Устройство для передачи сигналовизмерения из скважины ha поверхность

(22)Заявлено 5.08.79 (2) 283308/22-03 с нрнсоеяаненнем заявка М Е 2 В 44/00 1 вЮРРиваффф кфнпат свеи ав еааю еео 1 кпее н вткрма 1(72) Автор изобретения В. А. Рощин Специальное конструкторское технологическое бюро промысловой геофизики(7) Заявитель 154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗ СКВАЖИНЫ НА ПОВЕРХНОСТЬ Изобретение относится к приборостроению для промыслово-геофизичес ких исследований скважин с помощью емкостных датчиков, а именно к передаче сигналов измерения на поверхность, и может найти применение для любых измерений с емкостными Датчика. ми, например для определения уровней раздела сред нефть - газ и нефть - вода, прослеживания статических и динамических уровней жидкости, водо- нефтяного контакта, измерения влажности нефти на забое, для полуумения экспресс-информации об отклонении профиля поперечного сечения скважины от заданного (желобообразования) в зоне, свободной от жидкости, а также для телеиэмерения высоких давлений, температуры и других параметров. 20Известно устройство дпя измерения уровня жидкости в скважине, содержащее груз иди стаканчик, подвещенные на проволоке. Недостатком этого устройства является необходимость отыскивать . положение уровня изменением погружения зонда, что неприемлемо для прослеживания (регистрации) малых колебаний уровней жидкостей и водораздела прн исследовании скважин по известному способу понижения " уровня.Известно также устройство, включающее в себя емкостный датчик давления с диафрагмой, вкаоченный в колебательный контур генератора ВЧ, изменения частоты которого выделяются, например, методом биений и по кабелю поступают на поверхность к аппаратуре телеизмерения 2 и 31Недостатком данного устройства является наличае С-генераторов управляемой частоты в измерительном преобразователе, что усложняет его, понижает надежность н точность вследствие влияния на частоту генератора колебаний температуры окружающей3 8467среды, вибраций и ударов, а значительные габариты затрудняют термостабилизацию,Общими недостатками известныхустройств для передачи сигналов ем 5костных измерительных преобразователей на поверхность являются необходимость применения многожильного кабеля и сложность настройки 1.С-генераторов на получение нормализованных 1 Осигналов, соответствующих шкале измерений.Цель изобретения - повышение точности и надежности измерения при передаче сиГналов измерения из скважины по одножильному бронированномукабелю и осуществлении нормализациисигналов на поверхности.Указанная цель достигается тем,чтоустройство, содержащее мультивибратор,20формирователь прямоугольных сигналов, стабилизатор напряжения, нормализатор. сигнала, преобразователь частоты, задающий генератор, фильтры иблок обработки и вывода информации,25снабжено дифференциальным промежуточным преобразователем, при этомвход питания дифференциального промежуточного преобразователя подключенчерез формирователь прямоугольных импульсов и четвертый импульс со вторым,третьим, пятым и шестым Фильтрами, причем третий фильтр связан черезстабилизатор напряжения с формирователем прямоугольных сигналов, а выход дифференпиального промежуточногопреобразователя связан через последовательно соединенные первый фильтр,мультивибратор и второй фильтр с выходами пятого и шестого фильтров с 4 Овходом седьмого Фильтра, причем пятыйфильтр связан с задающим генератором, шестой фильтр связан с источ-,ником питания, а седьмой фильтр подключен через последовательно соединенные преобразователь частоты инормалиэатор сигнала к блоку обработки и вывода информации.На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства. Скважинный прибор 1 содержит первичные измерительные преобразователи 2 и 3, один из которых рабочий, а другой компенсационный, или оба сос 55 тавляют дифференциальный преобразователь,Первичные преобразователи 2 и 3 состыкованы соепинителями 4 и 5 с 17 4герметичным блоком б, в котором размещены промежуточный преобразователь 7, выполненный по диффереициальной схеме двойного Т-образного нелинейного моста, Фильтры 8 - 11, стабилизатор 12 напряжения, Форми-. рователь 13 управляемый мультивибратор 14. Одножильный бронированный кабель 15 связывает скважинный прибор 1 с аппаратурой 16 на поверхности. В состав аппаратуры 16 входМ фильтры 17 - 9, источник 20 дистанционного питания, задающий генератор 21, преобразователь 22 частота-напряжение, нормалиэатор 23 сигналов, устройство 24 обработки и вьвода информа - ции.устройством обработки и вывода информации может быть показывающий или регистрирующий прибор, цифро-печатающее устройство мини-ЭВМ и т.п.Устройство работает следующим . образом.