RU2260688C1 - Well acoustic device - Google Patents
Well acoustic device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260688C1 RU2260688C1 RU2004100688/03A RU2004100688A RU2260688C1 RU 2260688 C1 RU2260688 C1 RU 2260688C1 RU 2004100688/03 A RU2004100688/03 A RU 2004100688/03A RU 2004100688 A RU2004100688 A RU 2004100688A RU 2260688 C1 RU2260688 C1 RU 2260688C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric transducers
- microprocessor
- frequency
- module
- piezoconverters
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
1. Область техники1. The technical field
Изобретение относится к геофизической скважинной аппаратуре и аппаратуре для акустического воздействия на пласты, может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности.The invention relates to geophysical downhole equipment and equipment for acoustic stimulation of formations, can be used in the oil and gas industries.
2. Уровень техники2. The level of technology
Известны различные устройства для акустического воздействия на призабойную зону продуктивных пластов (патент RU №2162519, 26.04.1999, патент RU №2152513, 24.05.1999, патент RU №2140519, 11.03.1998), включающие наземный блок управления, соединенный посредством питающего кабеля со скважинным прибором, состоящим из акустического излучателя и блока электроники, причем в состав блока электроники входят блоки опорного сигнала, сравнения, управления и датчики, включая датчик контроля уровня акустического излучения.There are various devices for acoustic impact on the bottomhole zone of productive formations (patent RU No. 2162519, 04/26/1999, patent RU No. 2152513, 05.24.1999, patent RU No. 2140519, 03/11/1998), including a ground control unit connected via a power cable to downhole instrument, consisting of an acoustic emitter and an electronics unit, and the electronics unit includes blocks of a reference signal, comparison, control and sensors, including a sensor for monitoring the level of acoustic radiation.
Недостатками известных устройств являются: неравномерное распределение подводимой мощности по пьезопреобразователям акустического излучателя, большие потери энергии в геофизическом кабеле при передаче сигнала от наземной аппаратуры к излучателю, недостаточность диагностики состояния излучателя.The disadvantages of the known devices are: uneven distribution of input power over the piezoelectric transducers of the acoustic emitter, large energy losses in the geophysical cable when transmitting a signal from ground-based equipment to the emitter, insufficient diagnostics of the state of the emitter.
Известен скважинный акустический излучатель (патент RU №2164829, 06.09.2000), содержащий пьезопреобразователи из пьезокерамических шайб, при этом, по крайней мере, две пьезокерамические шайбы имеют изолированные от остальной поверхности шайбы сегменты, выполняющие роль встроенных датчиков, которые связаны с блоком обработки сигналов, состоящим из сумматора и преобразователя сигналов. Блок обработки сигналов связан через герметичный токоввод, контактное устройство и одножильный грузонесущий геофизический кабель с наземной аппаратурой, в состав которой входит блок обратной связи, формирующий управляющий сигнал на задающий генератор, размещенный в наземном блоке.A well-known acoustic emitter (patent RU No. 2164829, September 6, 2000) containing piezoelectric transducers from piezoceramic washers, wherein at least two piezoceramic washers have segments isolated from the rest of the surface of the washer that act as built-in sensors that are associated with the signal processing unit consisting of an adder and a signal converter. The signal processing unit is connected through a sealed current lead, a contact device and a single-core load-bearing geophysical cable with ground-based equipment, which includes a feedback unit that generates a control signal to a master oscillator located in the ground-based unit.
Недостатками излучателя являются: неравномерное распределение подводимой мощности на пьезопреобразователи за счет усреднения сигналов со встроенных в пьезопреобразователи датчиков и подачи на пьезопреобразователи сигнала одной частоты, что приводит к работе с полной нагрузкой лишь того из пьезопреобразователей, резонансная частота которого совпадает с частотой подаваемого сигнала, и недогрузке остальных. Это приводит к преждевременному выходу из строя нагруженного пьезопреобразователя, иногда до окончания сеанса обработки скважины.The disadvantages of the emitter are: uneven distribution of the input power to the piezoelectric transducers due to averaging of signals from the sensors built into the piezoelectric transducers and supplying a signal of the same frequency to the piezoelectric transducers, which leads to operation with a full load of only one of the piezoelectric transducers, the resonant frequency of which coincides with the frequency of the supplied signal, and underload the rest. This leads to premature failure of the loaded piezoelectric transducer, sometimes until the end of the well treatment session.
Кроме того, к недостаткам также относятся неизбежные потери энергии в геофизическом кабеле при передаче сигнала от наземной аппаратуры к излучателю, отсутствие защиты электронных устройств от перегрузок, в частности, от короткого замыкания в излучателе.In addition, the inevitable loss of energy in the geophysical cable when transmitting a signal from ground equipment to the emitter, the lack of protection of electronic devices from overloads, in particular, from a short circuit in the emitter, also belong to disadvantages.
