Устройство для измерения глубины скважины

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН БО 343220 5 н 4 Е 21 В 47/04 орско-тех еской тех ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструктнологическое бюро геофизичники(56) Авторское свидетельство СССРФ 791960, кл. Е 21 В 47/04, 1978;(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫСКВАЖИНЫ(57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, .к устройствам для измерения глубины нахождения скважинного прибора. Цель изобретения - повышение точности измерения глубины. Устройство содержит блок1 определения направления движения,регистр 2 коррекции, двоично-десятичный счетчик 3, элемент 4 сравнения,элемент 5 ИЛИ, триггер Ь, датчик 7корректирующих меток, двоичные счетчики (ДС) 8 и 16, задатчик 9 кода,двоичный делитель 10, элементы И 11,17, вычитающий счетчик 12, датчик 13 В,йг,:;ИЯ,13 "ЯМ 4 вщ импульсов квантования по глубине,кольцевой счетчик (КС) 14, десятичныйсчетчик 15, цифровой компаратор 18.Перед началом работы в ДС 8 записывается число и из задатчика 9 кода,которое поступает на вход КС 14. Час-,тота следования импульсов с выходаКС 14 в и раз меньше частоты следования импульсов с датчика 13Счетчик 3 отображает глубину. Из регистра 2 коррекции в две младшие декадысчетчика 3 записывается число 2, соотв тствующее расстоянию от точкиизмерения до первой магнитной меткина кабеле. В момент сравнения 2 скодом на выходе счетчика 3 элемент 4сравнения устанавливает счетчик 15 Жв ноль. Электронная схема отрабатыва- рует сигналы с датчика 13 и датчика 7корректирующих меток с целью записив ДС 8 корректирующего кода +и, Повышение точности определения глубиныосуществляется за счет ступенчатойкоррекции показаний счетчика 3 неза- фффвисимо от знака изменения погрешнос- фЬти. Ложные магнитные метки не приводят к сбою режима периодической коррекции счетчика 3. 2 ип. ЬРИзобретение относится к области геофизических исследонаний скважин, в частности к устройствам для измерения глубины нахождения скнажинного прибора при каротаже.Целью изобретения является повьюение точности измерения глубины скважины.На фиг. 1 представлена функциональ О ная схема устройства; на фиг,2 - диаграммы, поясняющие его работу.Устройство для измерения глубины скважины содержит блок 1 определения направления движения и регистр 2 кор рекции, соединенные с двоично-десятичным счетчиком 3, выходы двух мпадших декад которого подключены к первым выходам элемента 4 сравнения, выход которого подключен к первым вхо- щ дам элемента ИЛИ 5 и триггера 6, а второй вход соединен с выходами триггистра 2 коррекции. Второй вход триггера 6 соединен с вторым входом эле- мента ИЛИ 5 и с выходом датчика 7 25 корректирующих меток. Выход триггера б подключен к входу определения направления счета второго двоичного счетчика 8, информационные входы которого соединены с задатчиком 9 кода. 30 Счетный вход второго двоичного счетчика 8 подключен к выходу двоичного делителя 10, вход которого соединен с выходом второго элемента И 11 и со счетным входом вычитающего счетчика 12, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 11, первый вход которого подключен к выходу датчика 13 импульсов квантования по глубине и к счетным входам кольцевого счетчика 14, десятичного счетчика 15 и первого двоичного счетчика 16. Выход элемента ИЛИ 5 соединен с входом установки деСятичного счетчика 15, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И 17, первый вход которого соединен с выходом цифрового компаратора 18, а выход - с входом установки вычитающего счетчика 12, информационные входы которого соединены с входами цифрового компаратора 18 и с выходами первого двоичного счетчика 16, вход установки которого подключен к второму выходу десятичного счетчика 15, третий выход которого соединен с входом блокировки счета десятичного счетчика 15. Выходы второго десяичного счетчика подключены к информационным входам 19 кольцевого счетчика 14, выход .которого соединен ссчетным входом дноично-десятичногосчетчика 3 и с входом установки кольцевого счетчика 14,На фиг,2 диаграммы обозначены следующим образом:20 - импульсы на выходе элемента4 сравнения;21 - импульсы с выхода датчика 7корректирующих меток22 - импульсы на выходе элемента ИЛИ 5;23 - импульсы, формируемые на первом выходе десятичного счетчика 15,24 - импульсы на втором выходе десятичного счетчика 15;25 - цифровой код, формируемый навыходах первого двоичногосчетчика 1 Ь,2 Ь - корректирующие пачки импульсов, формируемые на выходедвоичного делителя 10;27 - импульсный .