в другое крайнее положение или остается неподвижным - в зависимости от направления тока.При регистрации импульсов на движущейся ленте 8 перо 4 записывает колебания ртути в виде:юманой линии с очень резкими перелоиал 1 и, но небольшиии отклонениями, благодар чему в качестве ленты для предлагаемого эхолота можно применить стандартную телеграфную ленту шириной в 1 сль Примерный вид записи показан нд чертеже. Резкость переломов, очевидно, оудет способствовать точности интерпретации.Для графического определения времени иежду моментами воздействия первицного и отраженного импульса необходимо на ленту рядол", с основной записью импульсов Одновременно наносить л.арки времени, В качестве эталона в предлагаемом эхолоте нрииснсн стандартный балансир 5 от будильникд, как наиболее дешевый и доступныи из подобпьх уст."Оиств ине требующий специальной установки прибора в горизонтальном положении. Заводной механизм для балансира может быть упрощен и рассчитан на работу в течение небольшого промежутка времени (20 - 30 минут).Точная установка периода достигается обычным регулятором путем изменения длины рабочей части волоска при сравнении с точно идущими часами или секундомером, На вилке балансира на короткой пружинке установлен контакт, который замыкает при отклонении вилки цепь электромагнита 7 пера б марок времени. Перо, притягиваемое электромагнитом, записывает марки времени на ленту в виде уступов, соответствующих длительности замыкания контакта. Вместо описанного устройства нанесения марок времени в импульсном эхолоте возможно применение маятникового отметчика, причем для маркирования времени можно непосредственно использовать энергию короткого качающегося маятника, который отрывает перо от бумаги при переходе через среднее положение. Марки получаются в виде разрывов прямой чернильной линии, Сравнительно с вышеописанным этот способ имеет один недостаток: для точной работы маятника необходимо прибор устанавливать в строго горизонтальном положении,Интерпретация ведется счетом числа и дробного значения марок времени между записанными импульсами. Определение дробного значения производится при помощи простого приспособления в виде прозрачной пластинки с нанесенными на ней сходящимися линиями,При хороших отражениях импульса от уровня жидкости в скважине и от устья может наблюдаться приход нескольких отражений, В этом случае интерпретацию можно вести до серии нескольких приходов, отчего точность определения уровней естественно возрастет. Количество регистрируемых отраженийл зависит от чувствительности приемника и от интенсивности первоначального импульса, Вообще нужно заметить, что чувствительность приемника импульсов в основном зависит от величины пузырька в среднем перегибе И 1-образной трубки и может быть легко регулируема наклоном приемника импульсов в плоскости чертежа; правда, в этом случае нарушится симметрия контактов, но это не имеет существенного значения.Однако особенно повышать чувствительность приемника не имеет смысла, так как это приведет к регистрации прибором всякого рода помех, происходящих от работы насоса, от выбросов, пульсаций газа и других причин. Гораздо рациональнее итти по линии увеличения интенсивности возбуждаемого импульса, что легко достигается в случае применения пульсатора для возбуждения импульсов.Необходимо интенсивность первоначального импульса довести до такой величины, чтобы она даже в последующих отражениях превышала интенсивность помех.Повышать чувствительность приемника импульсов имеет смысл только в случае возможности регистрации отражения ст башмака обсадной колонны или реперов и то лишь тогда, когда эти отражения недостаточно интенсивны. Пренебрегать регистрацией этих отражений никогда не следует, так как они являются средством непосредственного определения скорости распространения импульса в межтрубнсм пространстве, что повышает точность определения уровня до точности, соответствующей отсчету времени по хронограмме, т. е. до трех метров.В отношении уменьшения возможности регистрации помех нужно заметить следующее: как указывалссь, приемник импульсов с ксмпенсатсром представляст сссой колебательную систему; поэтому на помехи, действуощие в виде импульса, с продолжительностью, большей полупериода собственных колебаний, он будет отзываться весьма слабо. Из этих соображений выгоднее собственный период сделать по возможности более коротким (это поведет также к уменьшению длины труоки компенсатора). Изменения собственного периода, поми.о изменения общей дли 43. Тихомир о"-а ны столба ртути в К-образной трубке, можно легко достигнуть наклоном всего приемника импульсов в плоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа.Для еще больщего поглощейия помех возможно применение фильтра в виде У-образной трубки, наполненной ртутью в таком количестве, чтобы получить период колебаний ее, равный собственному периоду колебаний ртути в приемнике импульсов, Этот фильтр включается в подводящую трубку между устьем скважины и приемником У импульсов,Предмет изобретения Импульсный эхолот, действие которого основано на возбуждении импульса сжатия или разрежения газа Отв, редактор М. М. Акиши в замкнутом пространстве и на измерении и записи времени прохождения импульса до контролируемой поверхности и отраженного импульса, отли ч а ющий с я тем, что приемник импульсов выполнен в виде и 7-образной трубки, у которой концы соединены с источником импульсов - один непосредственно, а другой - через длинную спиральную трубку, компенсирующую влияние медленных изменений давления газа в системе, колена же заполнены ртутью и снабжены контактами, в которых при поступлении импульса эта ртуть замыкает цепи электромагнитов-отметчиков.