Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1204708 (5D 4 Е 21 В 47/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

"Ф (Ъ

) ((ly

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3491664/22-03 (22) 16.09.82 (46) 15.01.86. Бюл. У 2 ,,(71) Андижанское специальное прбектно-конструкторское бюро Всесоюзного объединения "Союзнефтеавтоматика" (72) Т.М.Таджибаев, К,Якубеков, E.Ã.Ôèëèïïoâ, P.Ì,Èðìàò0â и Ш.Н.Бузруков (53) 622.248.33(088,8) (56) I. Куликовский Л.Ф.,Ушмаев В.

Информационно — измерительные системы для управления процессом бурения.

M. 1972, с. 52.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 875001, кл. F. 21 В 44/00, 1980, 3. Авторское свидетельство СССР

В 725470, кл. E 21 В 47/04, 1978. ча, выход которбго подключен к выходу блока логики, а второй вход через вторую схему ИЛИ соединен с индикатором давления, оба выхода триггера управления реверсом соединены с выходами блока логики, а один из выходов указанного триггера соединен также с первыми входами двух схем совпадения, вторые входы которых подключены к выходу дешифратора нуля, вход которого и выходы схем совпадения соединены с выходами блока логики, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности измерения, оно снабжено схемой блоки- а ровки сигнала веса по заданной ское рости движения буровой колонны вниз, состоящей из двух дополнительных схем совпадения, устройства цифрово- Сю го сравнения и триггера, причем выход триггера соединен с второй схесой HJIH связанной с датчиком веса, индикатором давЛения и входом первой из двух дополнительных схем совпаде- СР ния, а входы тригера подключены к ффь выходу указанной схемы совпадения и Д выходу устройства цифрового сравне- ( ния, один из входов которого подключен к генератору импульсов, а другой вход соединен с выходом первой и одним их входов второй дополнительных схем совпадения, причем входы последней соединены соответственно с выходом первой схемы ИЛИ и одним из выходов триггера управления реверсом. (54 )(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, содержащее взаимосвязанные блок логики, блок счетчиков, блок коррекции, включающий генератор импульсов, а также датчик веса на крюке, индикатор давления бурового раствора и датчик оборотов лебедки, подключенные к блоку логики, состоящему из узла ручного ввода информации, вход которого соединен с датчиком оборотов лебедки, а выход - с распределителем импульсов, выходы которого соединены с установочными входами триггера управления реверсом и через первую схему ИЛИ и элемент задержки — с выходом блока логики и первым входом клю20ч70

40

1

Изобретение относится к контролю бурения скважин, в частности к системам измерения их глубины.

Известно устройство для измерения глубины бурящихся скважин косвенным методом по угловому перемещению роликов кронблока, содержащее чувствительный и задающий органы на крон-. блоке буровой установки, сигналы с которых воздействуют на пересчетные устройства 13.

Недостатком указанного устройства является необходимость его отключения на время спуско-подъемных операций, а также предварительного за- мера длины каждой бурильной трубы вручную.

Известно также устройство для измерения глубины скважины, которое содержит датчик положения шаль-блока., датчик веса на крюке, блок наl пр авления движения бурильного инструмента, счетчик импульсов и блок коррекции, состоящий иэ датчика наличия движения инструмента, схемы

ИЛИ-HF триггера, схемы И и компаратора 523 °

Однако В данном устройстве прН резком торможении при движении пустого крюк-блока вниз вес на крюке может достигнуть значения, превышающего уставку компаратора, что приведет к срабатыванию триггера и вызовет опгибку измерения по глубине.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения глубины сквахогны в процессе бурения, содержащее датчик оборотов лебедки, датчик веса на крюке, блок логики, блок счетчиков и блок коррекции, который включен между блоком логики и блоком счетчиков, индикаторы давления бурового раствора и срабатыва". ния клиновых эахватон 31.

Б этом устройстве разрешение на отсчет результата измерения производится только при поступлении сигналов с датчика веса на крюке, с инди" катора давления бурового раствора . на входе или с индикатора срабатывания клиновых захватов.

Недостатком известного устройства является отсутствие четкого сигнала с датчика веса на крюке иэ-за трения колонны труб о стенки скважины, а также иэ-эа возникновения поршневого эффекта при движении долота в глинисroM растворе. Кроме того, при испольЙ

2 зовании клиновых захватов происходит проскальзывание труб в них, что тоже создает сбои при выдаче сигнала с индикатора срабатывания клиновых захватов °

Приведенные выше недостатки отрицательно сказывагстся на точности измерения.

