Устройство контроля глубинных параметров бурения

ЕТЕНИ луЬи контрония,НасхемаФиг. 2 системам в процес скважин, рение эк устройст сямет етение отнозабойных инеФтяных иизобретенияонных возмо. ИзоЬ контрол буренияЦель плуатац зовых расш остейОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗО К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(53) 550.834.622.241(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР М 953195, кл. Е 21 В 47/06,1982,Авторское свидетельство СССР 1 Р 1193270, кл. Е 21 В 47/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ГЛУБИННЫХ ПАРАМЕТРОВ БУРЕНИЯ(57) Изобретение относится к контролю забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин, Целью изобретения является расширение экс" плуатационных возможностей устройств контроля глуЬинных параметров бурения, Устройство содержит глубинную .часть, колонку Ьурильных труб и наземную часть, В глуЬинную часть. входят датчики, входной Ьлок коммутации каналов, генератор тактовых импульсов, генератор метки, широтно-импульсный модулятор, Формирователь импульсов и двухтактный усилитель мощности с трансформаторным выходом, В наземную часть входят приемник сигналов, источники положительного и отрицательного напряжений, пороговые блоки с двумя вводами, формирователи импульсов, триггер с двумя раздельными входами, дешифра" тор метки, выходной блок коммутацииканалов, широтно-импульсные демодуляторы каналов, Информация с датчиковподается поочередно в течение такта.через входной блок коммутации каналовна широтно-импульсный модулятор, формирователь импульсов и на двухтактный усилитель мощности, На выходе усилителя мощности формируется полпжительный импульс, совпадающий с передним фронтом выходного импульса широтно-импульсного модулятора, и отрицательный, совпадающий с задним фронтом того же импульса. В наземной части импульсы усиливаются и селектируются приемником. Далее сигналы проходят через пороговые блоки и формирователи импульсов, где фильтруютсяпомехи, и через триггер, на выходекоторого формируются импульсы с такой.же длительностью, как и на выходе широтно-импульсного модулятора. С помощью дешифратора метки и выходногокоммутатора импульсы распределяютсяпо соответствующим широтно-импульсным демодуляторам и далее поступаютна регистрирующую, анализирующую,отображаоцую и т,п. аппаратуру. Устройство позволяет получить инФормацию от неограниченного числа датчиков впроцессе Ьурения. 5 ил. ных параметров буреиг. 1 показана Функциональна редлагаемого устройства; на - диаграммы напряжений глуЬ,датчики и т,д. При помощи предлагаемого устройства могут измеряться такиезабойные параметры как осевая нагрузка на долото, крутящий момент на буровом инструменте, число оборотовбурового инструмента, температура назабое и т.д, Число измеряемых пара,метров не ограничивается. Питание глубинной части 1 осуществляется при помощи гидротурбинки,Устройство работает следующим образом,Информация с датчиков 4 " 6 подается поочередно в течение такта через 4,входной блок 7 коммутации каналов наширотно-импульсный модулятор 10. Последний вырабатывает импульсы напряжения, длительность которых пропорциональна амплитуде входного сигнала 1формирователь 11 импульсов вырабатывает короткие импульсы напряжения одинаковой полярности на переднем и заднемФронтах выходных импульсов широтноимпульсного модулятора, Короткие импульсы с выходов Формирователя 11подаются на двухтактный усилитель 12мощности, На его выходе формируетсяположительный импульс напряжения,совпадающий по фазе с передним фронтом выходного импульса широтно-импульсного модулятора, и отрицательный импульс, совпадающий по фазе с задним фронтом того же импульса. Мощность выходных импульсов двухтактного усилителя 12 находится в пределах от единиц до десятка киловатт, Длительность зтих импульсов находится в пределах 1),01 - 0,001 от периода, Частота передачи информации до нескольких сот герц.На Фиг. 2 показаны диаграммы напряжений глубинной части 1: а - на выходе генератора 8 тактовых импульсов; б - на выходе генератора 9 метки;в - д - на входах 29 - 31 соответственно входного блока 7 коммутации каналов. Последние напряжения являются переменными, но частота их много ниже частоты импульсов генератора 8. Диаграммы е - и иллюстрируют напряжение на выходе 34 входного блока 7 в течение времени от 1, до 1 , .от 1доот 1 до 1 ., от 1 досоот-, ветственно. Диаграммы к - н иллюстрируют импульсы напряжений на выходеширотно-импульсного модулятора 1 О в течение тех же моментов времени, Надиаграммах о и и показаны импульсы напряжений на выходах формирователя 11 и на диаграмме р - импульсы на выходе двухтактного усилителя 12 мощностиЦикл работы глубинной части 1 следующий, С выхода 33 входного коммутатора 7 при помощи тактового импульса запускается генератор 9 метки, который вырабатывает импульс напряжения, амплитуда и длительность которого являются каллиброванными (больше или меньше всех других импульсов остальных каналов), Импульсы метки подаются на широтно-импульсный модулятор 10 в моменты времени от , до . Затем производится поочередная коммутация каналов: первого в моменты времени от 1до 1и последнего - от 1до 1 . После коммутации последнего канала снова производится запуск генератора 9 метки, и цикл повторяется. Частота коммутации каналов выбирается в 15-20 раз более высокой, чем наивысшая частота сигнала любого из каналов. На фиг. 3 .