Известен также принятый за прототип излучатель акустический скважинный (патент RU №2193651, 23.11.2001), содержащий верхнюю головку с контактным устройством под кабельный наконечник, герметичный корпус с размещенными в нем блоком электроники и пьезопреобразователями из продольно-поляризованных пьезокерамических шайб, несколько шайб выполнено с электрически изолированными от остальной поверхности шайб сегментами, выполняющими роль встроенных датчиков контроля работы пьезопреобразователей. Блок электроники предназначен для формирования сигнала с рабочей частотой пьезопреобразователей в зависимости от результатов обработки в блоке электроники сигналов, снимаемых со встроенных датчиков контроля работы пьезопреобразователей. При сборке излучателя пьезопреобразователи подстраивают под заданные значения частоты резонанса и импеданса с помощью стержня с резьбой на обоих концах и накладок пьзопреобразователей.A well-known acoustic downhole emitter (patent RU No. 2193651, 11/23/2001) is also known. It contains an upper head with a contact device for a cable lug, a sealed housing with an electronics unit and piezoelectric transducers made of longitudinally polarized piezoceramic washers, several washers made with segments electrically isolated from the rest of the surface of the washers, acting as built-in sensors for monitoring the operation of piezoelectric transducers. The electronics unit is designed to generate a signal with the working frequency of the piezoelectric transducers, depending on the processing results in the electronics unit of the signals taken from the built-in sensors for monitoring the operation of the piezoelectric transducers. When assembling the emitter, the piezoelectric transducers are tuned to the given values of the resonance and impedance frequencies using a threaded rod at both ends and piezo transducer plates.
Основным недостатком излучателя является необходимость предварительного отбора (подстройки) установленных в излучатель пьезопреобразователей по заданным значениям резонансной частоты и импеданса с целью согласования подаваемой частоты и резонансных частот пьезопреобразователей и предотвращения тем самым перекоса мощностей на пьезопреобразователях. Но и в этом случае не удается добиться одинаковых значений резонансных частот установленных в излучатель пьезопреобразователей (Фиг.3). Поэтому при подаче на излучатель сигнала с частотой F=Fp2 только у 2-го пьезопреобразователя амплитуда колебаний A2 будет максимальной (Аmax), остальные значения Ai<Аmax. Кроме того, не гарантируется, что под влиянием скважинных условий (внешнее давление, повышенная температура, вибрация и т.п.) пьезопреобразователи сохранят одинаковьми значения резонансных частот и импеданса. Рассогласование резонансных частот пьезопреобразователей приводит к тому, что только один (или, в лучшем случае, несколько) пьезопреобразователь при подаче сигнала с фиксированной частотой будет работать в резонансе, т.е. с максимальной амплитудой колебаний и кпд. Наиболее вероятен случай, когда на излучатель будет подаваться сигнал с усредненной частотой F (Фиг.4), при котором суммарный сигнал, снимаемый со встроенных в пьезопреобразователи датчиков, имеет максимальное значение, но не совпадающий ни с одной из резонансных частот. Из вышесказанного следует, что работать с максимальной отдачей (нагрузкой) будет, скорее всего, лишь один из пьезопреобразователей, резонансная частота которого совпадает (или максимально близка) с частотой подаваемого сигнала, а это неминуемо приведет к его преждевременному выходу из строя.The main disadvantage of the emitter is the need for preliminary selection (adjustment) of the piezoelectric transducers installed in the emitter for the given values of the resonant frequency and impedance in order to match the supplied frequency and resonant frequencies of the piezoelectric transducers and thereby prevent distortion of capacities on the piezoelectric transducers. But in this case, it is not possible to achieve the same values of the resonant frequencies of the piezoelectric transducers installed in the emitter (Figure 3). Therefore, when a signal with a frequency of F = F p2 is supplied to the emitter, only at the 2nd piezoelectric transducer the amplitude of oscillations A 2 will be maximum (A max ), the rest of the values A i <A max . In addition, it is not guaranteed that under the influence of borehole conditions (external pressure, elevated temperature, vibration, etc.), the piezoelectric transducers will retain the same values of the resonant frequencies and impedance. The mismatch of the resonant frequencies of the piezoelectric transducers leads to the fact that only one (or, at best, several) piezoelectric transducer, when a signal with a fixed frequency is applied, will work in resonance, i.e. with a maximum amplitude of oscillations and efficiency. The most probable case is when a signal with an averaged frequency F will be applied to the emitter (Figure 4), in which the total signal taken from the sensors built into the piezoelectric transducers has a maximum value, but not coinciding with any of the resonant frequencies. From the foregoing, it is likely that only one of the piezoelectric transducers, the resonant frequency of which coincides (or is as close as possible) with the frequency of the supplied signal, and this will inevitably lead to its premature failure, will work with maximum output (load).
