Устройство измерения параметра бурения

 

(72) Авторы изобретения (Е

Э. А. Айэуппе, В. А. Кулишенко и М. ргеев

l !

Методическая экспедиция по геолого-экономическим исследованиям Министерства геологии Узбекской-ССР (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРА БУРЕНИЯ

Изобретение относится к технике бурения скважин, в частности к устройствам измерения параметров бурения.

Известны устройства измерения процесса бурения, которые обычно содержат датчик технологического параметра, сгла- живаюший фильтр и индикатор $13 .

Например, индикатор давления фирмы

Мартин беккер содержит Т-образный фяттинг, укрепленный на манифольде,. в вертикальном патрубке которого смонти10 рован элемент, имеющий внутри мембрану иэ упругого материала. Внутренняя по верхность колпака (внешняя полость мембраны) соединяется трубкой с индикато!

Ф ром - манометром через небольшое отверстие. При этом внутренняя полость,колпака вместе с отверстием образуют сглаживающий филь гр.

Подобную схему имеют и другие измерительные устройства в бурении, причем роль фильтра могут выполнять различные элементы с большой постоянной времени, в том числе электрические интегрируюшие звенья, состоящие иэ конденсаторов и резисторов.

Необходимость введения в систему сглаживающего фильтра возникла вследствие большой дисперсии измерительного сигнала, характерной для всех параметров режима бурения. Это связано с одной стороны со стохастическим характером самого процесса, с другой — действием различных внешних факторов: нестабильностью can сопротивления в скважине, пульсаций буровых насоеов и др. Как правило, сглаживающий фильтр представляет собой интегрирующее звено, в котором происходит простое осреднение параметра с постоянной времени, характерной для данного авена.

Примером применения электрических устройств для измерения параметров бурения является прибор для определения эффективной нагрузки на долото. Прибор содержит датчик осевой нагрузки, сглаживающий фильтр и приемник информации. 8 . данном приборе он выполнен в виде анали3 4 нен с общим провоцом, к этой же обмотке подключен индикатор 10.

Работа устройства заключается в моделировании зависимости (Я» ) - +Х °

1-1 1 ,„ где М; — осредненное значение измеряемой величины в данный момент времени;

- осредненное значение измеряемой величины за предыдущий цикл;

Х; - мгновенное значение измеряемой, величины в данный момент;

ve — постоянная осреднения.

Особенностью осреднения по формуле (1) по сравнению с обычным осреднением

111

nl (2) кроме уменьшения дисперсии является болев частое поступление информации. Информация будет поступать по формуле (2) через интервалы времени А4 или, при аналоговой реализации осредняющего устройства, с запаздыванием íà g4 . По формуле (1 ) информация поступает через интервалы времени — или, при аналоговом вариЬЙ анте, с запаздыванием на эту величину:

Таким образом, величина ч, определенная цо формуле (1), более точно в каждый отдельный момент времени соответствует истинному значению измеряемого параметра.

Сигнал датчика в форме постоянного тока поступает на модулятор 2. Далее сигнал в форме прямоугольных импульсов, амплитуда которых несет информацию о свеличине Х, поступает не согласующий

1 каскад-эмиттерный повторитель на транзисторе М . Эмиттер этого транзистора нагружен на обмотку 3; число витков которой в соответствии с принятым и =4, кратно 4. На обмотке 9 — с числом витков, кратным 1, амплитуда импульсов уменьшится вчетверо. Для того, чтобы сохранить числовые соотношения нагрузкеэтой обмотки должна быть высокоомной.

Поэтому к ней подключен эмиттерный повторитель на транзисторе v, нв базу которого сигнал с аьнлитудой " " поУ4

4 ступает через интегрирующую RC цепочку

7 и 8 с задержкой =RC. Задержанный сигнал проходит по второй первичной обмотке 5 с числом витков, кратным Э, и теперь в мегнитопроводе трансформатора действует магнитодвижущаяся сила Í.

В результате действия этой МДС во вторичной обмотке будет наведена ЭДС -E.

