Каротажный подъемник

(19) 01) 1)4 Е 2 НИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Гомельское специальное конструкторско-технологическое бюро сейсмической техники с опытным производством(56) Авторское свидетельство СССР У 868055, кл. Е 21 В 47/00, 1979.Октябрьский Г, Разработка каротажного подъемника типа ПКГ с гидроприводом - Научно-исследователь ский отчет ВНИИГИС В Б 818373, 1979, с. 47-60.(57) Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель - повышениеточности поддержания и плавности регулирования заданной скорости движения скважиннаго прибора. Подъемниксодержит гидронасос (ГН) 1 переменной производительности с поворотнымкорпусом, связанный с приводнымдвигателем 2 и гидромотором 3 соединенным с барабаном 4. Подъемниктакже содержит кабель 5 со скважннным прибором 6, блок 7 управления,включающий пульт 8 управления идатчик 9 глубины и скорости, Последний подключен к первому входу блока1448034 10 контроля глубины и скорости.Подъемник имеет датчик 11 положенияповоротного корпуса гщронасоса, микроконтроллер 12 с буферным блоком 13,электродвигатель 14 с усилителем 15мощности и редуктором 16. Подъемниктакже имеет генераторы 17 и 18 импульсов, элементы И 19, 20, 22, 23,элементы ИЛИ 21, 24. Линейное движение кабеля 5 преобразуется во вращательное движение датчика 9, инфорИзобретение относится к промысловой геофизике, в частности к устройствам для спуска и подъема скважинных приборов.Цель изобретения - повышение точности поддержания и плавности регулирования заданной скорости движения скважинного прибора.На фиг. 1 изображена структурная 10 схема каротажного подъемника; на фиг.2 и Фиг.3 - алгоритм регулирования скорости движения скважинного прибораКаротажный подъемник содержит гид ронасос 1 переменной производительности с поворотным корпусом, приводной двигатель 2, гидромотор 3, вал которого механически связан с барабаном 4, на который намотан каротаж ный кабель 5 со скважинным прибором 6 и блок 7 управления, Блок 7 управления включает пульт 8 управления, датчик 9 глубины и скорости, выход которого связан с первым входом бло ка 10 контроля глубины и скорости, датчик 1 1 положения поворотного корпуса гидронасоса, микроконтроллер 12 с буферным блоком 13, электродвигатель 14 с усилителем 15 мощности, 30 редуктор 16, первый 17 и второй 18 генераторы импульсов, первый 19 и второй 20 элементы И, первый элемент ИЛИ 21, третий 22 и четвертый 23 элементы И, второй элемент ИЛИ 24.Выход второго элемента ИЛИ 24 подключен к входу усилителя 15 мощности, первый вод второго элемента ИЛИ 24 связан с выходом третьего элемента мация о глубине поступает в микроконтроллер 12, При достижении заданного значения скорости на данной глубине погружения прибора на микроконтроллере появится сигнал, равныйнулю, При этом электродвигатель 14остановится. Угол наклона корпусав этот момент задает производительность ГН 1, которая обеспечиваетзаданную скорость движению кабеля 5.3 ил. И 22, второй вход второго элемента ИЛИ 24 связан с выходом четвертого элемента И 23, вторые входы третьего 22 и четвертого 23 элементов И связаны с выходом первого элемента ИЛИ 21, первые входы третьего 22 и четвертого 23 элементов И подключены к третьему и четвертому информационным выходам буферного блока 13 микроконтроллера 12, первый вход первого элемента ИЛИ 21 связан с выходом первого элемента И 19, второй вход первого элемента ИЛИ 21 связан с выходом второго элемента И 20, первый вход которого подключен к выходу второго генератора 18 импульсов, второй вход второго элемента И 20 подключен к второму информационному выходу буферного блока 13 микроконтроллера 12, первый вход первого элемента И 19 подключен к выходу первого генератора 17 импульсов, второй вход первого элемента И 19 связан с первым информационным выходом буферного блока 13 микроконтроллера 12, третьи входы первого 19 и второго 20 элементов И связаны с пятым информационным выходом буферного блока 13.Выход датчика 11 положения поворотного корпуса гидрснасоса под,ключен к второму входу блока 10 контроля глубины и скорости, выход которого через буферный блок 13 связан с шиной данных микроконтроллера 12. Микроконтроллер 12 содержит центральный процессорный элемент (ЦПЗ), программируемый контроллер прерываний (ПКП), таймер, оператив з144ное запоминающее устройство (ОЗУ),постоянное запоминающее устройство(ПЗУ), буферные элементы и согла"сующую логику (не показаны).Блок 10 контроля глубины и скорости состоит из преобразователяаналог-код и дешифратора-формирователя, в качестве которого используется постоянный запоминающий блок(не показаны) .Каротажный подъемник работаетследующим образом.При подготовке блока 7 управлениякаротажным подъемником к работе давление в гидросистеме подъемника отсутствует.