Устройство для измерения и регистрации параметров скважин

(5 06 Г 15/7 ввннцй кОмитетЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ са ГОСУД АРСПО ИЗОБПРИ П 1 Н И САНИЕ ИЗОБРЕТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТ за вфА,Л.Гоство СССР 22, 1981 о СССР 00, 1981(56) Авторское свидетельсВ 996726, кл, Е 21 В 47/ОАвторское свидетельств9 1023072 кл. Г 21 В 47/ ЧЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕРОВ СКВАЖИНотносится к измери-,в частности дляных параметров при бурении нефтяных и газовых скважин.Цель изобретения повьппение надежности и помехоустойчивости и сокращение объема хранимой и передаваемой информации. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее глубинный процессорный блок 1, глубинные блоки памяти программ 2 и данных 3, первый 4 и второй 6 коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь 5, таймер 8, блоки цифровых 9 и аналоговых 7 датчиков и блок индикации 19, дополнительно введены датчик 12 на.чала циркуляции промывочной жидкости, блок 13 преобразования кода, блок 16 преобразования сигналов, й блок 17 накопителя на .магнитной ленте, блок 18 функционального контроля.Изобретение относится кизмерительной технике, в частности к измерению параметров скважин при бурении1нефтяных и газовых скважин,Целью изобретения является повышение надежности, помехоустойчивостии сокращение объема хранимой и передаваемой информации.Па фиг,1 представлена функциональная схема, устройства нафнг.2,3- алгоритм работы устройства на фиг.4 -функциональная схема блока согласования, на фиг.5 - функциональная схемаблока Функционального контроля, 15Устройство для измерения и регистрации скважинных параметров содержитглубинную часть, включающую глубинный процессорных блок 1, глубинныйблок 2 памяти программ, глубинный 20блок 3 памяти данных, первый коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, второй коммутатор 6,блок 7 аналоговых датчиков, таймер 8,блок 9 цифровых датчиков, первую шину 10 управления, первую шину 11 адреса данных, датчик 12 начала циркуляции промывочной жидкости, блок 13преобразования кода, и наземную часть,включающую вторую шину 14 управления, 30вторую шину 15 адреса данных, блок 16согласования сигналов, блок накопителя 17 на магнитной ленте, блок 18Функционального контроля, блок 19 индикации. ,35Датчик 12 начала циркуляции промывочной жидкости состоит иэ упругойпластины, на которой укреплен постоянный магнит, герконового контактаи одновибратора, формирующего сигналы управления глубинным процессорнымблоком 1. Блок 16 согласования сигналов состоит из набора оптоэлектронных элементов 20, осуществляющих гальваническую развязку между глубинной и наземной частями устройства.Блок 18 функционального контроля состоит из счетчик 21, выходы которого. соединены с адресными входами постоянного запоминающего устройст- ва 22, информационные выходы которого образуют первый выход блока 18 функционального контроля и к котбрым подключены входы АЦП 23, выходы которого образуют второй выход блока 18 Функционального контроля, переключателя 24 режима, выводы которого соединены соответственно с первой шиной 10 управления и "землей",Блок 13 преобразования кода представляет собой сдвиговый регистр.Устройство работает следующим образом.Алгоритм работы устройства представлен на фиг.2,3.Перед спуском в скважину устройство проверяется на Функционированиес помощью блока 18 функциональногоконтроля. Затем глубинная часть уст-."ройства транспортируется на забой.Транспортировка может осуществляться, например, посредством сброса глубинного устройства внутрь колонныбурильных труб, спуска на тросе илипри помощи непосредственной устаноки в колонне бурильных труб, В моментначала циркуляции бурового растворадатчик 12 Формирует сигнал, которыйчерез первую шину 10 управления поступает в глубинный процессорныйблок 1, находящийся до этого в состоянии ожидания. Затем глубинный процес"сорный блок 1 начинает выполнять рабочую программу посредством последо-вательного считывания команд, записанных в. блоке 2 памяти программ,и их выполнения. По первой шине 10управления на управляющийвход второ-го коммутатора 6 поступает сигнал,вызывающий подключение выхода таймера 8 к первой шине 11 адреса данных, после чего осуществляется записьсодержащейся в таймере информации овремени начала измерений в глубинныйблок 3 памяти данных, для чего попервой шине 10 управления из глубинного процессорного