Устройство регистрации частотно-зависимого параметра от температуры или давления в скважине

/О я)5 Е 2 ОПИСАН К АВТОРСКОМ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВУ е СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Узбекское производственное геологическое объединение по геофизическим работам "Узбекгеофизика" (72) М.В.Посикера, В,Г.Корионов, И.Я.Хосид, И.А.Голубев и С.А,Пак(56) Техническое, описание на аппаратуру газодинамицеского каротажа АГДК./Трест "Центргазгеофизика" Министерства газовой промышленности, 1988, листы 7-10./Техническое описание на блок преобразователя "периодток",листы 8-15.Авторское свидетельство СССР К 12 Я 711, кл. Е 21 В 47/06, 1982,Изобретение относится к геофизическим измерениям в скважинах, а более конкретно к измерениям температуры или давления.Известно устройство для измерениятемпературы или давления в скважине(см. техническОе описание. на аппаратуру газодинамического каротажаАГДК, треста "Центргазгескизика",министерства газовой промышленности,1988 г., листы 7-10, а также техническое описание на блок преобразователя "период-ток", листы 8-15).Известное устройство для измерения частотно-зависимого параметраизмеряет и регистрирует длительностькаждого периода электрических колебаний, зависящих от величины температуры или давления в данной точкескважины,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЧАСТОТНО-ЗАВИСИМОГО ПАРАМЕТРА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЛИ ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ(57) Использование, в промыслово-геофизических исследованиях. Сущностьизобретенир: устройство в каждой точке квантования по глубине позволяетиэмерять и регистрировать как абсолютное значение параметра, так и отклонения от его значений, определяемых величиной постоянного градиентаи глубиной скважины до точки квантования, визуально оценить полученныматериалы исследований и оперативнорешать ряд практических задач. 3 ил. Недостатком известной аппаратуры является то, что при малых изменениях температуры или давления, напри- а мер на сотые .доли градуса, она не СО обеспечивает достаточной точности из- в мерений. Кроме того, при записи па- р раметра в режиме наибольшей чувствительности аппаратуры весь диапазон измерений необходимо разбить на ряд поддиапаэонов, что часто приводит к потере информации о наличии аномалий параметра и его границ иэ-за невозможности ее визуального обзора, На- а пример, при записи с чувствительностью О, 1 С на один сантиметр шкалы регистратора при ширине его шкалы 6 см регистрация температур в диапазоне 0-120 С потребует разбить этот диапазон на 200 поддиапазонов, Ясно, что .полученная диаграмма, скажем темпе 1819990ратуры от глубины скважины, будет практически не читаема. Таким образом, полезно иметь диаграмму с высокочувствительной записью изменений параметра по всему интервалу глубин скважины в одном диапазоне измерений,Известно также устройство для измерения градиента температуры по 10 стволу скважины (см. а.с. Р 1255711 Е 21 В ч 7/06), Сущность этого устройства заключается в том, что в каждой точке квантования по глубине измеряют длительность. суммы И периодов электрических колебаний. Этим повышается точность измерений при малых изменениях температуры. По разнице показаний в двух соседних точках квантования определяют величину градиента температуры. Указанное устройство найболее близко по своей сущности к заявляемому устройству для регистрации частотно-зависимого параметра от температуры или давления в скважине, 25 что дало возможность авторам выбрать его за прототип.Недостатком прототипа является то, что он не позволяет надежно определять величину аномалий темпера- ЗО тур и их интервалов при плавном изменении температуры по стволу скважины и уменьшении шага квантования по глубине, Это.связано с тем, что измеренные значения градиента температур в З 5 двух соседних точках квантования будут мало отличаться друг от другаНапример, если аномалия температур будет равна 0,01 С и плавно нарастать в интервале глубин 10 м, то, даже без 4 О учета наростания абсолютной температуры, определяемой глубиной скважины и величиной постоянного градиента температуры для данной площади региона, на каждую точку квантования при 45 шаге квантования 1 см, изменение температуры составит 0,01/1000 =0,00001 С, где 1000 - число сантиметров в интервале 10 м глубины. Ясно, что такое изменение температуры, тем более на уровне 100 С, не может быть зарегистрировано известными, типами аппаратуры.Целью изобретения является повышение информативности регистрации.Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее скважинный прибор с частотным датчиком температуры или давления в скважине, каротажный кабель, мерный ролик, усилитель, формирователь прямоугольных импульсов, первый и второйключи, сельсин-датчик, формировательшага квантования по глубине, четыреКБ-триггера, два счетчика" делителя,генератор высокочастотных импульсов,регистратор, реверсивный счетчик ипервый цифроаналоговый преобразователь, причем скважинный прибор черезкаротажный кабель соединен с входомусилителя, выход которого подключенчерез Формирователь прямоугольных импульсов к первому входу первого ключа, мерный ролик соединен с сельсиндатчиком, выход которого подключенчерез формирователь шага квантованияпо глубине и первый КБ-триггер к второму входу первого ключа, выход которого соединен через второй КБ-триггерс первым входом второго ключа и подключен к входу первого счетчика-делителя, выход которого соединен черезтретий КБ-триггер с вторым входомвторого ключа и подключен к входувторого счетчика-делителя, первый выход которого соединен с входом четвертого ЕБ-триггера, а выход генератора высокочастотных импульсов подключен к третьему входу второго ключа, снабжено Формирователем пачки импульсов, регулятором предустановкичисла импульсов в пачке, блоком предустановки кода, суммирующим счетчиком, двумя блоками ключей, двумя оперативными запоминающими блоками, вторым цифроаналоговым преобразователем,двумя цифровыми индикаторами и счетчиком импульсов, причем выход второгоключа соединен с, первым входом счет-чика импульсов, первым входом сумми 1рующего счетчика и первым входом Формирователя пачки импульсов, второйвход которого подключен к регуляторупредустановки числа импульсов в пачке, выход соединен с первым входомреверсивного счетчика, второй входкоторого подключен к блоку предустановки кода, третий вход соединен свторым выходом второго счетчика-делителя и вторым входом второго блокаключей, выход подключен к второмувходу суммирующего счетчика, третийвход которого соединен с выходом четвертого КБ-триггера и вторым входомсчетчика импульсов, выход подключенк первому входу первого блока ключей,второй вход которого соединен с выхо дом второго счетчика-делителя, выходподключен через первый оперативно за1поминающий блок к входу первого цифрового индикатора и входу первогоцифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым выходом регистратора, при этом выходсчетчика импульсов подключен к первому входу второго блока ключей, выходкоторого соединен через второй опе-.ративный запоминающий блок с входомвторого цифрового индикатора и входомвторого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу регистратора.1Отличительным признаком заявленного устройства от прототипа являетсято, что оно в каждой точке квантова"ния по глубине позволяет измерять ирегистрировать как абсолютное значение параметра, так и отклонения параметра от его значений определяемыхвеличиной постоянного градиента иглубиной скважины,На Фиг.1 приведены зависимости измеряемого параметра и его отклонений, выраженных кодом параметра, отпряной, определяемой величиной постоянного градиента этого параметрав Функции от глубины скважины, наФиг2 - блок-схема устройства длярегистрации частотно-зависимого параметра от температуры или давленияв скважине.Устройство для регистрации частотно-зависимого параметра от температуры или давления в скважине содержитскважинный прибор 1 с частотным датчиком температуры или давления, каротажный кабель 2, наземную аппаратуру,включающую усилитель 3, Формирователь4 прямоугольных импульсов, соединенный с ключом 5 мерный ролик 6, сельсин-датчик 7 длины кабеля, схему 8Формирования шага квантования по глубине, РБ-триггеры 9-12 с раздельнымивходами, ключ 13, счетчики-делители14 и 15, генератор 16 высокочастотныхимпульсов, Формирователь 17 пачки импульсов, регулятор 18 предустановкичисла импульсов в пачке, реверсивныйсчетчик 19 с блоком 20 предустановкикода, суммирующий счетчик 21, блокключей 22 для передачи информации,оперативное запоминающее устройство23, циФровой индикатор 24, цифроаналоговый преобразователь 25, регистратор 26, счетчик импульсов 27, второй 19990 6блок клюцей 28; второе оперативноезапоминающее устройство 29, второйцифроаналоговый преобразователь 30 ивторой цифровой индикатор 31.На фиг.1 приняты следующие обозначения:кривая 1 изменения абсолютных значений параметра с изменением глубины1 О скважины,прямая 2 изменения параметра, величина которого зависит только от ве. личины его постоянного градиента иглубины скважины до точки квантова- .15 ния,1прямая 3 изменений параметра, определяемого обратной величиной егопостоянного градиента и глубинойскважины до точки квантования,прямая 4 суммы значений ординаттоцек на прямых 1 и 3,кривая 5 суммы значений ординатточек на прямой 3 и кривой 1.Предложенное устройство может одновременйо работать в двух режимах:в режиме регистрации отклоненийпараметра;в режиме регистрации абсолютныхзначений параметра.Работает устройство следующим образом.