Информация о положении поворотного корпуса гидронасоса 1 снимаетсяс датчика 11 положения поворотногокорпуса и поступает на вход блока 10контроля глубины и скорости. Цифроваяинформация с блока 10 через буферныйблок 13 по шине данных поступает вмикроконтроллер 12Микроконтроллер 12 в системе управления каротажным подъемникомфункционирует следующим образом.После включения питания начинаетвыполняться программа, записанная вПЗУ с нулевого адреса. Согласно этойпрограммы производится подготовкасистемы управления каротажным подьемником к работе (программируетсяконтроллер прерываний и таймер, подготавливается ОЗУ). Далее производится анализ состояния системы управления и установка поворотного корпуса гидронасоса 1 в ноль. Послеэтого таймер вырабатывает импульсы,соответствующие шагу дискретизации повремени, которые поступают на входконтроллера прерываний, Эти сигналыопределяют моменты времени для выработки сигналов управления электродвигателем 14,Занесение зависимости скоростиот глубины в ОЗУ также производитсяпо сигналу, подающемуся на вход ПКП.Записанная в ПЗУ микроконтроллера 12 программа соответствует представленному алгоритму регулированияскорости (фиг.2 и фиг.3). Функционирование микроконтроллера 12 в режимерегулирования скорости в зависимостиот глубины происходит следующим образом.После включения питания производится анализ исходного состояния 80344всех систем каротажнаго подъемника,Если поворотный корпус гидронасоса 1находится не в нуле, то с помощьюэлектродвигателя 14 он возвращаетсяв среднее положение. При этом расходгидронасоса 1 равен нулю и барабан4 с кабелем 5 не вращается.После прихода запускающего сигнала 10 производится определение соответствия текущей глубины участку глубиныс заданной скоростью. После этогопроизводится регулирование скорости,Вычисляется величина рассогласова ния между текущей скоростью 7 и заданной скоростью Ч, равная7=7-7Для того, чтобы определить с каким ускорением производить регулирование, определяется разница между ЬЧ и заранее заданной, зависящей от колебательных свойств системы, порого Вой величины Ь 7 о .Ь 7 7 7 соз.Таких пороговых величин может бытьнесколько.З 0 В зависимости от знака йй 7 опреде"ляется скорость движения поворотногокорпуса гидронасоса и ускорение движения. Знак ЬЧ определяет направление движения поворотного корпуса.После этого определяется разность 35между йЬЧ и скоростью, определяющейзону нечувствительности:7 соп%1В зависимости от знака этой величины на электродвигатель 14 подаетсяпоследовательность управляющих сигналов либо для регулирования скоростис малым ускорением, либо для прекра Б щения процесса регулирования.Данный процесс повторяется в каждый временный такт работы устройства,Численно он составляет 10 мс.В зависимости от абсолютной величины отклонения поворотного корпусагидронасоса 1 и знака отклонения микроконтроллер 12 вырабатывает управляющие сигналы, которые по шине данных через буферный блок 13 поступаютна вторые входы первого 19 и второго20 элементов И.Генераторы 17 и 18 импульсов служат для формирования импульсных последовательностей, которые определяют8034 5 10 15 20 25 30 35 40 4550 5 144две скорости вращения электродвигателя 14 Необходимая скорость вращения вада электродвигателя 14 задается управляющими сигналами с первогои второго информационных выходов буферного блока 13.Направление вращения вала электродвигателя 14 задается управляющимисигналами, которые поступают на вторые входы третьего 22 и четвертого23 элементов И с третьего и четвертого информационных выходов буферного блока 13,Импульсная последовательность свыхода первого 17 или второго 18 генераторов импульсов поступает на усилитель 15 мощности, усиленный сигналс которого поступает на обмоткиэлектродвигателя 14. Вал электродвигателя 14 через редуктор 16 кинематически связан с поворотным корпусомгидронасоса 1. Таким образом, вращение вала электродвигателя 14 меняет наклон поворотного корпуса гидронасоса 1.Величина подачи рабочей жидкостив гидросистеме каротажного подъемника зависит от угла наклона поворотного корпуса гидронасоса 1.Гидравлический сервомеханизм гидронасос 1 - гидродвигатель 3 предназначен для управления вращательнымдвижением барабана 4.Сервомеханизм состоит из гидронасоса 1 с переменной производительностью, приводящегося во вращениеприводным двигателем 2 с постоянной скоростью, и из гидромотора 3,кинематически соединенного с барабаном 4.Направление и величина расхода навыходе гидронасоса 1 регулируется вданном случае изменением наклона поворотного корпуса гидронасоса 1. Посредством гидромотора 3 расход идавление рабочей жидкости преобразуется в скорость вращения и моментна выходном валу гидромотора 3, который связан с барабаном 4. При прохождении поворотным корпусом гидронасоса 1 нейтрального положения направление потока рабочей жидкости вгидросистеме подъемника меняет направление, т.