RU1819990C - Устройство регистрации частотно-зависимого параметра от температуры или давлени в скважине - Google Patents

Abstract

Использование: в промыслево-геофизических исследовани х. Сущность изобретени : устройство в каждой точке квантовани  по глубине позвол ет измер ть и регистрировать как абсолютное значение параметра, так и отклонени  от его значений, определ емых величиной посто нного градиента и глубиной скважины до точки квантовани , визуально оценить полученные материалы исследований и оперативно решать р д практических задач. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к геофизическим измерени м в скважинах, а более конкретно к измерени м температуры или давлени ..

Известно устройство дл  измерени  температуры или давлени  а скважине (см. техническое описание на аппаратуру газодинамического каротажа АГДК- 2, треста Центргазгеофизика, министерства газовой промышленности, 1988 г., листы 7-Ю, а также техническое описание на блок преобразовател  период-ток, листы 8-15).

Известное устройство дл  измерени  частотно-зависимого параметра измер ет и регистрирует длительность каждого периода электрических колебаний , завис щих от величины температуры или давлени  в данной точке скважины.

Недостатком известной аппаратуры  вл етс  то, что при малых изменени х температуры или давлени , например на сотые доли градуса, она не обеспечивает достаточной точности измерений . Кроме того, при записи параметра в режиме наибольшей чувствительности аппаратуры весь диапазон измерений необходимо разбить на р д поддиапазонов, что часто приводит к потере информации о наличии аномалий параметра и его границ из-за невозможности ее визуального обзора. Например , при записи с чувствительностью 0,1°С на один сантиметр шкалы регистратора при ширине его шкалы 6 см регистраци  температур в диапазоне 0-120 С потребует разбить этот диапазон на 200 поддиапазонов. Ясно, что полученна  диаграмма, скажем темпе00 Ю

о ю о

ратуры от глубины скважины, будет практически не читаема. Таким обра- зом, полезно иметь диаграмму с высокочувствительной записью изменений параметра по всему интервалу глубин скважины в одном диапазоне измерений .

Известно также устройство дл  измерени  градиента температуры по стволу скважины (см. а.с. № 1255711 Е 21 В 7/06). Сущность этого устройства заключаетс  в том, что в каждой точке квантовани  по глубине из-i мер ют длительность.суммы N периодов электрических колебаний. Этим повышаетс  точность измерений при малых изменени х температуры. По разнице показаний в двух соседних точках квантовани  определ ют величину градиен- та температуры. Указанное устройство наиболее близко по своей сущности к за вл емому устройству дл  регистрации частотно-зависимого параметра от температуры или давлени  в скважине, что дало возможность авторам выбрать его за прототип.

Недостатком прототипа  вл етс  то, что он не позвол ет надежно определ ть величину аномалий темпера- тур и их интервалов при плавном изменении температуры по стволу скважины и уменьшении шага квантовани  по глубине . Это св зано с тем, что измеренные значени  градиента температур в двух соседних точках квантовани  будут мало отличатьс  друг от друга. Т1апример, если аномали  температур будет равна 0,01°С и плавно нарастать в интервале глубин 10 м, то, даже без учета наростани  абсолютной температуры , определ емой глубиной скважины и величиной посто нного градиента температуры дл  данной площади региона , на каждую точку квантовани  при шаге квантовани  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 изобретени   вл етс  повышение информативности регистрации.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что известное устройство, содержащее скважинный прибор с частотным датчиком температуры или давлени  в скважине , каротажный кабель, мерный ролик , усилитель, формирователь пр моугольных импульсов, первый и второй ключи, сельсин-датчик, формирователь шага квантовани  по глубине, четыре RS-триггера, два счетчика-делител , генератор высокочастотных импульсов, регистратор, реверсивный счетчик и первый цифроаналоговый преобразователь , причем скважинный прибор через каротажный кабель соединен с входом усилител , выход которого подключен через формирователь пр моугольных импульсов к первому входу первого ключа , мерный ролик соединен с сельсин- датчиком, выход которого подключен через формирователь шага квантовани  по глубине и первый RS-триггер к второму входу первого ключа, выход которого соединен через второй RS-триггер с первым входом второго ключа и подключен к входу первого счетчика-делител , выход которого соединен через третий RS-триггер с вторым входом второго ключа и подключен к входу второго счетчика-делител , первый выход которого соединен с входом четвертого RS-триггера, а выход генератора высокочастотных импульсов подключен к третьему входу второго ключа , снабжено формирователем пачки импульсов , регул тором предустановки числа импульсов в пачке, блоком пред- установки кода, суммирующим счетчиком , двум  блоками ключей, двум  оперативными запоминающими блоками, вторым цифроаналоговым преобразователем, двум  цифровыми индикаторами и счетчиком импульсов, причем выход второго ключа соединен с,первым входом счет- чика импульсов, первым входом суммирующего счетчика и первым входом формировател  пачки импульсов, второй вход которого подключен к регул тору предустановки числа импульсов в пачке , выход соединен с первым входом реверсивного сметчика, второй вход которого подключен к блоку предустановки кода, третий вход соединен с вторым выходом второго счетчика-делител  и вторым входом второго блока ключей, выход подключен к второму входу суммирующего счетчика, третий вход которого соединен с выходом четвертого RS-триггера и вторым входом счетчика импульсов, выход подключен к первому входу первого блока ключей, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика-делител , выход подключен через первый оперативно за поминающий блок к входу первого цифрового индикатора и входу первого цифроаналотового преобразовател , выход которого соединен с первым выходом регистратора, при этом выход счетчика импульсов подключен к первому входу второго блока ключей, выход которого соединен через второй опе-т ративный запоминающий блок с входом второго цифрового индикатора и входом второго цифроаналогового преобразовател  , выход которого подключен к вто-г рому входу регистратора.