Кроме того, к недостаткам также относятся неизбежные потери энергии в геофизическом кабеле при передаче высокочастотного сигнала от наземной аппаратуры к излучателю, причем чем выше частота сигнала, тем больше потери, недостаточность диагностики состояния излучателя, отсутствие защиты электронных устройств от перегрузок.In addition, the inevitable losses of energy in the geophysical cable during the transmission of a high-frequency signal from ground-based equipment to the emitter are also disadvantages, the higher the frequency of the signal, the greater the loss, insufficient diagnostics of the state of the emitter, and the lack of protection of electronic devices from overloads.
3. Сущность изобретения3. The invention
Технической задачей изобретения является повышение ресурса прибора за счет повышения долговечности излучателя, входящего в состав прибора, которая обеспечивается равномерностью распределения подводимой к пьезопреобразователям мощности посредством периодического изменения во время работы прибора частоты подаваемого электрического сигнала в пределах от минимальной до максимальной из резонансных частот пьезопреобразователей, а также повышения уровня диагностики состояния прибора.An object of the invention is to increase the life of the device by increasing the durability of the emitter included in the device, which is ensured by the uniform distribution of the power supplied to the piezoelectric transducers by periodically changing the frequency of the supplied electrical signal during operation of the device, from the minimum to the maximum resonant frequencies of the piezoelectric transducers, as well as increase the level of diagnostics of the state of the device.
Задача решается путем расширения функциональных возможностей блока электроники за счет введения в него задающего генератора, усилителя мощности, модуля контроля состояния пьезопреобразователей, микропроцессора, модема, смесителя тока, энергонезависимой памяти, модуля защиты от перенапряжения, частотомера, трансформатора тока.The problem is solved by expanding the functionality of the electronics unit by introducing into it a master oscillator, a power amplifier, a piezoelectric transducer status monitoring module, a microprocessor, a modem, a current mixer, non-volatile memory, an overvoltage protection module, a frequency meter, and a current transformer.
Одновременно решены задачи защиты радиоэлектронных устройств и элементов от перенапряжения, снижения потерь мощности в геофизическом кабеле, а также повышения эксплуатационных характеристик излучателя, в частности, ремонтопригодности за счет размещения излучателя и блока электроники в разных корпусах, соединяемых вместе посредством герметичного узла стыковки.At the same time, the tasks of protecting electronic devices and elements from overvoltage, reducing power losses in the geophysical cable, as well as improving the operational characteristics of the emitter, in particular maintainability by placing the emitter and the electronics unit in different cases, connected together by means of a sealed docking station, were solved.
3.2. Отличительные признаки3.2. Features
В отличие от известного устройства блок электроники, входящий в состав скважинного акустического прибора, снабжен задающим генератором, усилителем мощности, микропроцессором, модулем контроля состояния пьезопреобразователей, модемом, смесителем тока, модулем защиты от перенапряжения, модулем энергонезависимой памяти, частотомером, трансформатором тока. Микропроцессор связан своим первым управляющим выходом через задающий генератор с усилителем мощности, при этом генератор выдает сигналы с периодически изменяющейся частотой в диапазоне, определяемом в процессе работы прибора в скважине по минимальной и максимальной резонансным частотам отдельных пьезопреобразователей, входящих в состав прибора. Выдаваемая генератором частота не может быть меньше минимальной и больше максимальной из резонансных частот пьезопреобразователей. Ко второму управляющему выходу микропроцессора подсоединен модуль защиты от перенапряжения. К измерительным входам микропроцессора подключены через частотомер выход задающего генератора, сигнальный выход усилителя мощности, измерительный выход трансформатора тока, выход модуля контроля состояния пьезопреобразователей. Микропроцессор связан двухсторонней связью с модулем энергонезависимой памяти и через модем - со смесителем тока. К модулю контроля состояния пьезопреобразователей независимо друг от друга подсоединены встроенные датчики контроля состояния пьезопреобразователей.Unlike the known device, the electronics unit, which is part of the borehole acoustic device, is equipped with a master oscillator, a power amplifier, a microprocessor, a piezoelectric transducer condition monitoring module, a modem, a current mixer, an overvoltage protection module, a non-volatile memory module, a frequency meter, and a current transformer. The microprocessor is connected by its first control output through a master oscillator with a power amplifier, while the generator generates signals with a periodically changing frequency in the range determined during operation of the device in the well by the minimum and maximum resonant frequencies of the individual piezoelectric transducers that make up the device. The frequency issued by the generator cannot be less than the minimum and more than the maximum of the resonant frequencies of the piezoelectric transducers. An overvoltage protection module is connected to the second microprocessor control output. The measuring inputs of the microprocessor are connected through a frequency meter to the output of the master oscillator, the signal output of the power amplifier, the measuring output of the current transformer, the output of the module for monitoring the state of piezoelectric transducers. The microprocessor is connected by two-way communication with a non-volatile memory module and, through a modem, with a current mixer. Piezoelectric transducers state monitoring sensors are independently connected to the module for monitoring the state of piezoelectric transducers.