Сигнал в виде электрических колебаний, поступающих из скважинногоприбора 1 по каротажному кабелю 2,3 подается на вход усилителя 3, а снего - на вход Формирователя 4, СФормированные прямоугольные импульсы,длительность периода- которых гропорциональна величине температуры или40 давления в скважине, поступают черезключ 5 на входы счетчика-делителя 14и КБ-триггера 10При движении кабеля 2 по медному ролику 6 вращаетсявал сельсин-датчика 7, с которого по 45 ступает .сигнал на схему 8 Формирования импульсов шага квантования, Импульсы из схемы 8 поступают на триггер 9 и открывают ключ 5. Появлениепервого импульса на входе триггера5 О 10 устанавливает его в единичное состояние и дает разрешающий потенциална вход ключа 13, на втором входе которого уже имеется разрешающий потенциал от триггера 11. Поэтому импуль 55 сы с высокочастотного генератора 16начнут поступать на входы суммирующего счетчика 21, Формирователь 17пачки импульсов и счетчик 27. Одно,временно счетчик 14 сцитает числоимпульсов, которые продолжают поступать с ключа 5. Заполнение счетчика 14 Л-импульсами перебросит триггер 11 и закроет ключ 13.Таким образом, на выходе ключа 13 после поступления на ключ 5 каждого импульса шага квантования появится число высокочастотных импульсов, пропорциональное числу И периодов изме О ряемого сигнала, поступающего из скважинного прибора 1. Измерение длительности И периодов, где И)1, электрических колебаний, зависящих от величины измеряемого параметра, повыша ет точность измерений и чувствительность наземной аппаратуры к малым изменениям параметра.Регистрация отклонений параметра показана на примере регистрации отклонений температуры, Процесс регистрации отклонений давления аналогичен.Перед началом записи скважинный прибор устанавливают в скважине на глубине с установившейся величиной постоянного градиента температуры. Обычно это глубина около 30 м от устья скважины, По показаниям цифрового индикатора 31 регистрируют начальный код и соответствующее ему начальное ЗО значение температуры. Значение на. чального кода, пусть это значение равно 1 10 импульсов, с помощью бло 6ка 20 предустановки заносят в реверсивный счетчик 19. Пользуясь техни ческими данными на аппаратуру и значением постоянного градиента, опредег 1 яют величину изменения кода на единицу глубины скважины, Пусть при шаге квантования, равном 1 см, код темпе О ратуры изменится на 2 импульса. Поэтому с помощью регулятора 18 устанавливают в Формирователе 17 пачки импульсов число 2, Выполнив указанные работы, опускают прибор 1 в сква жину, При поступлении первого импульса квантования по глубине на выходе ключа 13 появятся импульсы от генератора 16, которые подаются на суммирующий счетчик 21, где просчитываются и запоминаются, а также через Формирователь 17 пачки имрульсов,на вычитающий вход реверсивного счетчика 19. После выдачи пачки импульсов, в нашем примере это 2 импульса, шормирователь 17 отключится от счетчика 19. Таким образом, предустановленное значние кода в реверсивном счетчике 19 будет уменьшаться на 2 импульса в каждой точке квантования. Такосуществляется техническая реализация аппаратурой наклонной 3, изображенной на Фиг, 1. Одновременно счетчик 21 просчитывает и запоминает все импульсы, поступившие с ключа 13, число которых соответствует величине измеряемой температуры в данной точке квантования, и после закрытия ключа 13 по .команде, поступающей со счетчика 15, суммирует число просчитанных им импульсов с числом находящимся в реверсивном счетчике 19Затем через время, определяемое счетчиком 15, подается команда на блок ключей 22 для переноса суммарных показаний счетчика 21 в оперативное эапоминающее устройство 23, выход которого соединен с цифровым индикатором 24 ициФроаналоговым преобразователем 25,который в свою очередь передает информацию на регистратор 26,Триггер 12 вырабатывает команду"Сброс", подготавливая схему к следующему циклу измерений,1Иэ приведенного следует, что счетчик 21 суммирует в каждой точке квантования по глубине ординату точки,принадлежащей наклонной 3, напримерточка в, (см. Фиг,1), и ординату точки б, принадлежащую кривой 1 изменения абсолютного значения параметра.Их суммарное значение будет отображено соответствующей ординатой точкина кривой 5. Следует заметить, чтосуммарное значение кода в счетчике21 изменяется от одной точки квантования к другой только на величину искомого отклонения параметра. Поэтомудлл регистрации отклонений из счетчика 21 переносят только младшие разряды, Это повышает чувствительность аппаратуры и упрощает ее в техническом отношении,Кроме приведенной регистрации отклонений искомого параметра, устройство также позволяет измерять и регистрировать его абсолютную. величинув каждой точке квантования, Для этого импульсы с выхода ключа 13 просчитываются и запоминаются счетчиком 27. Значение его показаний по команде со счетчика 15, поступающей на блок ключей 28, переносится в оперативное запоминающее устройство 29, а с него - на цифроаналоговый преобразователь 30 и цифровой индикатор 31. Результат преобразования записываетсярегистратором 26. В зависимости от требуемой чувствительности записи для преобразования и регистрации переносят со счетчика 27 только несколько младших разрядов. Такой перенос обеспечивает разбивку всего диапазона измерений параметра на ряд поддиапазонов. Переход с одного поддиапазона записи на последующий обес О печивается автоматически после заполнения всех переносимых для регистрации младших разрядов, так как поступление следующего импульса после заполнения всех переносимых разрядов сбрасывает их в нулевое положение.