Обличительным признаком за вленного устройства от прототипа  вл етс  то, что оно в каждой точке квантова ни  по глубине позвол ет измер ть и регистрировать как абсолютное значе- ние параметра, так и отклонени  параметра от его значений определ емых величиной посто нного градиента и глубиной скважины.

На фиг.1 приведены зависимости измер емого параметра и его отклонений , выраженных кодом параметра, от пр мой, определ емой величиной посто нного градиента этого параметра в функции от глубины скважины, на фиг.2 - блок-схема устройства дл  регистрации частотно-зависимого параметра от температуры или давлени  в скважине.

Устройство дл  регистрации частотно-зависимого параметра от температуры или давлени  в скважине содержит скважинный прибор 1 с частотным датчиком температуры или давлени , каротажный кабель 2, наземную аппаратуру, включающую усилитель 3, формирователь k пр моугольнцх импульсов, соединенный с ключом 5, мерный ролик б, сельсин-датчик 7 длины кабел , схему 8 формировани  шага квантовани  по глубине , RS-триггеры с раздельными входами, ключ 13, счетчики-делители 1 и 15, генератор 16 высокочастотных импульсов, формирователь 17 пачки импульсов , регул тор 18 предустановки числа импульсов в пачке, реверсивный счетчик 19 с блоком 20 предустановки кода, суммирующий счетчик 21, блок ключей 22 дл  передачи информации, оперативное запоминающее устройство 23, цифровой индикатор 2kt цифроаналоговый преобразователь 25, регистратор 26, счетчик импульсов 27, второй

блок ключей 28 второе оперативное запоминающее устройство 29, второй цифроаналоговый преобразователь 30 и второй цифровой индикатор 31

На фиг.1 прин ты следующие обозначени :

крива  1 изменени  абсолютных значений параметра с изменением глубины скважины,

пр ма  2 изменени  параметра, величина которого зависит только от величины его посто нного градиента и глубины скважины до точки квантова- ни ,

пр ма  3 изменений параметра, определ емого обратной величиной его посто нного градиента и глубиной

скважины до точки квантовани ,

прйма  k суммы значений ординат точек на пр мых 1 и 3,

крива  5 суммы значений ординат точек на пр мой 3 и кривой 1.

Предложенное устройство может одновременно работать в двух режимах:

. в режиме регистрации отклонений параметра ,

в режиме регистрации абсолютных значений параметра.

Работает устройство следующим образом .

Сигнал а виде электрических колебаний , поступающих из скважинного прибора 1 по каротажному кабелю 2,

подаетс  на вход усилител  3, а с него - на вход формировател  k. Сформированные пр моугольные импульсы, длительность периода- которых пропорциональна величине температуры или

давлени  в скважине, поступают через ключ 5 на входы счетчика-делител  14 и RS-триггера Ю. При движении кабел  2 по медному ролику 6 вращаетс  вал сельсин-датчика 7, с которого поступает .сигнал на схему 8 формировани  импульсов шага квантовани . Импульсы из схемы 8 поступают на триггер 9 и открывают ключ 5. По вление первого импульса на входе триггера

Ю устанавливает его в единичное состо ние и дает разрешающий потенциал на вход ключа 13, на втором входе которого уже имеетс  разрешающий потенциал от триггера 11. Поэтому импульсы с высокочастотного генератора 1j6 начнут поступать на входы суммирующего счетчика 21, формирователь 17 пачки импульсов и счетчик 27. Одно- временно счетчик Ik считает число

импульсов, которые продолжают поступать с ключа 5. Заполнение счетчика Ц IJ-импульсами перебросит триггер i 11 и закроет ключ 13. .