Блок электроники и пьезопреобразователи размещены в разных герметичных корпусах, соединенных между собой посредством герметичного узла стыковки с электроразъемом.The electronics unit and piezoelectric transducers are housed in different sealed enclosures interconnected by means of a sealed docking assembly with an electrical connector.
В нижней части прибора акустического скважинного размещен локатор муфт и перфорационных отверстий.At the bottom of the acoustic borehole device, a locator of couplings and perforations is located.
4. Перечень фигур чертежей4. The list of drawings
На фиг.1. представлена конструкция прибора.In figure 1. The design of the device is presented.
На фиг.2 представлена блок-схема прибора.Figure 2 presents the block diagram of the device.
На фиг.3 представлены амплитудно-частотные характеристики пьезопреобразователей, входящих в состав излучателя, после сборки.Figure 3 presents the amplitude-frequency characteristics of the piezoelectric transducers that are part of the emitter, after assembly.
На фиг.4 представлены амплитудно-частотные характеристики пьезопреобразователей, входящих в состав излучателя, при работе в скважине,Figure 4 presents the amplitude-frequency characteristics of the piezoelectric transducers that make up the emitter, when working in the well,
где 1 - герметичный корпус, 2 - пьезопреобразователи, 3 - блок электроники, 4 - верхняя головка, 5 - контактное устройство, 6 - кабельный наконечник, 7 - электроразъем, 8 - локатор муфт и перфорационных отверстий, 9 - продольно-поляризованные пьезокерамические шайбы, 10 - электрически изолированные от остальной поверхности шайбы сегменты, 11 - модуль контроля состояния пьезопреобразователей, 12 - микропроцессор. 13 - задающий генератор, 14 - усилитель мощности, 15 - модуль защиты от перенапряжения, 16 - частотомер, 17 - трансформатор тока, 18 - модуль энергонезависимой памяти, 19 - модем, 20 - смеситель тока, 21 - модуль согласования с нагрузкой, Fp1, Fpi - резонансная частота 1-го и i-го пьезопреобразователей соответственно, A1, Ai - амплитуда колебаний накладок 1-го и i-го пьезопребразователя соответственно.where 1 is a sealed enclosure, 2 is a piezoelectric transducer, 3 is an electronics unit, 4 is an upper head, 5 is a contact device, 6 is a cable lug, 7 is an electrical connector, 8 is a locator of couplings and perforations, 9 are longitudinally polarized piezoceramic washers, 10 - segments electrically isolated from the rest of the washer surface, 11 - piezoelectric transducer condition monitoring module, 12 - microprocessor. 13 - master oscillator, 14 - power amplifier, 15 - overvoltage protection module, 16 - frequency counter, 17 - current transformer, 18 - non-volatile memory module, 19 - modem, 20 - current mixer, 21 - load matching module, F p1 , F pi is the resonant frequency of the 1st and i-th piezoelectric transducers, respectively, A 1 , A i is the amplitude of oscillations of the plates of the 1st and i-th piezoelectric transducer, respectively.
5. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения5. Information confirming the possibility of carrying out the invention
Прибор акустический скважинный (Фиг.1) состоит из герметичного корпуса 1 с размещенными в нем пьезопреобразователями 2 и блоком электроники 3, верхней головки 4 с контактным устройством 5 под кабельный наконечник 6, герметично соединенной с корпусом. Герметичность установки пьезопреобразователей в корпусе обеспечивается, например, сальниковыми узлами с применением резиновых уплотнительных колец. Корпус может быть выполнен из двух или более частей, герметично соединенных между собой, при этом в верхней части расположен блок электроники, а в нижней - пьезопреобразователи. Размещение пьезопреобразователей и блока электроники в самостоятельных герметичных корпусах, соединяемых вместе посредством герметичного узла стыковки с электроразъемом 7, повышает эксплуатационные параметры (характеристики) прибора за счет улучшения условий проведения настройки, модернизации отдельных узлов и ремонта прибора, а также обеспечивает возможность применения акустических излучателей (пьезопреобразователей) различного частотного ряда без полной разборки и последующей настройки прибора и используя один блок электроники. Корпус выполнен из прочных материалов, например алюминиевых сплавов, и рассчитан на максимальное скважинное давление. В нижней части корпуса может быть расположен локатор муфт и перфорационных отверстий 8.The acoustic borehole device (Figure 1) consists of a sealed enclosure 1 with
Пьезопреобразователи состоят из продольно-поляризованных пьезокерамических шайб 9, и включают каждый, по крайней мере, две пьезокерамические шайбы с электрически изолированными от остальной поверхности шайбы сегментами 10, выполняющими функции встроенных датчиков контроля состояния пьезопреобразователей. Датчики контроля разных пьезопреобразователей независимо друг от друга подсоединены к модулю контроля состояния пьезопреобразователей 11 блока электроники (Фиг.2). Сигнал с каждого датчика имеет максимальное значение в случае совпадения резонансной частоты пьезопреобразователя с частотой подаваемого электрического сигнала и будет меньше максимального во всех остальных случаях. Тем самым обеспечивается возможность непрерывного контроля за работой каждого пьезопреобразователя и получение информации о том, в резонансе он работает в данный момент или нет.Piezoelectric transducers consist of longitudinally polarized piezoceramic washers 9, and each includes at least two piezoceramic washers with
