ТРОС ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ, ОБОРУДОВАННЫЙ МАГНИТНОЙ НИТЬЮ
CABLE WITH MAGNETIC THREAD TO UP PRECISION OF MEASUREMENTS

Изобретение относится к длинномерным гибким линиям механической связи и может быть использовано в средствах контроля для оцифровки и снятия параметров движения троса в различных технических и технологических системах, и может найти применение в горнорудной, строительной, нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности, на речном и морском транспорте, жилищно-коммунальной сфере, науке, авиации, во многих других отраслях промышленности в качестве буксировочного, подъемного или натяжного элемента тросовых систем, а также там, где используются тросовые механические системы с обратной связью и активным управлением параметрами движения троса.
Измерение параметров движения троса и активное управление этим движением в рамках технологического или технического процесса имеет большой спрос в промышленности. В настоящее время возможности информационно-цифровых технологий позволяют точно рассчитывать любой процесс и активно им управлять. Проблемой является лишь оборудование троса тем параметром, относительно которого ведется расчет. Например, измерение глубины скважины является одним из необходимых компонентов промыслово-геофизических и буровых работ. Повышение точности измерения глубин позволяет улучшить качество интерпретации каротажной информации, сократить время и стоимость буровых работ.
В настоящее время измерение глубины скважины осуществляется посредством разметки каротажного кабеля магнитными метками на отрезки с последующим снятием и обработки сигналов магнитных меток (ММ) при опускании в скважину троса со скважинным оборудованием. Съем сигнала бесконтактный. Такой способ, в комбинации с механическим, является основным при измерении глубин по каротажному кабелю, когда ММ, проставленные через каждые 10 м, принимаются за точки точного отсчета глубин, а в интервалах интерполяции между метками глубина определяется по мерному ролику блок-баланса.
Известен «Способ промера глубины спуска скважинного прибора при каротажных исследованиях в скважинах» (патент RU 2172832, Е21В 47/04, дата публикации: 27.08.2001 г.), выбранный в качестве прототипа, задачей которого является расширение функциональных возможностей путем повышения точности определения глубины спуска. В способе предварительно разбивают грузонесущий каротажный трос (ГКТ) на одинаковые отрезки. Для обозначения отрезков наносят на броню ГКТ ММ, распределяя их по длине размечаемого отрезка. Указанные ММ представляют собой последовательность участков разной степени намагниченности брони ГКТ. Закрепляют скважинный прибор на конце ГКТ и спускают его в скважину. Обнаруживают ММ на движущемся ГКТ путем их считывания считывающим устройством. При обнаружении ММ на ГКТ регистрируют границы отрезков на записи каротажной кривой. Определяют количество обнаруженных ММ и рассчитывают глубину спуска скважинного прибора по предложенному математическому выражению.
Недостатки способа в том, что при автоматической привязке данных каротажа к истинным глубинам в скважинах, особенно при регистрации в цифровой форме, этот способ не обеспечивает ни точности определения глубины, ни надежности считывания, ни долговременности работы меток. Разбить вручную с высокой точностью трос длиной более километра на точные отрезки по 10 метров весьма сложно. Считывание меток глубины на буровой затруднено в связи с большим разбросом напряженности поля меток, широким диапазоном скоростей движения кабеля и большой напряженностью внешних магнитных полей, воздействием размагничивающего влияния обсадных колонн, перегибов в шкивах и чрезмерных натяжений каротажного кабеля, что приводит к уменьшению амплитуды меток и накапливающимся ошибкам. При увеличении расстояния между кабелем и чувствительным элементом датчика, что особенно часто наблюдается при спусках кабеля в скважину через подвесные блоки, напряженность поля магнитных меток в точке их считывания может дополнительно уменьшаться в 4-5 раз.
По мере увеличения числа спусков-подъемов кабеля напряженность поля магнитных меток падает и при снижении ниже порога чувствительности датчика возникает необходимость повторного промера кабеля с целью возобновления начальной напряженности поля меток. При работах в глубоких (сверхглубоких) и/или обсаженных скважинах напряженность поля магнитных меток из-за повышенных механических и тепловых воздействий и/или намагниченности обсадных колонн снижается особенно быстро. Это приводит к увеличению частоты разметки кабеля.
При каротаже нефтяных и газовых скважин длина отрезков при разметке грузонесущего каротажного троса выбирается из ряда: 10, 20 или 40 м. Поэтому при пропуске или ложном обнаружении магнитной метки погрешность промера глубины может достигать десятков метров, а требуемая точность промера глубины спуска скважинного прибора в скважину оценивается величиной 1 см. Для устранения этого противоречия предпринимают дополнительные меры по повышению точности промера глубины спуска скважинного прибора, основанные на увеличении объема проводимых полевых измерений, что связано с большими затратами времени и средств.
Под термином «трос» подразумеваются выполненные в виде крученых, витых и/или плетеных металлические, неметаллические или комбинированные длинномерные гибкие линии механической связи: трос, канат, веревка, шкентель, кабаляринг, трень, оттяжка, нокбензель, буйреп, конец, бакштов, тяж, фал, шкот, вант, строп, леер, лопарь, линь, лаглинь, причалка, швартов, ванта, буксир, тросик, клевка, ракстов, сизаль, лонжа, перлинь, шпринг, чалка, гордень, ваер, брага, трен, шкимушгар, шнур, стренга, оплетка, броня, боуден.
Под термином «нить» подразумевается проволока (преимущественно, в стальных или комбинированных тросах), или лента (преимущественно, в шнурах, броне), или ленточная пленка (преимущественно, в полипропиленовых канатах), или нить (преимущественно, в канатах из искусственных или комбинированных материалов), или волокно (в канатах растительного происхождения).