Эта ЭДС поступит в приемник информации и одновременно на КС цепочку, пос3 8Ì1 4 эирувщего блока с индикатором. В каче стве сглаживающего фильтра применен многоэвенный RC фильтр нижних частот.

В зависимости от требований к качеству информации предусмотрено ручное перек- .. лючение постоянной времени фильтра 2).

Недостатком прибора является низкая точность измерения из-за недостаточного качества фильтрации низкочастотных помех.

Увеличение постоянной фильтра приведет к резкому увеличению запаздывания информа» ции, что отрицательно сказывается на качестве процесса управления бурением. В частности, Вра поддержании эффективной нагрузки с увеличением постоянной времени фильтре возникает погрешность, вызванная тем, что в данный момент времени нагрузка может оказаться совершенно иной, чем показывает выходной прибор.

Цель изобретения — повышение точности измерения при действии сглаживающего фильтра.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчик параметре, индикатор, резистор и конденсатор, снабжено трансформаторам, источником

Модулированного сигнала и эмиттерным повторителем, при этом трансформатор имеет соотношение витков обмоток й(111-1 ):1, где п1 — основание системы счисления

ЗО причем одна обмотка с числом витков, кратным m, соединена с источником модулировенного сигнала, другая обмотка с числом витков, кратным m -1,. подклю- . чена к выходу эмиттерного повторителя, вход которого соединен через резистор с выходной обмоткой трансформатора, имеющей число витков, кратное 1, а также соединен сконденсатором,,причем величина сопротивления резистора равна входному сопротивлению эмиттерного повторителя, а индикатор подключен ко вторичной обмотке трансформатора.

На фиг. 1 изображена блок-схема уст ройства измерения параметров бурения; на фиг. 2 - пример схемного решения устрой- " ства.

Датчик измеряемого параметра 1 соединен через модулятор 2 с одной обмоткой 3 трансформетора 4, имеющей число витков, кратное 111, другая обмотка 5 5© трансформатора с числом витков, кратным ю -.1, подключена к выходу эмиттерного повторителя 6, вход которого соединен через конденсатор 7 с общим проводом, и через резистор 8, величина котщого 5$ равна входному сопротивлению эмиттерного повторителя, - c обмоткой 9 трансформатора, второй вывод которой соедиизобретения

Ф ормула

Устройство измерения параметра бурения, содержашее датчик парметра, индикатор, резистор и конденсатор, о т л ич а ю ш е е с я тем, что,. с целью повышения точности измерения, оно снабжено трансформатором, источником моду5 8661 ле чего операция повторяется. Допустим, произошло ступенчатое увеличение сигнала. МДС начнет экспоненциально нарастать и через время увеличится в В раз. На выходе устройства будет s течение всего з времени осредиенная seaHKHHa параметра.

Необходимо, чтобы ток заряда и ток заряда конденсатора в установившемся режиме были равны, для этот о необходимо соотношение R®z =R, о где и - входное сопротивление эмиттерного повторителя.

Эффективность применении предлагаемого устройства выразится в улучшении качества работы системы оптимизации бурения — приемника информации вследствие большей точности измерения контролируемого параметра.

43 б лированного сигнала и эмиттерным повторителем, при этом трансформатор имеет соотношение витков обмотокщ:(е-1):1, где ю - основание системы счисления, причем одна обмотка с числом витков, кратным в, соединена с источником модулированного сигнала, другая обмотка трансформатора с числом витков, кратным и -1, подключена к выходу эмиттерного повторителя, вход которого соединен через pewегоp с выходной обмоткой трансформаторов, имекипей число вит- -. ков, кратное 1, а также соединен с конденсатором, причем величина сопротивления резистора равна входному сопротивлению эмиттерного повторителя, а индикатор подключен к выходной обмотке трансфюрматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации процессов бурения, М., ВНИИОЭНГ, 1976, с. 8.

2. Прибор для определения эффективной нагрузки на долото. Научные труды

КуйбышевНИИ НП, вып. 41, серия Бурение Куйбышев, 1969.

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