Промежуточный преобразователь 7, сравнивая емкости" 2 и 3, выйает сигнал, который через фильтр Н 4 8 управляет частотой мультивибратора 14 (или какого-либо другого преобразователя напряжение-частота). С выхода мультивибратора 14 сигнал низкой частоты (несколько кГц ) через поло- совой фильтр 11 передается по кабелю 15 на аппаратуру 16, где, пройдя полосовой фильтр 19, посредством преобразователя 22 частота-напряжение. преобразуется в аналоговый сигнал постоянного тока. Этот сигнал норма лизуется (усиливается н масштабируется) нормализатором 23 и поступает на устройство 24 выдачи и, если необходимо, обработки информации, Питание промежутдчного преобразователя 7 прямоугольными симметричными импульсами (меандр) осуществляется формирователем 13 импульса, на вход которого подается стабилизированная частотанесколько десятков кГц) от задающего генератора 21 через фильтр ВЧ 18, кабель 15 и фильтр ВЧ О. Питание постоянным током формирователя 13 и мультивибратора 14 осуществляется через стабилизатор 12 напряжения от источника 20 дистанционного питания через фильтр НЧ 17, кабель 15, фильтр 9 НЧ. Передаточные характеристики преобразователей 7 ,4 и 22 близки к линейныи, поэтому выходной аналоговый5сигйал линейно зависит от разйости емкостей 2 и З.Погрешности промежуточного преобразователя 7 сводятся к минимуму эа счет питания его прямоугольными симметричными импульсами стабильной частогы и амплитуды, причем стабильность амплитуды - стабилизатором 12 напряжения. 84 б 717 6вышенной точностью и надежностью.Область применения устройства может,быть расширена путем использованияего в различных областях народного5 хозяйства и при научных исследованиях, где требуются измерения емкостными методами в тяжелых условияхэксплуатации, 1 ОТемпературная погрешность промежуточного преобразователя 7 возникает за счет иеидентичностн электрических параметров в плечах дифференциальной схемы и компенсируется подбором сопротивления из медчой проволоки, включаемой последовательно с одним из резисторов нелинейного моста. Термокомпенсация мультивибратора 14 достигается аналогичным20 путем, а также выполнением мульти" вибратора на оптронах.фильтры 9,10 и 17,18 - простейшие дроссельно-кон- , денсаторные. Остальные фильтры могут быть активными на, микросхемах, Для выполнения скважинного прибора 1 малого диаметра и обеспечения его работы при температуре до + 200 - 250 С блок б на микросхемах вместе с полупроводниковым микротермостатом холодильником ) помещается в сосуд Дьюара. Тем самым обеспечивается необходимая точность работы устройства за время исследования скважины. Для компенсации погрешностей, возникающих от старения элементов всего измерительного канала (предлагаемого устройства), перед каждым опусканием прибора 1 в скважину производится ся калибровка. Для этого регулятором40 нуля нормалиэатора 23 устанавливается нулевое показание устройства 24, затем к первичному преобразователю 2 подключается калибратор-конденсатор и регулятором чувствительности45 устанавливается калибровочное показание. Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного своей просто той и универсальностью, облегчающей крупносерийное производство унифицированных устройств передачи сигналов от емкостных датчиков различных параметров и назначений, что упрощает снабжение, подготовку кадров, эксплуатацию и ремонт устройств, а также позволяет осуществлять ряд геофизических исследований скважин с по-,Для многоканальных телеизмеренийс частотным разделением каналов,число функциональных узлов 2 и 3,4.и 5, 7, 8, 11, 14, а также 9, 22,23, равно числу каналов, остальныеузлы общие.формула изобретенияУстройство для передачи сигналов измерения из скважины на поверхность, содержащее мультивибратор, формирователь прямоугольных сигналов, стабилизатор напряжения, нормалиэатор сигнала, преобразователь частоты, задающий генератор, фильтры и блок обработки и вывода информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения при передаче сигналов измерения из скважины по одножнльному бронированному кабелю и осуществлении нормализации . сигналов на поверхности, оно снабжено дифференциальным промежуточным преобразователем, при этом вход питания дифференциального промежуточного преобразователя подключен через формирователь прямоугольных импульсов и четвертый фильтр со вторым, третьим, пятым и шестым фильтрами, причем третий фильтр связан через стабилизатор напряжения с формирователем прямоугольных сигналов, а выход дифференциального промежуточного преобразователя связан через последовательно соединенные первый фильтр, мультивибратор и второй фильтр с выходами пятого и шестого фильтров с входом седьмого фильтра, причем пятый фильтр связан с задающим генератором, шестой фильтр связан,с источником питания, а седьмой фильтр подключен через последовательно соединенные преобразователь частоты и нормализатор сигнала к блоку обработки и вывода информации.. 3. Грачев Ю,В. и Варламов В,П.Автоматический контроль в сквакинакпри бурении и эксплуатации, И., "Недра"1968, с. 305-308 1 пвототип 3. Составитель Г, ДаниловаРедактор Л. Повхан Техред Т. Маточка Корректор С ниен 5413/43 Тираж 627 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушскг. Ужгоро Патен Проектная илиал 7 Источники информации,принятые вО внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 265807, кл. Е 21 В 4704,1066Подписноеета СССРоткрытийя наб д.