показаны диаграммы напряжений наземной части 3;а - на входе приемника 13; б - на выходе Формироватепя 18; в - на выходе6го канала снова по выходу 40 проводится в состояние готовности дешифратор 21 метки. Далее цикл повторяется, Распределенная по своим каналам (выходы 37 39) информация поступает на широтно-импульсные демодуляторы 23 - 25. При помощи последних восстанавливаются истинные кривые измеряемых параметров. С выходов 26 - 28 устройства инФормация подается на регистрирующую, анализирующую, отображающую и т.д. аппаратуру, т.е. на ЭВИ, самописцы, индикаторы и т.д. 51544961 формирователя 19 г - на выходе триг.- гера 20; д - ж - на входах широтно- импульсных демодуляторов 23, - 25 со-. ответственно; з и к - на выходах 2 б соответственно.Наземная часть 3 работает следующим оЬраэом. Импульсы информации усиливаются и селектируются по частоте приемником 13. Усиление является не- обязательным, зто зависит от глубины скважины и электропроводности бурового раствора в затрубной части, Амплитуда сигналов, поступающих на вход блоков 1 Ь и 17, должна находиться в пре делах от 30 мВ и выше, Положительные импульсы информации пропускаются через пороговый блок 16 и формирователь 18, отрицательные -, через пороговый блок 17 и формирователь 19. Источники 20 14 и 15 опорного напряжения служат для установки величины порога с целью Фильтрации помех. Выходы 42 и 44 формирователей 18 и 19 предназначены также для Фильтрации помех, обуслов" 25. ленных высокочастотными колебаниями .на заданных Фронтах импульсов информации. Если, например, положительный импульс информации имеет колебания яа заднем Фронте, то это может привести 30 к срабатыванию блока 17 и ложному сраЬатыванию формирователя 19. Чтобы этого не произошло, формирователь 1:8 выдает сигнал по выходу 42 на формирователь 19, что блокирует появление ложного импульса на выходе 43. Если колебания на задних фронтах импульсов информации отсутствуют, тосвязи 44 и 42 являются необязательными. При помощи:триггера 20 восстанавливается та кая же длительность импульсов, которую они имели на выходе широтно-импульсного модулятора 10, С выхода триггера 20 импульсы информации поступают на выходной коммутатор 22 каналов. 45После коммутации последнего канала (выход 39) на выходе 40 вырабатывается импульс, приводящий в состояние готовности дешифратор 21 метки, Последний работает в течение времени 50 от В, до 1. При поступлении импульса метки и его дешифрации дешифратор 21 по выходу 35 производит переключение коммутатора 22 на первый канал. После . коммутации импульса информации по первому каналу (выход 37) производится внутреннее переключение коммутатора 22 на второй канал и т.д. до последнего канала. После коммутации последне" Формула изобретения Устройство контроля глубинных параметров бурения, содержащее в составе глубинной части входной блок коммутации каналов и связанные с ним ряд датчиков и генератор тактовых импульсов, линию для передачи электрических сигналов в виде колонны бурильных труЬ и грунта и связанный с ней в составе наземной части приемник сиг налов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных возможностей, в глубинную часть введены генератор метки, широтно-импульсный модулятор, формирователь импульсов и двухтактовый усилитель мощности, в наземную часть - два пороговых Ьлока, два источника опорных напряжений, два формирователя импульсов, триггер, дешифратор метки, выходной Ьлок коммутации каналов и Фаз широтно-импульсных демодуляторов, причем в глубинной части вход генератора метки связан с первым выходом блока коммутации каналов, второй выход которого через последовательно соединенные широтно"импульсный модулятор, формирователь импульсов и двухтактовый усилитель мощности связан с линией для передачи электрических сигналов, при этом один выход генератора тактовых импульсов связан с управляющим входом блока коммутации каналов, а другой выход - с управляющим входом широтно-импульсного модулятора, выход приемника сигналов наземной части соединен с первыми входами пороговых блоков, вторые входы которых соединены с соответствующими источниками опорных напряжений, а выход каждого из них подсоединен через соединенные между собой формирователи импульсов к входам триггера, выход которого соеди 15 М 961знен с первыми входами девиратора мет- . леднего соединен с вторым входом блоки и блока коммутации каналов, пер- ка коммутации каналов, выходы которовый выход которого соединен с вторым го соединены с входами соответствую- входом дешифратора метки выход пос- щих широтно-импульсных демодуляторов.15 М 961 оставитель В. Канатниковехред И,дидык ,Корректор М. Вароши ктор Н. Яцо Подписно нат "Патент", г.Ужг ул.Гагарина,Заказ 179 Тираж 181 ВНИИХИ. Государственного комитета по из113035, Москва, Ж,Производственно-издательский ретени уаская и открытиям при ГКНТ СССРаб., д1/5