сигнал на выходетриггера бф28 - число, формируемое на выходевторого двоичного счетчика Яф:29 - числовой код, формируемый вкольцевом счетчике 14,30 - последовательность импульсов,Формируемая на кольцевомсчетчике 14.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы во второй,двоичный счетчик 8 переписываетсячисло и из задатчика 9 кода. В результате на выходах второго двоичногосчетчика 8 и на информационных входах19 кольцевого счетчика 14 также установится число и. В процессе работына счетный вход кольцевого счетчика14 непрерывно поступают импульсы сдатчика.13 импульсов кнантонания поглубине. Частота следования импульсонна выходе датчика 13 импульсов квайтования по глубине пропорциональнаскорости движения кабеля. В моментыформирования на выходах кольцевогосчетчика 14 в процессе счета чисел,равных нулю (диаграмма 29), на еговыходе переноса формируются импульсы30, под действием которых в счетчик14 периодически устанавливается число и. При этом частота следонанияимпульсов с выхода кольцевого счетчика 14 равна Г,.Гмс и Угде Г - частота следования импульсовс датчика 13 ищ 1 ульсов кван тования ло глубине.Параметры датчика 13 импульсов квантования по глубине и число и выбираются так, чтобы частота следования импульсов Г соответствовала ша гу квантования по глубине О, 1 м. При движении кабеля вверх или вниз в зависимости от сигнала, поступающего с блока 1 определения направления движения, на выходах двоично-десятич ного счетчика 3 формируется число, определяющее глубину нахождения скважинного прибора с точностью до О, 1 м.Перед началом проведения каротажных исследований скважины в две млад- щ шие декады двоично-десятичного счетчика 3 из регистра 2 коррекции записывается число 7 которому соответствует расстояние от измерительной точки скважинного прибора до первой 25 магнитной метки на кабеле. Число 7 из регистра 2 коррекции поступает на вторые входы элемента 4 сравнения, на первые входы которого поступает текущее значение цифрового кода с вы О ходов двух младших декад двоично-десятичного счетчика 3. В моменты времени, когда текущее значение цифрового кода с выходов двоично-десятичного счетчика 3 сравнивается с цифровым кодом числа Е ка выходе элемента 4 сравнения вырабатываются импульсы 20, которые через элемент ИЛИ 5 поступают на вход установки десятичного счетчика 15. Также через второй 4 О вход элемента ИЛИ 5 на вход установки десятичного счетчика 15 поступают импульсы 21 с выхода датчика 7 корректирующих меток, В результате, в моменты формирования импульсов 22 45 на выходе элемента ИЛИ 5 на всех выходах десятичного счетчика 15 установится логический ноль. При поступлении на счетный вход десятичного счетчика 15 очередного импульса с датчика 13 импульсов квантования по глубине на его первом выходе установится уровень логической единицы (диаграмма 23), который поступает на второй вход первого элемента И 1755 На первый вход первого элемента И 17 поступает уровень логической единицы с выхода цифрового компаратора 18 в том случае, когда цифровой код на выходах первого двоичного счетчика16, на информационных входах вычитающего счетчика 12 и на одних входахцифрового компаратора 18 меньше числа, установленного на других входахкомпаратора 18. Данное числопредназначено для определения тех временных интервалов -й,бу Ет-С 8 между импульсами с датчика 7 корректирующих меток и импульсами с выхода элемента 4 сравнения,которые определяют погрешность измерения глубины скважины двоично-десятичным счетчиком 3 по отношению 1корректирующим магнитным меткам. Эточисло выбирается, исходя из максимально возможной погрешности счетадвоично-десятичного счетчика 3 по отношению 1 магнитным меткам, выраженной в количестве шагов квантованияпо глубине. Таким образом, когда вмомент образования импульса 23 напервом выходе десятичного счетчика15, на выходе цифрового компаратора18 присутствует уровень логическойединицы, на выходе первого элементаИ 17 и на установочном входе вычитаЫщего счетчика 12 сформируется импульс, под действием которого в вычи-тающем счетчике 12 установится числовой код, сформированный 1 моментамвремени С, Е 4, Г 6, С 8 на выходе первого двоичного счетчика 1 б. При этомна выходе переноса вычитающего счетчика 12 установится уровень логической единицы, разрешающий прохождениеимпульсов с выхода датчика 13 импульсов квантования по глубине на.