блока 1 в глубинный блок 3 памяти данных подаетсясигнал записи. Таким образом, в первые ячейки глубинного блока 3 памятиданных записывается времяначала работы глубинного устройства. Затеи. всоответствии с программой опросадатчиков по первой шине 10 управленияпоступают сигналы на управляющие входы первого коммутатора 4 и второгокоммутатора 6, вызывающие подключение выхода блока 7 аналоговых датчиков через АЦП 5 к первой шике 11 адреса данных. После чего глубинныйпроцессорный блок 1 дает команду попервой шине 10 управления в глубинный блок 3 памяти данных для записиинформации с первого датчика блока 7аналоговых датчиков в следующие ячей 1483463ки блока 3 памяти данных. С глубинного процессорного блока 1 по первой , шине 10 управления поступает сигнал на первый коммутатор 4 для подклю 5 чения выхода второго датчика блока 7 аналоговых датчиков к входу АЦП 5, после чего цикл записи информации в глубинный блок 3 памяти данных повторяется для каждого из датчиков блока 7 аналоговых датчиков. Затем глубинный процессорный блок 1 дает команду по первой шине 10 управления на второй коммутатор 6 для подключения выхода первого датчика бло ка 9 цифровых датчиков к первой шине 11 адреса данных. Аналогично повторяется цикл записи информации в глубинный блок 3 памяти данных для каждого из датчиков блока 9 цифровьж датчиков.Таким образом, в блоке 3 памяти данных записываются первые информационные слова с каждого из датчиков блока 7 аналоговых датчиков и блока 9 25 цифровых датчиков. После последующего приема информации из блока 7 аналоговых датчиков или блока 9 датчиков, глубинный процессорный блок 1 осуществляет сравнение поступившего цифрового кода с предшествующим значением, соответствующим данному датчику, которое хранится в блоке 3 памяти данных.В соответствии с реализуемым алгоритмом адаптивного сжатия глубинный процессорный блок 1 опреде- З 5 ляет, является ли поступивший цифровой код .существенным значением. Если поступивший цифровой код соответствует существенному значению скважинно 40 го параметра, то глубинным процессорным блоком 1 формируется команда записи, которая поступает в блок 3 памяти данных, и цифровой код значения параметра вместе с номером отсчета45 записывается в блок 3 памяти данных. Таким образом, в глубинном устройстве происходит регистрация только существенного значения скважинного параметра и соответствующего ему номера отсчета. Если поступает цифровой код,50 соответствующий несущественному (избыточному) значению скважинного параметра, то команда записи в блок 3 памяти данных глубинным процессор- ным блоком 1 не вырабатывается и,55 таким образом, пропускается запись избыточного значения скважинного параметра, В результате регистрации только существенных значений скважинных параметров достигается экономия емкости блока 3 памяти данных.После обработки данного значения параметра в соответствии с требуемым шагом квантования происходят вычисления (наращивание) адреса следующего подлежащего опросу датчика и цикл обработки информации повторяется снова.Глубинная часть устройства прекращает регистрацию скважинных параметров при поступлении сигнала "Стоп", который формируется датчиком 12 начала циркуляции в момент прекращения циркуляции бурового раствора внутри колонны бурильных труб (при установке или отвинчивании очередной свечи)При этом. выполнение программы опроса датчиков и обработки значений скважинных параметров прекращается и глубинный процессорный блокпо первой шине 10 управления выдает команду на второй коммутатор 6 для подключения выхода таймера 8 к первой шине 11 адреса данных. Информация о времени прекращения измерений записывается в глубинный блок 3 памяти данных посредством поступающего по первой шине 10 управления сигнала записи в глубинный блок 3 памяти данных, После этого глубинный блок 3 переходит в состояние ожидания. В момент начала циркуляции бурового раствора внутри колонны бурильных труб датчиком 12 начала циркуляции снова Формируется стартовый импульс и программа измерения и регистрации скважинных параметров повторяется снова.