Цель изобретения — повышение достоверности измерения.

Указанная цель достигается тем, чтс устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее взаимосвязанные блок логики, блок счетчиков, блок коррекции, включающий генератор импульсов, а также датчик веса на крюке, индикатор давления бурового раствора и датчик оборотов лебедки, подключенные к блоку логики, состоящему иэ узла ручного. ввода ийформации, вход которого соединен с датчиком оборотов лебедки, а выход — с распределителем импульсов, выходы которого соединены с установочными входами триггера управления реверсом и через первую схему

ИЛИ и элемент задержки — с выходом блока логики и первым входом ключа, выход которого подключен к выходу блока логики, а второй вход через вторую схему ИЛИ соединен с индикатором давления, оба выхода триггера управления реверсом соединены с Bblходами блока логики, а один иэ выходов указанного триггера соединен также с первыми входами двух схем совпадения, вторые вхоцы которых подключены к выходу дешифратора нуля, вход которого и выходы схем совпадения соединены с выходами блока логики, снабжено схемой блокировки сигнала веса по заданной скорости движения буровой колонны вниз, состоящей иэ двух дополнительных схем совпадения, устройства цифрового сравнения и триггера, причем выход триггера соединен с второй схемой ИЛИ, связанной с датчиком веса, индикатором давr eíèj" и входом первой иэ двух дополнительных схем совпадения, а входы триггера подключены к выходу указанной схемы совпадения и вьгходу устройства цифрового сравнения, один из входов которого подключен к индикатору импульсов, а другой вход соединен с выходом первой и одним иэ входов второй дополнительных схем совпадения, причем входы последней соединены соответственно с выходом

708 4 чика 2 веса, индикатора 3 давления и триггера 10, При скорости спуска, выше заданной, например более !м/с, и сигнаtI II ле Вниз счетные импульсы с выхода схемы ИЛИ 12 через схему И 5 поступают на первые входы схемы И 6 и устроиства 7 цифрового сравнения, на второй вход которого поступает сигнал с заданной частотой, определяющей заданную скорость спуска от генератора 2< импульсов блока 22 коррекции. Если скорость спуска выше заданной, то на выходе схемы 7 формируется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход триггера 10 и дает разрешение на запись информации по первому входу, -..е. с выхода схемы И 6. На второй вход схемы И 6 поступает сигнал с индикатора 2 веса, который временами дает сбой из-за превышения скорости спуска. При этом триггер 10 принимает состояние логического нуля, т.е. запоминает и имитирует наличие веса на крюке, Если скорость ниже заданной, на выходе схемы 7 формируется с"ггнал логического нуля, который возвращает триггер 10 в исходное состояние, т.е. на его выходе устанавливается сигнал логической единицы.

Тогда сигнал с датчика 2 веса на крюке поступает непосредственно через схему ИЛИ 16. Таким образом, осуществляется блокировка сбоев сигнала ве3S са в моменты его исчезновения, возникающих вследствие трения инструмента о стенки скважины.

3 1204 первой схемы ИЛИ и одним их выходов триггера управления реверсом.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения содержит датчик 1 оборотов лебедки, датчик 2 веса на крюке, индикатор 3 давления бурового раствора на выхо- !0 де, подключенные к блоку 4 логики, состояшему из логических схем И 5 и 6, устройства 7 цифрового сравнения, распределителя 8 импульсов, узла 9 ручного ввода информации, !5 триггера 10, триггера l l управления реверсом, схемы ИЛИ 12, схемы И 3, элемента задержки 14, дешифратора

l5 нуля, схемы ИЛИ 16, ключа 17, схемы И 18, блок счетчиков 19.,,сос- 20 тоящий из реверсивного счетчика 20

"Над забоем" и счетчика 2! "Глубина забоя", блок 22 коррекции, состоящий иэ реверсивного счетчика 23 витков каната, генератора 24 импульсов, панели 25 набора кода, ключа-триггера 26, формирователя 27 импульсов, схемы ИЛИ 28, шифратора 29, схемы

И 30, шифратора 31, счетчика 32 импульсов„ панели 33 набора кода, реверсивногс счетчика 34 импульсов и формирователя 35 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Во время операции "Бурение" сигнажг датчика 1 оборотов лебедки поступают в блок 4 логики через устройство 9 ручного ввода информации на распределитель 8 импульсов, который <р распределяет импульсы датчика 1 оборотов лебедки по каналам вверх и вниз в зависимости от направления еro вращения.