Таким образом, на выходе ключа 13 после поступлени  на ключ 5 каждого импульса шага квантовани  по витс  число высокочастотных импульсов, пропорциональное числу N периодов изме- р емого сигнала, поступающего из скважинного прибора 1. Измерение длительности N периодов, где , электрических колебаний, завис щих от величины измер емого параметра, повышает точность измерений и чувствительность наземной аппаратуры к малым изменени м параметра.

Регистраци  отклонений параметра показана на примере регистрации отклонений температуры. Процесс регистрации отклонений давлени  аналогичен.

Перед началом записи скважинный прибор устанавливают в скважине на глубине с установившейс  величиной посто нного градиента температуры. Обычно это глубина около 30 м от усть  скважины. По показани м цифрового индикатора 31 регистрируют начальный код и соответствующее ему начальное значение температуры. Значение начального кода, пусть это значение равно 1-Ю6 импульсов, с помощью блока 20 предустановки занос т в реверсивный счетчик 19. Пользу сь техническими данными на аппаратуру и значением посто нного градиента, определ ют величину изменени  кода на единицу глубины скважины. Пусть при шаге квантовани , равном 1 см, код температуры изменитс  на 2 импульса. Поэтому с помощью регул тора 18 устанавливают в формирователе 17 пачки импульсов число 2. Выполнив указанные работы, опускают прибор 1 в скважину . При поступлении первого импульса квантовани  по глубине на выходе ключа 13 по в тс  импульсы от генератора 16, которые подаютс  на суммирующий счетчик 21, где просчитываютс  и запоминаютс , а также через формирователь 17 пачки импульсов .на вычитающий вход реверсивного счетчика 19. После выдачи пачки импульсов, в нашем примере это 2 импульса, формирователь 17 отключитс  от счетчика 19. Таким образом, предустановленное значние кода в реверсивном счетчике 19 будет уменьшатьс  на 2 им

Q

5

0

5

0

5

0

5

0

5

пульса в каждой точке квантовани . Так осуществл етс  техническа  реализаци  аппаратурой наклонной 3, изображенной на фиг. 1. Одновременно счетчик 21 просчитывает и запоминает все импульсы, поступившие с ключа 13, число которых соответствует величине измер емой температуры в данной точке квантовани , и после закрыти  ключа 13 по команде, поступающей со счетчика 15, суммирует число просчитанных им импульсов с числом.наход щимс  в реверсивном счетчике 19. Затем через врем , определ емое счетчиком 15, подаетс  команда на блок ключей 22 дл  переноса суммарных показаний счетчика 21 в оперативное запоминающее устройство 23, выход которого соединен с цифровым индикатором 2k и цифроаналоговым преобразователем 25, который в свою очередь передает информацию на регистратор 26.

Триггер 12 вырабатывает команду Сброс, подготавлива  схему к следующему циклу измерений. i

Из приведенного следует, что счетчик 21 суммирует в каждой точке квантовани  по глубине ординату точки, принадлежащей наклонной 3, например точка вг (см. фиг.1), и ординату точки б, принадлежащую кривой 1 изменени  абсолютного значени  параметра. Их суммарное значение будет отображено соответствующей ординатой точки на кривой 5. Следует заметить, что суммарное значение кода в счетчике 21 измен етс  от одной точки квантовани  к другой только на величину искомого отклонени  параметра. Поэтому длл регистрации отклонений из счетчика 21 перенос т только младшие разр ды . Это повышает чувствительность аппаратуры и упрощает ее в техническом отношении.