После проведения операции подъема глубинный прибор извлекается иэ скважины и подстыковывается к блоку 16 согласования сигналов. По сигналу готовности от блока накопителя 17 на магнитной ленте, поступающему через блок 16 согласования сигналов, по второй шине 14 управления, через блок 13 преобразования кода и по первой шине 10 управления, глубинный процессорный блок 1 начинает выполнять программу вывода данных, хранимую в блоке 2 памяти программ, По первой шине 10 управления на управляющий вход блока 3 памяти данных поступает сигнал чтения, после чего информация из первой ячейки памяти эаписывается в регистр глубинного процессорного блока 1. Затем через блок 13 преобразования кода, вторую шину 14 управ 1483463ления и блок 16 согласования сигналов в блок накопителя 17 на магнитной ленте поступает сигнал записи и данные из регистра процессорного блока 1 по первой шине 11 адреса дан 5 ных поступают в блок 13 преобразования кода, в котором происходит преобразование иэ параллельного формата в последовательный, далее по второй шине 15 адреса данных и через блок 16 согласования сигналов данные подаются в блок накопителя 17 намагнитной ленте, где они записываются на магнитный носитель, После записи инАормации 15 из первой ячейки глубинного блока 3 памяти данных происходит обращение к следующей ячейке и цикл вывода инАормации в блок накопителя 17 на магнитной ленте повторяется для каждой из ячеек блока 3 памяти данных. Затем по первой шине 10 управления через , блок 13 преобразования кода, по второй шине 14 управления и через блок 16 согласования сигналов глубинный 25 , процессорный блок 1 посылает сигнал в блок 19 индикации, сигналиэирующий об окончании вывода,зарегистрированных скважинных параметров.Проверка устройства на Аункционирование осуществляется под управлением глубинного процессорного блока 1 при выполнении им программы тестирования, которая хранится на кассете с магнитной лентой и вводится в глубинный блок 3 памяти данньж.Для, этого магнитный носитель с программой тестировачия помещается в блок накопителя 17 на магнитной ленте и по сигналу, который формируется переключателем 24 режима в блоке 18 Функционального контроля и который поступает по первой шине 10 управления в глубинный процессорный блок 1, происходкт переход к выполнению программы ввода, которая записана в блоке 2 памяти программ. По первой шине 10 управления через блок 13 преобразования кода, вторую шину 14 управления блок 16 согласования сигналов в блок накопителя 17 на магнитной ленте по 5 О ступает сигнал чтения и информация с блока накопителя 17 на магнитной ленте через блок 16 согласования сигналов по второй шине 15 адреса данных через блок 13 преобразования кода записывается во внутренний регистр глубинного процессорного блока 1, откуда после подачи по первой шине 10 управления сигнала записи на управляющий вход блока 3 памяти данньжинАормация переписывается в глубинный блок 3 памяти данных. После чегоцикл считывания повторяетсяПосле ввода всей программы тестирования из глубинного процессорногоблока 1 по первой шине 10 управлениячерез блок 13 преобразования кода,вторую шину 14 управления и блок 16согласования сигналов в блок 19 индикации поступает импульс, сигнализирующий необходимость замены в блоке накопителя 17 на магнитной ленте кассеты с программой тестированиякассетой для записи инАормацииПо сигналу готовности блока накопителя 17 на магнитной ленте глубинныйпроцессорный блок 1 начинает выполнять собственно программу тестирования. В процессе тестирования осуществляется имитация приема инАормации сблока 7 аналоговых датчиков и блока 9 цифровых датчиков, обработкаэтой информации, вывод ее на блок накопителя, 17 на магнитной ленте, последующее считывание записанных данныхи их сравнение с эталонными величинами, записанными в блоке 2 памятипрограммы. Этот способ позволяет проверить все блоки, ответственные эаприем, обработку и передачу инАормации,При выполнении программы тестирования нз глубинного процессорногоблока 1 по первой шине 10 управленияна управляющий вход блока 18, Аункционального контроля поступает сигнал,который вызывает появление на его первом выходе контрольной комбинации вциАровой Аорме, а на его втором выхо"де - в аналоговый. После чего.осуществляется цикл ввода и обработки ин-формации, аналогичный приведенномупри описании работы устройства заисключением того, что на управляющиевходы первого коммутатора 4 и вто"рого коммутатора б подаются команды,вызывающие подключение соответствующих выходов блока 18 Аункциональногоконтроля, изменение информации на которых происходит при поступлении наего управляющий вход очередиого сигнала из глубинного процессорного.блока 1 но первой шине 10 управления.