Устройство для измерения натяжения, скорости перемещения, длины кабеля и считывания магнитных меток
Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при контроле за параметрами каротажа при проведении спуско-подъемных операций. Устройство включает балку с тензопреобразователями, на которой с помощью щек асимметрично закреплены три обводных ролика, датчики глубины и магнитных меток, и синхронизатор перемещения датчиков с изменением положения кабеля в вертикальной и горизонтальной плоскостях, имеющий тяги. Один из обводных роликов соединен с датчиком глубины и является мерным. К щекам среднего обводного ролика, в плоскости, проходящей через его ось, на уровне прохождения оси кабеля закреплены тяги синхронизатора таким образом, чтобы ось движения кабеля совпадала с осью тяг. Изобретение направлено на повышение точности и технологичности измерений. 1 ил.
Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин. Задачей изобретения является создание комплексного устройства, обеспечивающего измерение силы натяжения, скорости перемещения и длины геофизического кабеля с контролем и коррекцией глубин по магнитным меткам с минимальными погрешностями в процессе проведения измерений геофизических параметров и спуско-подъемных операций.
Разработанное устройство работает в комплексе с электронным блоком обработки измеряемых параметров, функционально делится на два блока. Первый блок содержит балку с наклеенными тензорезисторами, к которой с помощью щек асимметрично закреплены три обводных ролика, один из которых, мерный, соединен с датчиком глубины, и датчик магнитных меток, а второй - устройство синхронизации перемещения (далее по тексту - синхронизатор) блока датчиков с перемещениями кабеля в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Известно достаточно много устройств для измерения натяжения и длины геофизического кабеля, не нашедших широкого применения из-за присущих им недостатков: больших габаритных размеров, невысокой точности измерений или низкой технологичности использования - большого объема монтажно-демонтажных работ, и значительный вес.
Близкими по техническим решениям являются устройства по а.с. СССР 596098, 977739, а также RU 2132459.
Ближайшим же аналогом является RU 2052088 С1 на устройство для контроля параметров каротажа измерения длины, натяжения и скорости перемещения кабеля и регистрации магнитных меток, включающее три обводных ролика, один из которых - мерный, соединенный с датчиком глубины, и датчик магнитных меток.
Те из них, в которых имеется поршневая система для преобразования силы натяжения в давление, работают на грани перехода сила трения покоя - сила трения скольжения с учетом “несжимаемости” жидкости. Поэтому в динамическом режиме работы возникают значительные отклонения показаний от измеряемой величины. Другие - работающие на основе использования тензоэффекта - в зависимости от способа и положения точки подвеса устройства теряют работоспособность в динамике вообще или дают большую погрешность измеряемого натяжения из-за влияния изгибающего момента, возникающего от силы трения качения роликов по кабелю, или из-за несимметрии точки подвески датчика натяжения относительно точек приложения реакции измеряемых - “полезных” сил. Их величины изменяются в процессе движения кабеля как по амплитуде, так и по направлению (сила трения) в зависимости от направления движения и веса спущенного кабеля.
Цель изобретения - повышение потребительских свойств устройства путем увеличения точности измерений, повышения технологичности использования за счет снижения массы и габаритов.
Для достижения заявленной цели устройство для измерения натяжения, скорости перемещения, длины кабеля и считывания магнитных меток, включающее три обводных ролика, один из которых - мерный, соединен с датчиком глубины, и датчик магнитных меток, снабжено синхронизатором перемещения датчиков с изменением положения кабеля в вертикальной и горизонтальной плоскостях, имеющим тяги, балкой с тензопреобразователями, на которой с помощью щек асимметрично закреплены указанные обводные ролики, а к щекам среднего обводного ролика, в плоскости, проходящей через его ось, на уровне прохождения оси кабеля закреплены тяги синхронизатора таким образом, чтобы ось движения кабеля совпадала с осью тяг.
В блоке датчиков в качестве активных элементов в датчике натяжения используются тензопреобразователи. На балке, воспринимающей изгибающий момент от натяжения кабеля, с помощью щек асимметрично закреплены три обводных ролика, один из которых - мерный - для измерения длины и скорости движения кабеля. На конце правых щек крепится датчик магнитных меток для их регистрации и автоматической коррекции счетчика глубин на случай проскальзывания кабеля. В плоскости оси среднего ролика, на уровне прохождения кабеля, крепятся тяги синхронизатора перемещений блока датчиков с перемещениями кабеля в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Синхронизатор состоит из трех или четырех катков (в зависимости от типа используемого кабелеукладчика), позволяющих сохранять направление силы трения качения роликов вдоль оси кабеля.
На чертеже представлен общий вид устройства.
Устройство состоит из балки 1 с наклеенными тензопреобразователями. К балке с помощью щек 2 и болтов навешиваются обводные ролики 3, один из которых - мерный, соединен с датчиком глубин 4. Датчик магнитных меток 5 крепится к щекам правого обводного ролика. К щекам среднего обводного ролика в плоскости его оси, подвижно, на уровне прохождения оси кабеля, крепятся тяги 6 синхронизатора 7 с катками 8 и осью 9. Свободное вращение синхронизатора вокруг оси 9 обеспечивает перемещение устройства в горизонтальной плоскости, а подвижное крепление тяг перемещения в вертикальной, с сохранением взаиморасположения осей кабеля и тяг. Кабель 10 пропущен между обводными роликами и катками синхронизатора. Вся система крепится на оси 9 к укладчику через штатное отверстие.
Устройство работает следующим образом. Кабель, двигаясь между обводными роликами, вращает ролики за счет силы трения качения. Одновременно кабель, стремясь выпрямиться, давит на средний ролик, который изгибает балку. Деформация балки, пропорциональная силе натяжения кабеля, измеряется с помощью тензодатчиков. Сигнал от датчиков магнитных меток, кроме регистрации истинных глубин, используется для коррекции показаний счетчика длины кабеля. Все датчики имеют штатные электрические разъемы для соединения с электронным блоком обработки сигналов. В процессе работы сила трения качения обводных роликов по кабелю изменяется по величине, в зависимости от силы натяжения, и по направлению - от направления движения кабеля. При совпадении оси движения кабеля с осью тяг сила реакции тяг компенсирует действие силы трения качения. Точка соединения тяг к блоку датчиков должна находиться в плоскости оси среднего ролика (на оси симметрии приложения измеряемых - “полезных” сил). В противном случае в точке соединения тяг с блоком датчиков возникает (как реакция системы на введение дополнительной опоры) меняющаяся по величине реактивная составляющая и, как следствие, дополнительный изгибающий момент, приложенный к балке, искажающий измеряемую величину (При малых расстояниях между крайними роликами и малых углах перегиба кабеля на обводных роликах погрешность может превышать измеряемую величину).
Устройство для измерения натяжения, скорости перемещения, длины кабеля и считывания магнитных меток, включающее три обводных ролика, один из которых, мерный, соединен с датчиком глубины, и датчик магнитных меток, отличающееся тем, что оно снабжено синхронизатором перемещения датчиков с изменением положения кабеля в вертикальной и горизонтальной плоскостях, имеющим тяги, балкой с тензопреобразователями, на которой с помощью щек асимметрично закреплены указанные обводные ролики, а к щекам среднего обводного ролика в плоскости, проходящей через его ось, на уровне прохождения оси кабеля, закреплены тяги синхронизатора таким образом, чтобы ось движения кабеля совпадала с осью тяг.