счетный вход вычитающего счетчика 12 через второй элемент И 11, после чегочисловой код вычитакщего счетчика 12считывается до нуля. В результате навыходе переноса вычитающего счетчика 12 сформируется уровень логического нуля, запрещающий поступление импульсов с датчика 13 импульсов квантования по глубине на вход вычитающего счетчика 12,При поступлении на счетный входдесятичного счетчика 15 следующихдвух импульсов с выхода датчика 13импульсов квантования по глубинесначала сформируется импульс 24 навтором выходе десятичного счетчика15, под действием которого первыйдвоичный счетчик 16 установится вноль. Затем сформируется импульс натретьем выходе десятичного счетчика15 и поступит на вход блокировки, В результате этого данное состояние десятичного счетчика 15 сохранится до момента поступления на вход установки следующего импульса 22 с выхода элемента ИЛИ 5.С момента поступления импульса с выхода первого элемента И 17 на вход установки вычитающего счетчика 12 на 19 выходе второго элемента И 11 Формируется пачка импульсов 26, которая через двоичный делитель 10 поступает на счетный вход второго двоичного счетчика 8. Количество импульсов в данной пачке равноМДп = - ,Кфгде М - число, сформированное на выходе первого двоичного счетчика 16 В моменты у 143 9Формирования импульса напервом выходе десятичногосчетчика 15, которое определяет погрешность измеренияглубины скважины двоично-десятичным счетчиком 3;К - коэффициент деления двоичногоделителя 10.Направление счета второго двоичного счетчика 8 определяется логическимуровнем 27, формируемым на выходетриггера 6. При поступлении на первый вход триггера 6 импульса 20 с вы,хода элемента 4 сравнения на его выходе установится логическая единица.Логический ноль установится на выходе триггера б, когда на второй еговход поступит сигнал 21 с датчика 7корректирующих меток. Поэтому направ 40ление счета второго двоичного счетчика 8 определяется в зависимости оттого, какой из двух импульсов посту"пит на вход триггера 6 непосредственно перед началом формирования коррек- "тирующей пачки импульсов 26 на выходедвоичного делителя 10. Если перед началом формирования пачки импульсов 26на вход триггера 6 поступит сигнал сдатчика 7 корректирующих меток, то 50это будет означать замедленный темпсчета двоично-десятичного счетчика 3,по отношению к частоте следованиякорректирующих магнитных меток. Приэтом на выходе триггера 6 и на входе 55определения направления счета второго двоичного счетчика 8 Формируетсялогический ноль, устанавливающий отРицательный режим счета второго двоичного счетчика 8. В результате цифровой код 28 на выходе второго двоичного счетчика 8 уменьшится на величину Ьп и составит значение п - Ьп.Вследствие этого частота следованияимпульсов 30 на выходе кольцевогосчетчика 14 увеличится, что приведетк уменьшению числа Ьп в последующемцикле коррекции. Число импульсов вкорректирующей пачке 6 п пропорционально погрешности измерения глубиныскважины, накопленной двоично-десятичным счетчиком 3 к моментам поступления импульсов 2 1 с датчика 7корректирующих меток.Более высокая точность определения глубины обеспечивается в устройстве благодаря ступенчатой коррекциипоказаний двоично-десятичного счетчика 3 независимо от знака измененияпогрешности. Коррекция осуществляетсяв несколько этапов, причем после каждого последующего этапа коррекциипогрешность измерения к моменту поступления очередной магнитной меткипостепенно уменьшается до величины,соответствующей шагу квантования поглубине двоично-десятичного счетчика 3-0, 1 м. Поэтому при коррекциидвоично-десятичного счетчика 3 отсутствует процесс постоянного накопления ошибки, вызванной временнымии температурными погрешностями датчика 7 импульсов квантования по глубине к моменту поступления магнитнойметки, а следовательно, отсутствуюти резкие скачки в показании глубиныдвоично-десятичным счетчиком 3. Устройство имеет защиту от ложных меток,которая обусловлена как установкойчисла Я на входах цифрового компаратора 18, задающего допустимый диапазон, в котором могут находиться временные интервалы-, г-Т,с -8 между импульсами 20 и 21 с выходов элементов 4 сравнения и датчи;ка 7 корректирующих меток, предназначенные для Формирования корректирующих пачек импульсов 26 с выхода двоичного делителя 10, так и свойствомступенчатой коррекции показаний двоично-десятичного счетчика 3. Если припоступлении ложной магнитной меткиобразуется временной интервал междуимпульсами с выхода элемента 4 сравнения и датчика 7 корректирующих меток, который находится в диапазоне, 1432203определяемом числом Г), то благодаря ступенчатой коррекции показания двоично-десятиного счетчика 3 изменятся только лишь на величину шага коррекции, который тем меньше, чем больше коэффициснт деления двоичного делителя 1 О, Появление ложных магнитных меток не приводит к сбою режима периодической коррекции дноично-десятичного счетчика 3 независимо от их местоположения на каротажном кабеле относительно истинных магнитных меток. Кроме того, устройство обладает расширенными функциональными возможностями благодаря тому, что в качестве датчика 13.