Под термином «магнитная нить» подразумевается проволока (преимущественно, в стальных или комбинированных тросах), или лента (преимущественно, в шнурах, броне, оболочке), или ленточная пленка (преимущественно, в полипропиленовых канатах), или нить (преимущественно, в канатах из искусственных или комбинированных материалов), обладающая свойствами постоянного магнита и/или намагничивающаяся (типа магнитофонной проволоки) для записи магнитных меток, сигналов.
Сущность изобретения состоит в том, что в тросе с магнитной нитью, содержащим основу, выполненную из металлических, неметаллических и/или комбинированных нитей в виде крученых, витых и/или плетеных прядей и/или нитей, по крайней мере, одна наружная прядь в своем составе содержит, по крайней мере, одну магнитную нить со свойствами постоянного магнита и/или намагничивающуюся нить для записи магнитных меток; металлические нити основы выполнены из немагнитного металла; в состав нити входит мелкодисперсный магнитный порошок; нить выполнена из гибкой и/или эластичной магнитной проволоки или нити; магнитная нить является нитью для записи разметки и последующего воспроизведения сигналов; на магнитной нити записанные магнитные метки периодически или при каждой грузоподъемной операции обновляются; на магнитной нити записанные магнитные метки имеют сложный сигнал; в одной и/или различных прядях установлено несколько магнитных нитей с разными свойствами; на магнитной нити записана любая информация.
Целью изобретения является упрощение технологии устройства магнитных меток на тросе.
Изобретение поясняется чертежом, показывающим принципиальное расположение магнитной нити в наружной пряди троса.
Цифрами обозначено: 1 - сердцевина; 2 - трос; 3 - наружная прядь; 4 - магнитная нить; 5 - внутренняя прядь; магнитный датчик.
Технический результат от реализации изобретения заключается в:
- невозможности удаления или сдвига магнитных меток;
- высокой активности магнитных меток долгое время;
- простоте устройства магнитных меток;
- сохранении технологии производства тросов;
- сохранении технических характеристик троса;
- высокой точности шага установки магнитных меток;
- высокой помехозащищенности магнитных меток;
- уменьшении затрат на исследования.
Назначение магнитных меток - повышение точности определения скорости и протяженности перемещения троса.
В качестве1 магнитных меток в тросе используется, по крайней мере, одна магнитная нить 4, установленная, по крайней мере, в одной наружной пряди 3, которая навита вокруг внутренней пряди 5. Аналогично, по крайней мере, одной такой магнитной нитью может быть оснащена оплетка (броня) кабеля. Возможно устанавливать в одной пряди 3 и/или различных прядях несколько магнитных нитей 4 с разными свойствами, например, с двумя нитями 4, одна - со свойствами постоянного магнита, другая - для записи магнитных меток индукционным способом, на которой дополнительно можно записать любую информацию, как на магнитофонной проволоке.
В состав магнитной нити 4 может входить мелкодисперсный магнитный порошок (преимущественно, для неметаллических нитей), либо может использоваться нить из проволоки, изготовленной из гибкого постоянного магнита, либо из магнитной проволоки, позволяющей записывать сигналы в виде магнитных меток как на магнитофонной проволоке.
Трос 2 с магнитной нитью 4, установленной в наружной пряди 3, изготавливают на производстве тросов. В зависимости от назначения троса и метода свивки, количество магнитных нитей 4 может быть разным. Производство тросов позволяет синхронно оборудовать в каждой наружной пряди одну магнитную нитью 4, что повысит считывание сигнала. При производстве троса, по крайней мере, одна любая нить для наружной пряди 3 заменяется магнитной нитью 4 со свойствами постоянного магнита и/или намагничивающейся для записи и дальнейшего воспроизведения сигналов в виде магнитных меток.
Основа троса 4, состоящая из нитей, собрана в пряди 3, а пряди свиты в тросе 4 спирально с определенным шагом вокруг сердцевины 1, и в линейном плане при движении троса ребро любой пряди, в т.ч. и пряди 3 с магнитной нитью 4, согласно шагу спиральной свивки, периодически проходит по поверхности троса, над которой установлены магнитные датчики 6 для записи и/или воспроизведения магнитных меток, что позволяет считывающему устройству получать сигнал, который обрабатывает процессор и выдает необходимую информацию по скорости и/или протяженности движения троса. Шаг спирали навивки прядей постоянен на протяжении длины всего троса и меняется с нагрузкой несущественно, он является основной технической характеристикой, от которой рассчитываются скорость движения и протяженность перемещения.
С целью поддержания высоких параметров магнитных меток, на тросе целесообразно периодически или при каждой грузоподъемной операции автоматически обновлять на магнитной нити записанные магнитные метки, при этом записанные магнитные метки на магнитной нити должны иметь сложный сигнал, что позволит уверенно отличить фон и помехи от сигнала магнитной метки. Это позволит увеличить точность измерений.
При расположении нескольких датчиков индикатора считывания магнитных меток кольцом вокруг троса, можно с высокой точностью автоматически определять точность перемещения троса, а скорость движения троса определяется при линейном расположении датчиков. При оборудовании системы обратной связью можно активно поддерживать установленные параметры по скорости и точности перемещения троса в механической системе.
Изобретение позволяет широко внедрить цифровые информационно-управленческие технологии в любые канатные системы, уменьшить неблагоприятные последствия, увеличить отдачу.
Изложенная выше конструкция троса с магнитной нитью не исчерпывает всех вариантов, а является лишь его иллюстрацией. На практике могут быть использованы и другие варианты без нарушения основной идеи технического решения.