Апаратура, обладнання та матеріали
Електричний термометр опору є основним приладом для виміру температур у свердловинах. Його дія заснована на зміні опору металевого провідника зі зміною температури:
, (5.7)
де Rt0 і Rt – опір провідника при деякій початковій температурі t0 і вимірюваній температурі t; a – температурний коефіцієнт (його величина для міді складає 0,004°С-1).
За величиною Rt можна визначити температуру середовища в свердловині.
Переважно в свердловинних електричних термометрах опорів використовується мостова схема виміру для трьохжильного й одножильного кабелів. У схемі для трьохжильного кабелю всі чотири плеча мостової схеми розташовані в свердловинному приладі, а в схемі для одножильного кабелю одне чуттєве плече моста змонтоване в свердловинному приладі, а три плеча розташовані на поверхні.
У мостовій схемі термометра з трьохжильним кабелем (Рис. 5.1, а) плечі R2 і R4 є інертними з дуже малим температурним коефіцієнтом, а плечі R1 і R3 – чутливими зі значним температурним коефіцієнтом. Інертні плечі виготовляються з манганіну або константану (a =(1-3)·10-5°С-1), чутливі плечі – з міді. Живлення моста здійснюється постійним струмом з поверхні, зворотним проводом служить земля. В іншій діагоналі моста між точками М і N вимірюється різниця потенціалів DU, яка пропорційна зміні температури середовища в свердловині.
|
|
|
Опори інертних плечей практично при будь-якій температурі не змінюють своєї величини та рівні один одному, тобто R2=R4. При деякій температурі t0 спостерігається рівновага моста, тобто дотримується умова R1R3=R2R4. При цій температурі різниця потенціалів між точками М і N дорівнює нулю. Температура, що вимірюється, рівна:
, (5.8)
де C=2/R0a – стала термометра.
Визначення сталої термометра С і температури t0 рівноваги моста проводиться шляхом градуювання електричного термометра за допомогою точного ртутного термометра.
Градуювання електричного термометра
Градуювання електричного термометра проводиться в термостаті з обігрівом при зміні температури води від 10 до 80°С і вище через кожних 10 – 15°С. Криві градуювання термометра DU=f(t) знімаються при паспортному струмі, наприклад при 10, 20 або 40 мА. Точка перетинання кривої DU=f(t) з ординатою DU=0 дає значення температури t0 рівноваги моста. Для визначення сталої електричного термометра вибирають два значення температури t1 і t2 та за кривою DU=f(t) визначають відповідні їм значення різниці потенціалів DU1 і DU2, потім розраховують величину С за формулою:
|
|
|
Рисунок 5.1 – Схеми виміру температур у свердловині електричними термометрами на трьохжильному (а) і одножильному (б) кабелях та електричним термометром типу ТЕГ (в)
. (5.9)
Кожен електричний термометр опору характеризується сталою часу термометра, що показує, у який час він, будучи переміщений з одного середовища в інше, сприйме 2/3 різниці температур цих середовищ. Стала часу характеризує теплову інерцію термометра та змінюється для різних типів електричних термометрів від 0,5 до 3 с.
В електричних термометрах для роботи з одножильним кабелем опір з великим температурним коефіцієнтом (R1=2000 Ом при 20°С) розміщений у свердловинному приладі, інші елементи мостової схеми розташовані на поверхні (Рис. 5.1, б). Рівновага моста досягається опором R2, на якому можна безпосередньо розрахувати температуру t. Опором R3 регулюється масштаб запису.
В електронному термометрі для одножильного кабелю опір з великим температурним коефіцієнтом є плечем моста, який розташований у свердловинному приладі. Міст живиться змінним струмом.
Термометри типу ТЕГ працюють на основі електронного генератора, що знаходиться в свердловинному приладі. Зміна опору чуттєвого плеча за рахунок варіацій температури впливає на RC-генератор, змінюючи його частоту. Керування частотою генератора здійснюється ланкою RC, що містить два термочутливих резистора Rt і дві термостатичні ємності C (Рис. 5.1, в). Період автоколивань генератора RC знаходиться в залежності від величини опорів Rt і, отже, від температури середовища, в яку поміщені резистори Rt.
|
|
|
У деяких свердловинних приладах знаходиться перемикач, що за сигналом з поверхні підключає до RC-генератора Г замість термочутливих резисторів еталонні опори, які відповідають температурам 20 і 100°С, за допомогою яких виробляється калібрування апаратури. На поверхні тривалість періоду коливань струму генератора виміряється за допомогою частотоміра Ч, вихідна напруга якого пропорційна тривалості періоду коливань, а значить, і температурі. Напруга на виході частотоміра спостерігається візуально за допомогою вимірювального приладу ІП і записується приладом, що реєструє, РП. Межі виміру температур встановлюються за допомогою потенціометра.
Система виміру температури з попереднім перетворенням її в частоту вимірюваного струму характеризується високою завадостійкістю, оскільки частота сигналу, що визначає вимірювану величину, практично не залежить від параметрів кабелю та наявності перешкод у схемі вимірів.
|
|
|
Свердловинний прилад живиться від стабілізованого джерела постійного струму з напругою 250 В через баластовий опір. Електронна схема свердловинного приладу укладена в сталевий герметичний кожух зі свічковим мостом для приєднання кабельного наконечника. Термочутливі резистори Rt розміщені в нижній частині свердловинного приладу в мідних трубках і контактують із промивною рідиною.
Характеристика електричних термометрів приведена в таблиці 5.1.