После записи определенного количествапараметров в глубинный блок 3 памяти данных начинает выполняться опи"санная программа вывода записаннойв глубинном блоке 3 памяти данных информации на блок накопителя 17 на маг.нитной ленте. После вывода всех зарегистриРованных в глубинном блоке 35памяти данных значений параметровосуществляется контрольное считывание, аналогичное циклу ввода тестовой программы эа исключением того,что считанные данные непосредственно сравниваются с эталонными значениями, хранимыми в блоке 2 памяти программ. Результат сравнения выводится на блок 19 индикации, по показаниям которого делается заключение оработоспособности всего устройства.Блок 18 функционального контроляработает следующим образом, При за.мыкании контактов переключателя 24режима по первой шине 10 управленияв глубинный процессорный блок 1 по-,,. ступает сигнал, по которому глубинный процессорный блок переходит квыполнению программы тестирования. 25. С приходом управляющих импульсов насчетный вход счетчика 21 на его выходе появляется определенная кодоваякомбинация, соответствующая числупоступивших импульсов, которая подается на адресные входы постоянногозапоминающего устройства 22, на выходе которого возникает. кодовая комбинация, поступающая на первый выход блока 18 функционального контроля и преобразуемая в аналоговую форму ЦАГ 23, выходы которого образуютвторой выход блока 18 функциональногоконтроля,40Формула изобретения Устройство для измерения и регистрации параметров скважин, содержащее глубинный процессорный блок, глубинные блоки памяти программ,и данных, первый и второй коммутаторы, аналогоциФровой преобразователь, таймер, блок цифровых датчиков, блок аналого-. вых датчиков, блок индикации, входывыходы управлений глубинного процес"сорного блока соединены с управляющими входами глубинных блоков памяти,программ и данных и первого и второго коммутаторов, входы-выходи адресаданных глубинного процессорного бло-.ка соединены с входами-выходами адреса данных глубинных блоков памяти программ и данных и с .выходом второгокоммутатора, первый и второй входы ко.торого соединены соответственно с выходами таймера и аналого-цифровогопреобразователя, вход которого соединен с выходом первого коммутатора,первый вход которого соединен с выходом блока аналоговых датчиков, о. т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности и помехоустойчивости и сокращения объема хранимойи передаваемой информации, оно содержит датчик начала циркуляции промывочной жидкости, блок функциональногоконтроля, блок преобразования кода,блок согласования сигналов, блок накопителя на магнитной ленте, информационный вход которого соединен с информационным входом блока индикациии информационным выходом блока согласования сигналов, первый и второйвходы которого соединены соответственно с выходами адреса данных и управления блока 2 преобразования кода,входы управления которого соединеныс входами-выходами управления глубинного процессорного блока с выходомдатчика начала циркуляции промывочнойжидкости, входами управления блокафункционального контроля, первый ивторой выходы которого соединены со"ответственно с вторым входом первогокоммутатора и третьим входом второгокоммутатора, четвертый вход которогосоединен с выходом блока цифровых датчиков, вход адреса данных блока преобразования кода соединен с входамивыходами адреса данных глубинногопроцессорного блока.,. Иноцоализацивусаанабщ начачиоаа а 5 реса юссаре 0 анкщ, усщанабка вага к 5 анаеаоиаяЗптсь иевка Версии Усщанп 5 ка аареса пер 5 ого аащцциа 8 вцаь онрарноцоо с аащццкадаранаУсе рани. быцостнае а 0 реса стоющего аащцит .: Ф сооа 5 елстбоа с вогез Ианщобойця 0 цит 3 онце 0 нфприццац, с даннаеа аааюкадиена цзбыаацнпсац ЯОннье гйюоцньР Запась южрариациц с аааццка Ю въявь Прцращвт" адреса иасса 5 ц оанню ,Йнечнцу аарес Р1 483463 ВЯ 9 прагранни тгстцродония с накопителянд нагншннад ленте . длак понята стано ка контрольно кандцноццо на юкооои длака Функционального контроля, одроботка а йапцсь анарплфнод цнаоорноццц йдау удннви на накопитель нд нагнцтнад ленте Сцавыдонцв доннюа с накопителя и цх срадненцес отапаннциц значенцянц Ошаакд аддндруженд г ЯнрцкацияЮшидка йндцкоццлконец оставитель О,Гречехред Л.Сердюков а Редактор О.Спесивьпс орректор М.П ного комитета по изобретениям и о 035, Москва, Я, Раушская наб.,роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гага каз 2835/47 Тираж 668 , ПодписноеНИИПИ Государствен ткрытиям при ГКНТ СССР 113 д. 4/5