Модуль контроля состояния пьезопреобразователей своим выходом подсоединен к измерительному входу (порту) микропроцессора 12. Первый управляющий выход микропроцессора через задающий генератор 13 соединен с входом усилителя мощности 14, а ко второму управляющему выходу микропроцессора подключен модуль защиты от перенапряжения 15. К измерительному входу (порту) микропроцессора подключены также частотомер 16, соединенный с выходом задающего генератора, сигнальный выход усилителя мощности, измерительный выход трансформатора тока 17. Микропроцессор связан двухсторонней связью с модулем энергонезависимой памяти 18 и через модем 19 со смесителем тока 20. В силовую схему блока электроники входит помимо модуля защиты от перенапряжения смесителя тока, усилителя мощности и трансформатора тока модуль согласования с нагрузкой 21, связанный с выходом усилителя мощности и входом трансформатора тока.The module for monitoring the state of the piezoelectric transducers is connected with its output to the measuring input (port) of the
Модули блока электроники выполнены на общепромышленных элементах. Так, например, смеситель токов реализуется на основе стандартных реактивных элементов - индуктивности и емкости; модем реализуется на основе стандартных микросхем усилителей переменного тока; частотомер реализуется на основе соответствующих специализированных микросхем или с использованием обычных счетчиков на триггерах; задающий генератор реализуется с использованием микросхем управляемых генераторов; усилитель мощности выполняется на основе транзисторных ключевых каскадов; модуль согласования с нагрузкой выполняется на реактивных элементах - индуктивности и емкости. Пьезокерамические шайбы выполнены из пьезокерамических материалов, например, системы ЦТС по ГОСТ 13927.The modules of the electronics block are made on common industrial elements. So, for example, a current mixer is implemented on the basis of standard reactive elements - inductance and capacitance; the modem is implemented on the basis of standard AC amplifier microcircuits; the frequency meter is implemented on the basis of appropriate specialized microcircuits or using conventional counters on triggers; the master oscillator is implemented using controlled oscillator chips; the power amplifier is based on transistor key stages; the load matching module is executed on reactive elements - inductance and capacitance. Piezoceramic washers are made of piezoceramic materials, for example, a central heating system according to GOST 13927.
Работа прибора.The operation of the device.
Работу прибора можно разделить на три этапа: установка излучателя на заданной глубине, настройка задающего генератора и собственно акустическое воздействие на пласт.The operation of the device can be divided into three stages: installing the emitter at a given depth, setting the master oscillator, and actually the acoustic impact on the formation.
Установка излучателя на заданной глубине осуществляется следующим образом. При движении прибора по скважине (обсадной колонне) локатор муфт создает вокруг себя магнитное поле. В случае прохождения мимо соединительных муфт или перфорационных отверстий обсадной колонны это магнитное поле изменяется. Возникающие изменения фиксируются оператором, который по их характеру делает вывод о том, в каком месте скважины находится скважинный прибор.The installation of the emitter at a given depth is as follows. When the device moves along the well (casing), the locator of the couplings creates a magnetic field around itself. If the casing passes past the couplings or perforations, this magnetic field changes. Emerging changes are recorded by the operator, who by their nature concludes where the downhole tool is located in the well.
Настройка задающего генератора осуществляется следующим образом.Setting the master oscillator is as follows.
После спуска прибора в скважину с наземного блока контроля и управления (не показан) через жилу грузонесущего геофизического кабеля на вход скважинного прибора подается электрический сигнал, который через модуль защиты от перенапряжения и смеситель тока поступает на усилитель мощности, на второй (сигнальный) вход которого подается высокочастотный сигнал от задающего генератора. Высокочастотный импульсный сигнал с выхода усилителя поступает на вход модуля согласования с нагрузкой, в котором происходит преобразование этого сигнала в сигнал приемлемой для излучателя формы, например синусоидальной. Далее сигнал через трансформатор тока поступает на вход излучателя.After the device is lowered into the well from the ground monitoring and control unit (not shown), an electrical signal is supplied to the input of the downhole tool through the core of the geophysical cable, which is fed through the overvoltage protection module and the current mixer to the power amplifier, to the second (signal) input of which high-frequency signal from the master oscillator. A high-frequency pulse signal from the output of the amplifier is fed to the input of the load matching module, in which this signal is converted into a signal that is acceptable for the emitter, for example, sinusoidal. Next, the signal through a current transformer is fed to the input of the emitter.