Порядок проведення роботи
1.Встановити термостат і заповнити його водою.
2.Помістити електричний термометр і точний ртутний термометр у термостат.
3.Під’єднати електричний термометр до панелі вимірювання.
4.Включити панель вимірювання в мережу.
5.Включити термостат.
6.Через кожних 10°С (покази ртутного термометра) знімають значення DU з вимірювального пристрою при силі струму 10, 20 та 40 мА. Результати вимірювань заносять в таблицю 5.2.
7.Будують графіки градуювання електричного термометра DU=f(t).
8.За формулою (5.9) розраховують сталу електричного термометра при I=10, 20 та 40мА і зіставляють.
Таблиця 5.2 – Результати проведення роботи
| Сила струму I, мА | Значення DU при відповідних температурах, мВ | ||||||||
| 20°С | 30°С | 40°С | 50°С | 60°С | 70°С | 80°С | |||
| 10 |
|
| |||||||
| 20 |
|
| |||||||
| 40 |
|
| |||||||
6 Вивчення функціональної схеми і режиму роботи реєстратора цифрової інформації ГДС „ФОЗОТ - З”.
Сучасна геофізична апаратура і системи обробки, інтерпретації геофізичних даних потребує цифрову форму реєстрації цієї інформації. Студенту необхідно ознайомитись з роботою цифрового реєстратора „ФОЗОТ - З”. Вивчити функціональну схему роботи реєстратора, режими виконання операцій і підготовку до проведення реєстрації. Провести реєстрацію геофізичної інформації за технологічною схемою параметри, якої вказуються викладачем на лабораторній роботі.
Цифровий реєстратор геофізичної інформації „ФОЗОТ - З” застосовується для реєстрації вихідної інформації геофізичної апаратури, яка подається на реєстратор в аналоговій, імпульсній або цифровій формі в процесі проведення каротажу.
Кількість каналів реєстрації, які забезпечує реєстратор „ФОЗОТ - З”:
- 16 для диференційних аналогових сигналів,
- 32 для псевдодиференційних аналогових сигналів,
- 4 для імпульсних сигналів,
- 16 – ти розрядний цифровий канал вводу/виводу,
- 4 лінії управління цифровим входом (2 out 2in).
Для перетворення аналогової інформації в цифрову форму використовується з розрядністю – 12 розрядів (війкового коду). Мінімальний час перетворення в АЦП складає 2-мкс, а максимальний 9-мкс. Максимальний діапазон вхідного каналового сигналу +-5В.
Коефіцієнт підсилення каналового сигналу складає 1,4,16,64. В процесі роботи програма автоматично переключає коефіцієнт підсилення у відповідності до рівня вхідного сигналу, що дає змогу завжди працювати на максимальній чутливості.
Реєстратор обслуговує широкий діапазон свердловинної апаратури з аналоговими та цифровими виходами. Забезпечує автоматичне неперервне слідкування і корекцію глибини по магнітних мітках. Реєстрацію інформації ГДС на спуску, підйомі і стоянці каротажного приладу. Забезпечує можливість роботи і реєстрації даних на флоппі дисках (широкополосної акустики крім), вивід кривих на екран дисплею в кольорі і в реальному часі. Візуалізація кривих на плотері виконується одночасно з реєстрацією і є можливість оперативно коректувати параметри реєстрації (канали, кулі, стандарти, фільтрація і. т. д. ).
Швидкість запису, яку підтримує реєстратор без втрати інформації складає 5000м/год – при праці картування 0,2м і кількості каналів до 4, а при швидкості 800м/год – при праці квантування 0,01м з кількістю каналів 7 (похилометрія).
Реєстратор дозволяє автоматично неперервно слідкувати і коректувати глибини по магнітній мітці. Система реєстрації має можливість стартувати по приходу мітки або по виставленню нуля глибини на гирлі свердловини. Це значно спрощує ввід інформації глибини в систему.
Система забезпечує можливість калі бровки приладу при спуску і підйомі. Інформація калібрування виводиться на дисплей. В випадку аварійної зупинки система дозволяє відновити реєстровані дані.
Реєстратор конструктивно складається з таких основних структурних блоків:
1. Центральної ПЕОМ.
2. Блоку збору даних, що побудований на плати ДАС 32Д і призначений для прийому, комутації і перетворення аналового сигналу в цифровий код і передачі його до центрального ПЕОМ.
3. Блок датчика глибин, що являє собою пристрій, який складається з корпусу блоку, стаціонарного закріпленого на сельсин прийомнику, оптичного диску з прорізами і двома датчиками світлових імпульсів (датчики розташовані зверху і знизу від джерела світла, що забезпечує реєстрацію кривої вверх і вниз), посадженого на вісь сельсина і плати сельсинаДS2М. Блок глибини має пряму і розворотну систему фіксації глибини (на спуску і підйомі).
При реєстрації застосовується по каталогова система даних. Це означає, що кожен новий виїзд на свердловину оформлюється окремим каталогом. Для автоматизації роботи з архівними даними існує спеціальна програма, яка дозволяє преглянути дані по директоріях і створити нові.
В кожній директорії розміщуються файли:
- файли даних по кожному приладу з розширенням .dt0, .dt1, і т.д.;
- файли описів приладів з розширенням .pn1;
- файли інформаційних даних по свердловині konstr.skv.
Програмне забезпечення реєстратора складається із 4 частин :
- файли настройки системи;
- файли опису приладів;
- власне програма;
- операційна система MS-DOS.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 397; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!