Устройство для передачи сигналовизмерения из скважины ha поверхность

 

Сеюз Советсннк

Соцнаянстнчесннк

Реснубянк

О П (» А Н И Е i t8467)7

ИЗОБРЕТЕН ЯЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИ ИЛЬСТВУ (6l ) Дополннтельное к авт. санд-ву (5))М. Кя. (22) Заявлено 15.08. 79 (21) 2831308/22-03 с прнсоеяаненнем заявка М

Е 2! В 44/00

ВсуюРства® на ипат

ССе1 ав двааа ееб)кпеаа)1 н вткрма)1 (23)йрнорнтет

Онублнковане)5.07. 81. Бюллетень М 26

Дата опублякввання оннсання 15.07.81 (53) УД1(681. 12, .05 (088.8) (72) Автор нзобретення

В. А. Рощин

Специальное конструкторское технологическое бюро промысловой геофизики (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ

ИЗ СКВАЖИНЫ НА ПОВЕРХНОСТЬ

Изобретение относится к приборостроению для промыслово-геофизичес. ких исследований скважин с помощью еикостных датчиков, а именно к передаче сигналов измерения на поверхность, и может найти применение для любых измерений с емкостными датчиками, например для определения уровней раздела сред нефть — газ и нефть— вода, прослеживания статических и динамических уровней жидкости, водонефтяного контакта, измерения влажности нефти на забое, для получения экспресс-информации об отклонении профиля поперечного сечения скважины от заданного (желобообразования) в зоне, свободной от жидкости, а также для телеиэмерения высоких давлений, температуры и других параметров. 20

Известно устройство для измерения уровня жидкости в скважине, содеркащее груз иг;и стаканчик, подвещенные на проволоке (!).

Недостатком этого устройства является необходимость отыскивать . положение уровня изменением погружения зонда, что неприемлемо для прослеживания (регнстрацин) иалых колебаний уровней жидкостей и водораздела прн исследовании скважин по известноиу способу понижения " уровня.

Известно также устройство, включающее в себя еикостный датчик давления с диафрагмой, вклоченный в колебательный контур генератора ВЧ, изменения частоты которого выделяются, например, методом биений и по кабелю поступают на поверхность к аппаратуре телеизмерения $2$ и 31.

Недостатком данного устройства является наличие LC-генераторов управляемой частоты в измерительном преобразователе, что усложняет его, поникает надежность н точность вследствие влияния на частоту генератора колебаний температуры окружающей

3 8467 среды, вибраций и ударов, а значи тельные габариты затрудняют термостабилизацию.

Общими недостатками известных устройств для передачи сигналов ем5 костных измерительных преобразователей на поверхность являются необходимость применения многожильного кабеля и сложность настройки LC-генераторов на получение нормализованных 1О сигналов, соответствующих шкале измерений.

Цель изобретения — повышение точности и надежности измерения при передаче сиГналов измерения из сква- is жины по одножильному бронированному кабелю и осуществлении нормализации сигналов на поверхности.

Указанная цель достигается тем,что устройство, содержащее мультивибратор, 20 формирователь прямоугольных сигналов, стабилизатор напряжения, нормализатор. сигнала, преобразователь частоты, задающий генератор, фильтры и блок обработки и вывода информации, 25 снабжено дифференциальным промежуточным преобразователем, при этом вход питания дифференциального промежуточного преобразователя подключен через формирователь прямоугольных импульсов и четвертый импульс со вторым,третьим, пятым и шестым фильтрами, причем третий фильтр связан через стабилизатор напряжения с формирователем прямоугольных сигналов, а выход дифференпиального промежуточного преобразователя связан через последовательно соединенные первый фильтр, мультивибратор и второй фильтр с выходами пятого и шестого фильтров с 4О

„ входом седьмого фильтра, причем пятый фильтр связан с задающим генератором, шестой фильтр связан с источ- . ником питания, а седьмой фильтр подключен через последовательно соеди- 45 ненные преобразователь частоты и нормализатор сигнала к блоку обработки и вывода информации.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства.

Скважинный прибор ) содержит первичные измерительные преобразователи

2 и 3, один из которых рабочий, а другой компенсационный, или оба сос55 тавляют дифференциальный преобразователь, Первичные преобразователи 2 и 3 состыкованы соединителями 4 и 5 с

17 4 герметичным блоком 6, в котором размещены промежуточный преобразователь 7, выполненный по диффереици» альной схеме двойного Т-образного нелинейного моста, фильтры 8 - 11, стабилизатор 12 напряжения, форми= рователь 13, управляемый мультивибратор 14. Одножильный бронированный кабель 15 связывает скважинный прибор 1 с аппаратурой 16 на поверхности.

В состав аппаратуры 16 входМ фильтры

17 — 19, источник 20 дистанционного питания, задающий генератор 21, преобразователь 22 частота-напряжение, нормалиэатор 23 сигналов, устройство 24 обработки и вьвода информа— ции.Устройством обработки и вывода информации может быть показывающий или регистрирующий прибор, цифро-печатающее устройство мини-ЭВМ и т.п.

Устройство работает следующим образом.