импульсов квантования по глубине можно использовать датчик, частота следования импульсов на выходе которого пропорциональна не линейной скорости движения кабеля, а угловой скорости вращения барабана. При этом на выходе второго двоичного счетчика 8 формируется число К, которое функционально зависит от внешне го диаметра барабана с намотанным каЬГ 7 С 2 с 1 И + П )иКЬ,фи2 С 1 к 1 т + Погде а(У - погрешность преобразованиядатчика 13 импульсон квантования по глубине;Й - диаметр кабеля;И- число слоев кабеля на бара-бане перед началом работы;Р - диаметр барабана со смотанным кабелем;И - текущее значение числа слоевна барабане в процессе работыы,и - число, которое записывается 40в задатчик 9 кода и выбирается в зависимости от числаслоев И на барабане передначалом работы и от коэффициента передачи датчика 13 45импульсов квантования поглубине.Для обеспечения автоматической стабилизации линейной скорости движения кабеля посредством регулирования ;0 угловой скорости вращения барабана в системе задания угловой скорости необходимо учитывать величину, зависящую от изменения диаметра барабана в процессе работы. В качестве этой т величины используется число К.Также при использовании для вращения барабана автоматизированного электропринода в качестве датчика 13 импульсов квантования по глубинеприменяется блок, состоящий из тахогенератора и преобразователя напряжение - частота, Кроме того, при использовании н качестве датчика 13 импульсов квантования по глубине датчика, преобразующего угловую скорость вращения барабана в частоту следования импульсов, на выходе кольцевогосчетчика 1 ч Формируются импульсы счастотой Г , пропорциональной линейной скорости движения кабеля, Для получения информации о линейной скорости движения кабеля частота следования импульсов Г подается на соответствующий индикатор (не показан).Формула из обретенияУстройство для измерения глубины скважины, содержащее блок определения направления движения и регистр коррекции, подключенные соответственно к управляющему входу дноично-десятичного счетчика и входам двух его младших декад, выходы которых соединены с первыми входами элемента сравнения, выход которого подключен к первому входу триггера, датчик импульсов квантования по глубине, соединенный со счетным входом первого двоичного счетчика, датчик корректирующих меток, первый элемент И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вычитающим счетчиком, вторым элементом И, кольцевым счетчиком, цифровым компаратором, элементом ИЛИ, двоичным делителем, вторым двоичным счетчиком, задатчиком кода и десятичным счетчиком, причем выход элемента ИЛИ соединен с установочным входом десятичного счетчика, первый выход подключен к выходу элемента сравнения, второй вход соединен с выходом датчика корректирующих меток и вторым входомтриггера, выход которого подключен квходу определения направления счетавторого двоичного счетчика, информационные входы которого соединены с выходами задатчика кода, выходы подключены к информационным входам кольцевого счетчика, выход которого соединен с его нходом установки и сосчетным входом дноично-десятичногосчетч,ика, при этом счетный вход нторого двоичного стчика соединен свыходом двоичного делителя, вход ко1432203 тброго подключен к счетному входу вычитаюшего счетчика и к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом датчика импульсов5 квантования по глубине и со счетным входом кольцевого счетчика, второй вход подключен к выходу вычитающего счетчика, информационные входы которого соединены с выходами первого двоичного счетчика и входами цифрового компаратора, выход которого под 25 г и 2 В Составитель А.РыбаковТехред М,Моргентал Корректор И.Васильева Редактор Л.Гратилло Ф Заказ5402/26 Тираж 531 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1 13035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 й Й гг г 3 гФ ключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом ннчитающего счетчика, второй вход подключен к первому выходу десятичного счетчика, второй выход которого соединен с входом установки первого двоичного счетчика, третий выход подключен к входу блокировки счета десятичного счетчика, а выходы регистра коррекции соединены с вторым входами элемента сравнения.