Пьезопреобразователи, входящие в состав излучателя, преобразуют электрический сигнал в акустическую волну. Датчики контроля состояния пьезопреобразователей, входящие в состав каждого пьезопреобразователя, выдают электрические сигналы, характеризующие работу пьезопреобразователей, в модуль контроля состояния пьезопреобразователей. Сигнал с каждого датчика обратной связи будет максимальным в случае совпадения резонансной частоты пьезопреобразователя с частотой подаваемого электрического сигнала и будет меньше максимального во всех остальных случаях. (Фиг.3). В модуле контроля состояния пьезопреобразователей оценивается уровень поступающих сигналов, запоминаются максимальные из них и выдаются команды на микропроцессор, который формирует и через модем и смеситель тока выдает информационные сигналы на наземный блок контроля и управления.The piezoelectric transducers that make up the emitter convert an electrical signal into an acoustic wave. The sensors for monitoring the state of piezoelectric transducers, which are part of each piezoelectric transducer, provide electrical signals characterizing the operation of the piezoelectric transducers to the module for monitoring the state of piezoelectric transducers. The signal from each feedback sensor will be maximum if the resonant frequency of the piezoelectric transducer coincides with the frequency of the supplied electrical signal and will be less than the maximum in all other cases. (Figure 3). In the module for monitoring the state of piezoelectric transducers, the level of incoming signals is estimated, the maximum of them are stored and commands are issued to the microprocessor, which generates and sends information signals to the ground control and control unit through a modem and current mixer.
В начале сеанса обработки скважины оператор, изменяя частоту задающего генератора путем подачи команд с наземного блока контроля и управления, получает со скважинного прибора значения резонансных частот всех пьезопреобразователей, входящих в состав излучателя, который находится в конкретной скважине. Эти же значения запоминаются в модуле контроля состояния преобразователей. После этого оператор рассчитывает рабочий интервал частот, учитывая значения минимальной и максимальной из полученных резонансных частот, и заводит эти данные, а также закон изменения частоты в рабочем интервале в модуль энергонезависимой памяти, т.е. задает программу автоматизированной работы прибора по обработке конкретной скважины.At the beginning of a well treatment session, the operator, by changing the frequency of the master oscillator by issuing commands from the ground-based monitoring and control unit, receives from the downhole tool the values of the resonant frequencies of all piezoelectric transducers that are part of the emitter, which is located in a particular well. The same values are stored in the converter status monitoring module. After that, the operator calculates the operating frequency range, taking into account the minimum and maximum values of the obtained resonant frequencies, and enters this data, as well as the law of the frequency change in the working interval into the non-volatile memory module, i.e. sets the program for the automated operation of the device for processing a specific well.
Собственно работа прибора по воздействию на пласт осуществляется следующим образом.Actually the work of the device on the impact on the reservoir is as follows.
Напряжение промышленной электросети после преобразований в наземном блоке контроля и управления (не показан) через центральную жилу грузонесущего геофизического кабеля поступает на вход скважинного прибора в модуль защиты от перенапряжения и далее - через смеситель тока - на усилитель мощности, на второй (сигнальный) вход которого подается высокочастотный сигнал от задающего генератора, соответствующий минимальному значению рабочего диапазона частот.The voltage of the industrial network after transformations in the ground control and control unit (not shown) through the central core of the load-bearing geophysical cable is supplied to the input of the downhole tool into the overvoltage protection module and then through the current mixer to the power amplifier, to the second (signal) input of which high-frequency signal from the master oscillator, corresponding to the minimum value of the operating frequency range.
Высокочастотный импульсный сигнал с выхода усилителя поступает на вход модуля согласования с нагрузкой, в котором происходит преобразование этого сигнала в сигнал приемлемой для излучателя формы, например синусоидальной.A high-frequency pulse signal from the output of the amplifier is fed to the input of the load matching module, in which this signal is converted into a signal that is acceptable for the emitter, for example, sinusoidal.
Сформированный таким образом высокочастотный импульсный сигнал через трансформатор тока, который служит для оценки генерируемой мощности путем измерения величины тока в излучателе, поступает на вход излучателя.The high-frequency pulse signal thus formed through the current transformer, which serves to estimate the generated power by measuring the current in the emitter, is fed to the input of the emitter.
Пьезопреобразователи, входящие в состав излучателя, преобразуют электрические колебания в акустическую волну, которая распространяется в пласт и осуществляет воздействие на призабойную зону.The piezoelectric transducers that make up the emitter convert electrical vibrations into an acoustic wave that propagates into the formation and affects the bottom-hole zone.