Промежуточный преобразователь 7, сравнивая емкости" 2 и 3, выдает сигнал, который через фильтр Н4 8 управляет частотой мультивибратора 14 (или какого-либо другого преобразователя напряжение-частота). С выхода мультивибратора 14 сигнал низкой частоты (несколько кГц ) через полосовой фильтр 11 передается по кабелю

15 на аппаратуру 16, где, пройдя полосовой фильтр 19, посредством преобразователя 22 частота-напряжение. преобразуется в аналоговый сигнал постоянного тока. Этот сигнал норма. лизуется (усиливается н масштабируется) нормализатором 23 и поступает на устройство 24 выдачи и, если необходимо, обработки информации. Питание промежутдчного преобразователя

7 прямоугольными симметричными импульсами (меандр) осуществляется формирователем 13 импульса, на вход которого подается стабилизированная частота (несколько десятков кГц) от задающего генератора 21 через фильтр ВЧ 18, кабель 15 и фильтр

ВЧ 10.

Питание постоянным током формирователя 13 и мультивибратора 14 осуществляется через стабилизатор

12 напряжения от источника 20 дистанционного питания через фильтр

НЧ 17, кабель 15, фильтр 9 НЧ. Передаточные характеристики преобразователей 7,14 и 22 близки к линейныи, поэтому выходной аналоговый

5 сигйал линейно зависит от разйости емкостей 2 и З.Погрешности промежуточного преобразователя 7 сводятся к минимуму эа счет питания его прямоугольными симметричными импульсами стабильной часто гы и амплитуды, причем стабильность амплитуды — стабилизатором 12 напряжения.

846717 6 вышенной точностью и надежностью.

Область применения устройства может, быть расширена путем использования его в различных областях народного хозяйства и при научных исследованиях, где требуются измерения емкостными методами в тяжелых условиях эксплуатации.

Температурная погрешность промежуточного преобразователя 7 возникает за счет иеидентичностн электрических параметров в плечах дифференциальной схемы и компенсируется подбором сопротивления из медчой про волоки, включаемой последовательно

1 с одним из резисторов нелинейного моста. Термокомпенсация мультивибратора 14 достигается аналогичным

20 путем, а также выполнением мультивибратора на оптронах.Фильтры 9,10 и 17,18 — простейшие дроссельно-кон- . денсаторные. Остальные фильтры могут быть активными на, микросхемах. Дпя выполнения скважинного прибора 1 малого диаметра и обеспечения его работы при температуре до + 200—

250 С блок 6 на микросхемах вместе с полупроводниковым микротермостатом (холодильником ) помещается в сосуд

Дьюара. Тем самым обеспечивается необходимая точность работы устройства за время исследования скважины. .Цля компенсации погрешностей, возникающих от старения элементов всего измерительного канала (предлагаемого устройства), перед каждым опусканием прибора 1 в скважину производитl ся калибровка. Для этого регулятором

40 нуля нормалиэатора 23 устанавливается нулевое показание устройства 24, затем к первичному преобразователю

2 подключается калибратор-конденсатор и регулятором чувствительности

45 устанавливается калибровочное показание.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного своей просто той и универсальностью, облегчающей крупносерийное производство унифицированных устройств передачи сигналов от емкостных датчиков различных параметров и назначений, что упрощает снабжение, подготовку кадров, эксплуатацию и ремонт устройств, а также позволяет осуществлять ряд геофизических исследований скважин с по-, Для многоканальных телеизмерений с частотным разделением каналов, число функциональных узлов 2 и 3, 4.и 5, 7, 8, )), 14, а также 19, 22, 23, равно числу каналов, остальные узлы общие.

Формула изобретения

Устройство для передачи сигналов измерения из скважины на поверхность, содержащее мультивибратор, формирователь прямоугольных сигналов, стабилизатор напряжения, нормалиэатор сигнала, преобразователь частоты, задающий генератор, фильтры и блок обработки и вывода информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения при передаче сигналов измерения из скважины по одножнлъному бронированному кабелю и осуществлении нормализации . сигналов на поверхности, оно саа6жено дифференциальным промежуточным преобразователем, при этом вход питания дифференциального промежуточного преобразователя подключен через формирователь прямоугольных импульсов и четвертый фильтр со вторым, третьим, пятым и шестым фильтрами, причем третий фильтр связан через стабилизатор напряжения с формирователем прямоугольных сигналов, а выход дифференциального промежуточного преобразователя связан через последовательно соединенные первый фильтр, мультивибратор и второй фильтр с выходами пятого и шестого фильтров с входом седьмого фильтра, причем пятый фильтр связан с задающим генератором, шестой фильтр связан,с источником питания, а седьмой фильтр подключен через последовательно соединенные преобразователь частоты и нормализатор сигнала к блоку обработки и вывода информации.

Составитель Г, Данилова

Редактор Л. Повхан Техред Т. Маточка Корректор С. Корниенко

Заказ 5413/43 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые вО внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 265807, кл. E 21 В 47/04.

1066 °

8467 17 8

2. Патент Франции В 2308925, кл. G 0! 1 9/12, 1976. ., 3. Грачев Ю.В. и Варламов В.П.

Автоматический контроль в сквшинак при бурении и эксплуатации, М., "Недра" ° 1968, с. 305-308 (прототип 3.