Датчик многоканального профилемера
MULTICHANNEL GEOMETRY TOOL SENSOR

Область техники
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе устройств контроля за геометрическим состоянием профиля поверхности стенок и проходного сечения труб, в том числе находящихся в составе трубопроводов, а также профиля поверхности иных протяженных объектов.
Уровень техники
Известен профилемер-каверномер (патент №2233480 RU, приоритет от 20.11.2014, МПК Е21В 47/08), который дополнительно оснащен датчиком конечных положений, выполненным в виде подвижного штока, установленного в корпусе с возможностью свободного перемещения по продольной оси устройства и оснащенного постоянным магнитом, и двух датчиков Холла, установленных в конечных точках интервала перемещений штока с постоянным магнитом, а измерительный датчик выполнен в виде пьезокерамического ультразвукового излучателя-приемника и как минимум двухступенчатого отражателя, закрепленного на соответствующем измерительном рычаге и не связанного механически с излучателем-приемником.
Известен способ обнаружения нештатной ситуации на многониточном магистральном трубопроводе (патент №2700491 RU, приоритет с 10.01.2019, F17D 5/02, G01M 3/26, G06Q 50/06), в котором в масштабе реального времени с помощью программных средств на контролируемом пункте (КП) сопоставляют изменения текущих технологических параметров для каждого из элементов участка многониточного магистрального трубопровода с ранее определенными признаками, соответствующими каждой из возможных нештатных ситуаций.
Недостатком указанных выше профилемров является отсутствие механизма прямого измерения отклонения рычага и обработки диагностических данных в режиме реального времени.
Известен профилемер (патент №2244120 RU, приоритет с 10.01.2005, МПК Е21В 47/08, G01B 7/30), который содержит в качестве преобразователя сигнала магниторезистивный датчик, представляющий собой резистивно-мостовую схему, чувствительную к направлению магнитного поля и нечувствительную к его напряженности, причем магнитная ось постоянного магнита находится в плоскости шайбы и изначально ориентирована перпендикулярно к оси чувствительности магниторезистивного датчика, при этом профилемер предназначен для геофизических исследований скважин, а именно к средствам для изучения технического состояния скважин методами кавернометрии и профилеметрии.
Известна забойная телеметрическая система (патент №2509210 RU, приоритет с 10.03.2014, МПК Е21В 47/12, Е21В 47/20, Е21В 47/02, G01V 5/12), которая обеспечивает получение данных для управления направленным бурением в реальном масштабе времени за счет более надежной передачи информации от забоя на поверхность, для передачи данных в системах телеметрии MWD (контроль в процессе бурения) и LWD (каротаж в процессе бурения) датчики, расположенные на нижнем конце колонны бурильных труб, непрерывно или периодически контролируют пространственные параметры, и информация передается на поверхность в процессе бурения. Передаваемые данные кодируются в цифровом виде и по столбу промывочного раствора, физически представляющего собой гидравлический канал связи, передаются в виде импульсов давления.
Недостатками Профилемера (патент №2244120 RU), Способа (патент №2700491 RU) и Системы (патент №2509210 RU) являются область применения изобретений и невозможность использования при внутритрубной диагностике геометрического состоянием профиля магистрального трубопровода
Прототипом заявленного изобретения является устройство для измерения внутреннего профиля трубопровода (патент №2690973 RU, приоритет с 17.09.2018, МПК G01B 5/20, F16L 101/30), в котором каждая рычажная система оснащена датчиком угловых перемещений и пружинным механизмом.
Недостатком прототипа является то, что преобразование показаний датчика в линейное отклонение рычага производится только в процессе обработки записанных данных после того, как данные будут скопированы из бортового накопителя информации в память персонального компьютера. Это не позволяет обеспечить предварительную обработку данных в реальном режиме времени бортовой электроникой профилемера.
Раскрытие сущности изобретения
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества и сокращение времени внутритрубной диагностики геометрического состояния профиля трубопровода.
Технический результат достигается за счет получения прямого измерения отклонения рычага многоканального профилемера и обработки измерений бортовой электроникой многоканального профилемера в режиме реального времени, при этом многоканальный профилемер включает в себя датчик, который установлен на измерительном механическом рычаге многоканального профилемера и представляет собой устройство измерения линейного отклонения механического рычага, отличающееся тем, что помимо чувствительного элемента, измеряющего угловое положение вращающейся оси механического рычага, содержит устройство преобразования сигнала углового положения вращающейся оси механического рычага в линейное перемещение пятна контакта механического рычага со стенкой трубопровода в зависимости от заданного базового значения, при этом параметры характеристики преобразования сигнала включены в энергонезависимое устройство хранения данных, встроенное в датчик многоканального профилемера, при этом запись параметров характеристики преобразования сигнала осуществляется через двунаправленное устройство регистрации и хранения данных в режиме реального времени, установленное на многоканальном профилемере.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен прототип заявленного изобретения.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1. Стенка трубопровода;
2. Механический рычаг многоканального профилемера;
3. Вращающаяся ось рычага 2/
На фиг. 2 изображена схема датчика многоканального профилемера.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:
3. Вращающаяся ось;
4. Чувствительный элемент;
5. Устройство преобразования сигнала углового положения вращающейся оси механического рычага в линейное перемещение пятна контакта механического рычага к со стенкой трубопровода в зависимости от заданного базового значения;
6. Энергонезависимое устройство хранения данных;
7. Двунаправленное устройство регистрации и хранения данных в режиме реального времени.
Осуществление изобретения
В процессе пропуска профилемера в трубопроводе и выполнения внутритрубной диагностики геометрического состоянием профиля трубопровода датчик многоканального профилемера (фиг. 2), включающий чувствительный элемент 4 (фиг. 2), измеряет угловое положение вращающейся оси 3 (фиг. 1 и 2) механического рычага 2 (фиг. 1) - угол α (фиг. 1 и 2), при этом устройство 4 (фиг. 5) преобразовывает сигнал углового положения вращающейся оси 3 (фиг. 1 и 2) механического рычага 2 (фиг. 1) в линейное перемещение пятна контакта механического рычага 2 (фиг. 1) к со стенкой трубопровода 1 (фиг. 1) - L (фиг. 1 и 2), в зависимости от заданного базового значения и направляет данные преобразования углового положения рычага 2 (фиг. 1 и 2) в его линейное отклонение - L=f(α) (фиг. 2), на энергонезависимое устройство хранения данных 6 (фиг. 1), встроенное в датчик (фиг. 2), при этом запись параметров характеристики преобразования сигнала осуществляется через двунаправленное устройство 7 (фиг. 2) регистрации и хранения данных в режиме реального времени, установленное на многоканальном профилемере.
В заявленном изобретении реализуется заявленный технический результат: повышение качества и сокращение времени внутритрубной диагностики геометрического состояния профиля трубопровода, так как данные о геометрическом состоянии профиля трубопровода без использования промежуточных устройств записи, хранения и последующей расшифровки диагностических данных. Данные считываются, регистрируются и сохраняются в режиме реального времени, что повышает качество и сокращает время внутритрубной диагностики геометрического состояния профиля поверхности стенки трубопровода.