Использование предложенного устройства при производстве геофизических работ выгодно отличает его от прототипа. Так, регистрация отклонений температуры в прискважинной зоне относительно температуры, определяемой величиной постоянного градиента рйя данного региона, позволяет решить рад практических задач, напри мер определить места перетоков газа и интенсивность его циркуляции по" заколонному пространству, места нару.шений герметичности колонны обсадных .труб, состояние нефтегазоводоносныхпластов и др.Кроме приведенного, измеренные по стволу скважины отклонения малых изменений давления от наклонной, заданной постоянным градиентом давления и глубиной скважины до точки измерения, З 5 можно трансформировать в графики изменения давления и плотности флюида по стволу скважины. Очевидно, что полученные материалы записи абсолютной величины давлений и отклонений от за О даннои величины аппаратурой высокой чувствительности при использовании ее в процессе испытания нефтегазоносных объектов позволит эффективно решать, наряду с гидродинамическими, 45 такие задачи, как оперативная оценка Фазового состояния и Физических свойств пластовых Флюидов, определение отметок межфлюидальных разделов (газонефтяного, газоводяного, водонефтяного контактов) и др.Формула изобретения Устройство регистрации цастотнозависимого параметра от температуры или давления в скважине, содержащее скважинный прибор с частотным датчиком температуры или давления, каротажный кабель, мерный ролик, усилитель, Формирователь прямоугольных им пульсов, первый и второй ключи, сельсин-датчик, формирователь шага квантования по глубине, четыре ВБ-триг" гера, два счетчика-делителя, генератор высокочастотных импульсов, регистратор, реверсивный счетчик и первый цифроаналоговый преобразователь, причем скважинный прибор через каротажный кабель соединен с входом усилителя, выход которого подключен через Формирователь прямоугольных импульсов к первому входу первого ключа, мерный ролик соединен с сельсин-датчиком, выход которого подключен через Формирователь шага квантования по глубине и первый КБ-триггер к второму входу первого ключа, выход которого соединен через второй КБ-триггер с первым входом второго ключа и подключен к входу первого счетчика-делителя, выход которого соединен через третий ЕБ-триггер с вторым входом второго клюца и подключен к входу второго счетчика-делителя, первый выход которого соединен с входом четвертого РБ-триггера, а выход генератора высокочастотных импульсов подключен к третьему входу второго ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности регистрации, оно снабжено формирователем пачки импульсов, регулятором предустановки числа импульсов в пачке, блоком предустановки кода, суммирующим счетчиком, двумя блоками ключей, двумя оперативными запоминающими блоками, вторым цифроаналоговым преобразователем, двумя цифровыми индикаторами и счетчиком импульсов, причем выход второго ключа соединен с первым входом счетчика импульсов, первым входом суммирующего счетчика и первым входом Формирователя пачки импульсов, второй вход которого подключен к регулятору предустановки числа импульсов в пачке, выход соединен с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого подключен к блоку предустановки кода, третий вход соединен с вторым выходом второго счетчика-делителя и вто- . рым входом второго блока ключей, выход подклюцен к второму входу суммирующего счетчика, третий вход которого соединен с выходом четвертого 18-триггера и вторым входом счетчи1819990 1 г 210 1 10 аб ка импульсов, выход подключен к первому входу первого блока ключей, вто-,рой вход которого соединен с выходомвторого счетчика-делителя, выход подключен через первый оперативный запоминаоций блок к входу первого цифрового индикатора и входу первогоциФроаналогового преобразовтеля, выход которого соединен с первым входом 1 ОКф,е,ллфаметоа регистратора, при этом выход счетчика импульсов подключен к первому входу второго блока ключей, выход которого соединен через второй оперативный запоминааций блок с входом второго циФрового индикатора и входомвторого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен квторому входу регистратора.1