Кроме приведенной регистрации отклонений искомого параметра, устройство также позвол ет измер ть и регистрировать его абсолютную .величину в каждой точке квантовани . Дл  этого импульсы с выхода ключа 13 просчитываютс  и запоминаютс  счетчиком 27. Значение его показаний по команде со счетчика 15, поступающей на блок ключей 28, переноситс  в оперативное запоминающее устройство 29, а с него - на цифроаналоговый преобразователь 30 и цифровой индикатор 31. Результат преобразовани  записываетс 

регистратором 26. В зависимости от требуемой чувствительности записи дл  преобразовани  и регистрации перенос т со счетчика 27 только не- сколько младших разр дов. Такой перенос обеспечивает разбивку всего диапазона измерений параметра на р д поддиапазонов. Переход с одного под- диапазона записи на последующий обес печиваетс  автоматически после заполнени  всех переносимых дл  регистрации младших разр дов, так как поступление следующего импульса после заполнени  всех переносимых разр дов сбрасывает их в нулевое положение.

Использование предложенного устройства при производстве геофизических работ выгодно отличает его от прототипа. Так, регистраци  отклонений температуры в прискважинной зоне относительно температуры, определ емой величиной посто нно го градиента дл  данного региона, позвол ет решить рад практических задач, например определить места перетоков газа и интенсивность его циркул ции по заколонному пространству, места нарушений герметичности колонны обсадных .труб, состо ние нефтегазоводоносных пластов и др.

Кроме приведенного, измеренные по стволу скважины отклонени  малых изменений Давлени  от наклонной, заданной посто нным градиентом давлени  и глубиной скважины до точки измерени  можно трансформировать в графики изменени  давлени  и плотности флюида по стволу скважины. Очевидно, что полученные материалы записи абсолютной

«,

величины давлении и отклонении от за данной величины аппаратурой высокой чувствительности при использовании ее в процессе испытани  нефтегазо- носных объектов позволит эффективно решать, нар ду с гидродинамическими, такие задачи, как оперативна  оценка фазового состо ни  и физических свойств пластовых флюидов, определение отметок межфлюидальных разделов (газонефт ного, газовод ного, водо- нефт ного контактов) и др.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство регистрации частотно- зависимого параметра от температуры или давлени  в скважине, содержащее скважинный прибор с частотным датчиком температуры или давлени , каро15

   0

   5

   «п

   5

   (

   W

   0

   5

   0

   5

   тажный кабель, мерный ролик, усилитель , формирователь пр моугольных пульсов, первый и второй ключи, сельсин-датчик , формирователь шага квантовани  по глубине, четыре RS-триг- гера, два счетчика-делител , генератор высокочастотных импульсов, регистратор , реверсивный счетчик и первый цифроаналоговый преобразователь, причем скважинный прибор через каротажный кабель соединен с входом усилител  , выход которого подключен через формирователь пр моугольных импульсов к первому входу первого ключа, мерный ролик соединен с сельсин-датчиком , выход которого подключен через формирователь шага квантовани  по глубине и первый RS-триггер к второму входу первого ключа, выход которого соединен через второй RS-триггер с первым входом второго ключа и подключен к входу первого счетчика-делител , выход которого соединен через третий RS-триггер с вторым входом , второго ключа и подключен к входу второго счетчика-делител , первый выход которого соединен с входом четвертого RS-триггера, а выход генератора высокочастотных импульсов подключен к третьему входу второго ключа , отличающеес  тем, что, с целью повышени  информативности регистрации, оно снабжено формирователем пачки импульсов, регул ™ тором предустановки числа импульсов в пачке, блоком предустановки кода, суммирующим счетчиком, двум  блоками ключей, двум  оперативными запоминающими блоками, вторым цифроаналоговым преобразователем, двум  цифровыми индикаторами и счетчиком импульсов, причем выход второго ключа соединен с первым входом счетчика импульсов, первым входом суммирующего счетчика и первым входом формировател  пачки импульсов, второй вход которого подключен к регул тору 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-делител  и вторым входом второго блока ключей, выход подключен к второму входу суммирующего счетчика, третий вход которого соединен с выходом четвертого jlS-триггера и вторым входом сметчика импульсов, выход подключен к.первому входу первого блока ключей, это-; рой вход которого соединен с выходом Второго счетчика-делител , выход подключен через первый оперативный запоминающий блок к входу первого цифрового индикатора и входу первого цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с первым входом

   код л р мётр 

   регистратора, при этом выход счетчика импульсов подключен к первому входу второго блока ключей, выход которого соединен через второй оперативный запоминающий блок с входом второго цифрового индикатора и входом второго цифроаналогового преобразовател  , выход которого подключен к второму входу регистратора.

   г-to

   Ю

   2

   /

   т НШ-Li

   Фиг 2

   -Н

   hsaS

   СБРОС