Датчики контроля состояния пьезопреобразователей, входящие в состав каждого пьезопреобразователя, выдают сигналы в модуль контроля состояния пьезопреобразователей. В модуле контроля состояния пьезопреобразователей происходит непрерывный процесс сравнения уровня поступающих сигналов с максимальными, и выдаются команды на микропроцессор, который, учитывая заложенную в память программу автоматизированной работы прибора по обработке скважины, формирует команды управления модулями скважинного усилителя, в частности, изменяет частоту задающего генератора от минимальной до максимальной по периодическому закону.The piezoelectric transducer condition monitoring sensors included in each piezoelectric transducer provide signals to the piezoelectric transducer state monitoring module. In the module for monitoring the state of piezoelectric transducers, a continuous process of comparing the level of incoming signals with the maximum occurs, and commands are issued to the microprocessor, which, taking into account the stored in-memory program of automated work of the device for processing the well, generates control commands for the borehole amplifier modules, in particular, changes the frequency of the master oscillator from minimum to maximum according to the periodic law.
В случае ухода по каким-либо причинам (например, из-за изменения температуры) резонансных частот пьезопреобразователей за верхнюю или нижнюю границы заложенного в модуль энергонезависимой памяти диапазона изменения частот задающего генератора микропроцессор выдает команды на изменение соответственно верхней или нижней частот рабочего диапазона задающего генератора. В случае исчезновения сигнала от одного из датчиков, что свидетельствует о повреждении пьезопреобразователя, микропроцессор выдает сигнал о запрете генерации.If, for some reason (for example, due to a change in temperature), the resonant frequencies of the piezoelectric transducers go beyond the upper or lower boundaries of the frequency range of the master oscillator that is stored in the non-volatile memory module, the microprocessor gives commands to change the upper or lower frequencies of the operating range of the master oscillator, respectively. If the signal from one of the sensors disappears, which indicates damage to the piezoelectric transducer, the microprocessor gives a signal to prohibit generation.
Для защиты радиоэлектронных устройств блока электроники от короткого замыкания в цепи пьезопреобразователей используется трансформатор тока, а от повышенного напряжения в силовой цепи - модуль защиты от перенапряжения.A current transformer is used to protect the electronic devices of the electronics unit from a short circuit in the piezoelectric transducer circuit, and an overvoltage protection module is used against increased voltage in the power circuit.
В случае превышения уставок по величинам тока в излучателе и напряжения на усилителе мощности микропроцессор выдает сигнал о запрете генерации, одновременно на наземный блок контроля и управления подается аварийный сигнал.If the settings for the current in the emitter and the voltage at the power amplifier are exceeded, the microprocessor gives a signal to prohibit generation, while an alarm is sent to the ground control and control unit.
Кроме того, микропроцессор регулярно считывает показания измерительных цепей и после соответствующего преобразования передает через модем и смеситель тока информационные сигналы о параметрах работы скважинного прибора на наземный блок контроля и управления (рабочая частота задающего генератора, величина тока в излучателе, величина напряжения на усилителе мощности и т.п.), осуществляя тем самым непрерывную диагностику скважинного прибора и информирование оператора.In addition, the microprocessor regularly reads the readings of the measuring circuits and, after appropriate conversion, transmits information signals about the parameters of the downhole tool to the ground control and control unit (modem frequency of the master oscillator, current in the emitter, voltage on the power amplifier, and t through the modem and current mixer) .p.), thereby realizing continuous diagnostics of the downhole tool and informing the operator.
В дополнение к этому микропроцессор записывает все получаемые с помощью измерительных элементов (датчиков) данные и поступающие с наземного блока команды в энергонезависимую память, что позволяет сохранить картину работы прибора и по окончании сеанса обработки скважины воспроизвести ее на персональном компьютере для оценки эффективности работы прибора и контроля действий оператора.In addition to this, the microprocessor records all the data received with the help of measuring elements (sensors) and the commands received from the ground unit in a non-volatile memory, which allows you to save a picture of the device’s operation and at the end of the well treatment session to reproduce it on a personal computer to evaluate the device’s performance and control operator action.
Размещение в блоке электроники задающего генератора и усилителя мощности позволяет снизить потери мощности в геофизическом кабеле, поскольку генерация высокочастотного импульсного сигнала происходит непосредственно в скважинном приборе, а с наземного блока по кабелю подается сигнал промышленной частоты, потери которого в кабеле существенно ниже потерь при передаче высокочастотного сигнала.The placement of a master oscillator and a power amplifier in the electronics block allows to reduce power losses in the geophysical cable, since the generation of a high-frequency pulse signal occurs directly in the downhole tool, and an industrial frequency signal is transmitted through the cable from the ground unit, the losses of which in the cable are significantly lower than the losses during transmission of the high-frequency signal .