Импульсы, поступающие с распреде- g5 лителя 8 импульсов на схему ИЛИ 12, преобразуются в счетные импульсы, а импульсы, поступающие на триггер

ll — в сигналы, с помощью которых производится управление реверсом счетчиков устройства.

Счетные импульсы проходят через схему ИЛИ 12, элемент задержки 14 и поступают на ключ 17 и на счетный вход счетчика 23. Ключ 17 пропускает импучьсы при наличии разрешения со схемы ИЛИ 16. Это разрешение выдается по поступлению сигналов с датчетчик 23 производит непрерывный счет витков каната на барабане буровой лебедки. С этого счетчика поступают сигналы через панель 25 на шифратор 29, Последний имеет пять выходов (по максимальному- числу слоев каната на барабане буровой лебедки l.

В зависимости от номера слоя витков как;..та на соответствующем выходе шифратора 29 появляется сигнал, котоprrA поступает на вход соответствующей схемы И 30.

Пройдя ключ 17, счетные импульсы поступают на формирователь 27 импульсов блока 2? коррекции. Передние фронты сформированных импульсов производят сброс счетчика 32 и через формирователь 35 импульсов считываются счетчиком 21, а задние фронты подключают генератор 24 через ключ-триг12047

5 гер 26 на счетные входы счетчиков

32 и 34.

Накопление дробных импульсов гекератора 24 на указанных счетчиках происходит до определенного числа ъ

h1 -n.5, соответствующего номеру слоя витков каната на барабане лебедки.

В момент, когда число импульсов на счетчике 32 соответствует номеру слон, на соответствующем выхоце шиф- 1О ратора 31 тоже появляется сигнал„

При совпадении сигналов шифраторов

29 и 31 с соответствуннцей схемы И30 через схему ИЛИ 28 на ключ-триггер

26 поступает разрешение на переключение, тогда ключ-триггер 26 прерывает подачу дробных импульсов с генератора 24 на входы счетчиков 32 и 34. С приходом каждого счетного импульса происходит сброс счетчика 20

32 с последующим запуском счетчиков

32 и 34.

Таким образом, на счетчике 34 происходит накопление дробных импульсов генератора 24 до величины 25 целого с последующим суммированием его счетчиком 20 через формирователь 35 импульсов. Этот импульс является корректирующим, Суммирование счетных импульсов Зб счетчиком 21 возможно только при наличии разрешения, которое поступает со схемы И 18 при совпадении сигналов с триггера 11 управления реверсом и с дешифратора нуля 15.

Дешифратор нуля 15 выдает сигнал при наличии контакта бурового инструмента с забоем (счетчик 20 показывает 0000}, При нахождении инструмента в по- 0 ложении "Над забоем", совпадение происходит на схеме И 13 при движе08 ф нии инструмента вниз. В этом случае счетчик 20 переключается на вычитание. При движении инструмента вверх управляющий сигнал триггера 11 управления реверсом переключает счетчик 20 на суммирование.

Таким образом, при наличии контакта бурового инструмента с забоем счетные импульсы считываются счетчи" ком 21 " Глубина забоя", а при отсут"

r"вии контакта — счетчиком 20 "Над забоем". Счетчик 21 при этом сохраняет прежние показания.

Отсчет показаний глубины скважи" ны и положения инструмента относительно забоя производится в метрах.

Устройство ручного ввода информации 9 предназначено для первичной установки счетчиков 20,2.1 и 23.

Панели 25 и 33 набора кода служат для внесения поправок при применении различных типов лебедок и при изменении диаметра каната талевой системы, Снабжение устройства схемой бло- кировки сигнала веса по заданной скорости движения буровой колонны вниз позволяет повысить достоверность измерения глубины скважины за счет ликвидации сбоев счетчиков глу бины при исчезновении сигнала с датчика веса при большой скорости спуска бурового инструмента, когда происхоцит уменьшение эффективного веса колонны за счет трения бурового инструмента о стенки скважины.

Таким образом, точное измерение положения инструмента поможет предотвратить аварийные ситуации, избежать несчастных случаев и сократить время на проведение спуско-подъемных операций, 1204708

ВНИИПИ Заказ 8498/29 Тираж 539 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4