е. происходит реверс подачи рабочей жидкости, а это, всвою очередь, ведет к изменению направления вращения бар;:бана 4 с кабелем 5. После того, как электродвигатель 14 возвращает поворотный корпус гидронасоса 1 в среднее положение, в гидросистеме каротажного подъемника поднимается давление, т.е. каротажный подъемник готов к выполнению спуско-подъемных операций.Перед проведением каротажных работ приблизительно известны глубины скважин, представляющие опасность аварийной остановки скважинного прибора.Такими значениями глубины являются забой и устье скважины, нижний конец обсадной колонны и т.д.Кроме того, оператору подъемника известна программа проведения спуска и подъема скважинного прибора для выполнения каротажных работ. Поэтому перед началом спуско-подъемных операций с пульта управления в оперативно-запоминающее устройство микроконтроллера 12 заносятся параметры программы движения каротажного прибора в скважине, те, величины скоростей и глубин,Спуск скважинного прибора в автоматическом режиме начинается с малой скоростью, Вращение вала электродвигателя 14 через редуктор 16 изменяет наклон поворотного корпуса гидронасоса 1, что ведет к изменению производительности гидронасоса. Изменение производительности гидронасоса, в свою очередь, ведет к изменению количества оборотов гидромотора 3, вал которого связан с барабаном 4 лебедки подъемника,Линейное движение кабеля 5 преобразуется во вращательное движениедатчика 9 глубины и скорости, который конструктивно выполнен в видесельсин-датчика. Датчик 9 глубины искорости одновременно является идатчиком направления движения кабеля,Информация о глубине, скорости инаправлении движения кабеля 5 пошине данных поступает в микроконтроллер 12, где она анализируется,сравнивается с заданными и предельными значениями параметров, на основании чего формируются необходимыесигналы управления и регулирования,При достижении заданного значенияскорости кабеля 5 на данной глубинепогружения скважинного прибора сигнал рассогласования, вырабатываемыймикроконтроллером 12, становится7 14480 равным нулю, что ведет к формированию управляющего сигнала на пятом информационном выходе буферного блока 13 микроконтроллера 12.5Появление этого сигнала ведет к останову электродвигателя 14,Угол наклона поворотного корпуса гидронасоса 1 в момент останова электродвигателя 14 задает производитель ность гидронасоса 1, которая обеспечивает заданную скорость движения каротажного кабеля 5.После окончания проведения ка ротажных работ давление в гидросистеме каротажного подъемника сбрасывается.Электродвигатель 14 через редуктор 16 возвращает поворотный корпус 20 гидронасоса 1 в среднее положение.Это делается для предотвращения гидравлического удара в гидросистеме подъемника в момент последующего поднятия давления. 25Формула из обретенияКаротажный подъемник, содержащийгидронасос переменной производительности с поворотным корпусом, связанный с приводным двигателем и гидромотором, соединенным с барабаном,кабель со скважинным прибором, блокуправления, включающий пульт управле- З 5ния и датчик глубины и скорости,подключенный к первому входу блокаконтроля глубины и скорости, о тл и ч а ю щ и й с я что, с цельюповышения точности поддержания и 40 348плавности регулирования заданной скорости движения скважинного прибора, он снабжен датчиком положения поворотного корпуса гидронасоса, микроконтроллер с буферным блоком, электродвигателем с усилителем мощности и редуктором, первым и вторым генераторами импульсов, первым, вторым, третьим и четвертым элементами И, первым и вторым элементами ИЛИ, причем датчик положения поворотного корпуса гидронасоса подключен к второму входу блока контроля глубины и скорости, выход которого соединен с пультом управления и микроконтроллером через буферный блок, первый и второй информационные выходы кото" рого подключены соответственно к второму входу первого элемента И и второму входу второго элемента И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторьк генератора" ми импульсов, третьи входы подключены к пятому информационному выходу буферного блока, выходы первого и второго элемента И соединены через первый элемент ИЛИ с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к третьему и четвертому .информационньк выходам буферного блока, выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с входом усилителя мощности, выход которого подключен к электродвигателю, связанному через редуктор с гидронасосом переменной производительности с поворотньаа корпусом.1448034 Составитель А.РыбаковА.Ревин Техред К,Дидик Корректор Г.Решет к СССР цзводствеино-полиграфическое предприяти агород, ул. Проектна Заказ 6820/37 Тираа 532 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 133035, Иосква, Ж, Раушская иаб., д. 4/5