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004100688/03A RU2260688C1 (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Well acoustic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004100688/03A RU2260688C1 (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Well acoustic device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004100688A RU2004100688A (en) | 2005-06-20 |
| RU2260688C1 true RU2260688C1 (en) | 2005-09-20 |
Family
ID=35835380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004100688/03A RU2260688C1 (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Well acoustic device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2260688C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA009245B1 (en) * | 2005-11-28 | 2007-12-28 | Исаак Аронович Орентлихерман | Acoustic downhole device |
| RU2490668C2 (en) * | 2011-05-23 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ ШЛЮМБЕРЖЕ" | Directed rod-shaped piezoceramic radiator for acoustic logging device, device and acoustic logging method |
| RU2521094C1 (en) * | 2013-04-10 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИЛМАСОНИК" | Acoustic downhole emitter |
| WO2015190944A1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илмасоник-Наука" | Downhole acoustic apparatus for treating the bottomhole regions of oil and gas reservoirs |
| RU2605571C1 (en) * | 2015-10-06 | 2016-12-20 | Олег Марсович Гарипов | Garipov method for intensification of oil extraction and apparatus therefor |
| RU2733343C2 (en) * | 2016-04-04 | 2020-10-01 | СЕРСЕЛ-ДжиАрСи КОРП. | Method and system for measuring parameters in well |
-
2004
- 2004-01-14 RU RU2004100688/03A patent/RU2260688C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA009245B1 (en) * | 2005-11-28 | 2007-12-28 | Исаак Аронович Орентлихерман | Acoustic downhole device |
| RU2490668C2 (en) * | 2011-05-23 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ ШЛЮМБЕРЖЕ" | Directed rod-shaped piezoceramic radiator for acoustic logging device, device and acoustic logging method |
| RU2521094C1 (en) * | 2013-04-10 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИЛМАСОНИК" | Acoustic downhole emitter |
| WO2015190944A1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илмасоник-Наука" | Downhole acoustic apparatus for treating the bottomhole regions of oil and gas reservoirs |
| US10253601B2 (en) | 2014-06-10 | 2019-04-09 | Limited Liability Company “Ilmasonik-Science” | Downhole acoustic device for treating the bottomhole regions of oil and gas reservoirs |
| RU2605571C1 (en) * | 2015-10-06 | 2016-12-20 | Олег Марсович Гарипов | Garipov method for intensification of oil extraction and apparatus therefor |
| RU2733343C2 (en) * | 2016-04-04 | 2020-10-01 | СЕРСЕЛ-ДжиАрСи КОРП. | Method and system for measuring parameters in well |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004100688A (en) | 2005-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4302826A (en) | Resonant acoustic transducer system for a well drilling string | |
| AU2008200539B8 (en) | Real time optimization of power in electrical submersible pump variable speed applications | |
| CN106643877A (en) | Multi-sensing information fusion-based power transformer on-line monitoring system and method | |
| RU2260688C1 (en) | Well acoustic device | |
| US20070018849A1 (en) | Above ground antenna and transmitter for utility meters | |
| US8459899B2 (en) | Vibrating apparatus for compacting concrete | |
| CN105594098A (en) | Embedded permanent magnet type electric motor, compressor, and refrigeration air-conditioning device | |
| CN110261001A (en) | Cable intermediate joint temperature measurement system | |
| CN109116123B (en) | Transformer grounding resistance measurement system and method using photovoltaic inverter | |
| CA2616686C (en) | Macrosonic generator for the air-based industrial defoaming of liquids | |
| CN106712317B (en) | The electromagnetic interference prediction technique of series resonance-type wireless power transmission system | |
| CN105698962A (en) | Teletransmission resonance-type SAW (surface acoustic wave) temperature sensing device used for high-voltage equipment | |
| CN108398196A (en) | A kind of distribution net equipment temperature online monitoring system | |
| RU2009144943A (en) | METHOD FOR CONTROL OF TECHNICAL CONDITION OF ELECTRIC POWER EQUIPMENT | |
| RU2301329C2 (en) | Downhole acoustic instrument | |
| KR101144013B1 (en) | A sonar system and an impedance matching method | |
| CN106385198B (en) | A kind of wireless temperature measuring device of S-shaped piezoelectric cantilever self energizing | |
| CN201681290U (en) | General equipment controller | |
| CN209197931U (en) | The temperature wireless sensor-based system of ring network cabinet | |
| JP6322870B2 (en) | Flow rate measuring device and wireless device used for flow rate measuring device | |
| RU2193651C2 (en) | Well acoustic radiator | |
| KR101044447B1 (en) | Smart bonding method of control box having metal case | |
| CN210928343U (en) | Active power filter auxiliary device | |
| RU165239U1 (en) | WELL SUPPLY AND CONTROL MODULE | |
| CN203827079U (en) | Electromagnetic induction electric energy transfer antenna device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060115 |