Устройство для контроля состояния шарошечного долота

 

Изобретение относится к технике нефтяных и газовых скважин и позволяет с повышенной точностью осуществлять контроль состояния долота (Д) автоматически. С выхода преобразователя 1 сигналы, пропорциональные скорости вращения Д, через последовательно соединенные усилитель (У) 2 и элемент 3 задержки поступают на вхо- /уЬм- :- .ды триггеров 9 и 10. На второй вход триггера 9 поступают -усиленные гидравлическим У 12 упругие колебания с преобразователя 4 через последавательно соединенные У 5, полосовой фильтр 6, У 7, формирователь ri делитель 8 частоты. С выходов триггеров 9 и 10 за счет регулировки времени элемента 3 сигналы постзгпают синхронно на элемент сравнения (ЭС) 11, выходной сигнал которого пропорционален моменту сопротивления Д на забое. Интегратор 14 суммирует эти сигналы ; за задаваемый промежуток времени, а на выходе интегратора 16 сигнал пропорционален интегральному значению момента сопротивления на Д. Частное от деления показаний интеграторов 14 и 16. с делителя 17 поступает на ЭС 18 и 19. С них в зависимости от роста величины момента сопротивления на Д сигналы через У 20 и 21 мощности передаются на сигнализатор 22 на прекращение бурения или на индикатор 23. I С ГС 00 со со 05

CCN03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цд 4 Е 21 В 44/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ,Н А BTGPCHOMY, СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 393 1582/22-03 (22) 22,07.85 (46) 15.01.87. Бюл. N- 2 (71) Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности .(72) P.È.Ìàìåäoâ и Д.N.Êðåìåð (53) 622, 24 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 953201, кл. Е 21 В 47/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 1129336, кл. Е 21 В 47/12, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ 1 1АРОИЕЧНОГО ДОЛОТА (57) Изобретение относится к технике нефтяных и газовых скважин и позволяет с повышенной точностью осуществлять контроль состояния долота (Д) автоматически. С выхода преобразователя 1 сигналы, пропорциональные скорости вращения Д, через последова-, тельно соединенные усилитель (У) 2 и элемент 3 задержки поступают на вхо„„SU„„f 28336О А I ды триггеров 9 и 10. На второй вход триггера 9 поступают усиленные гидравлическим У 12 упругие колебания с преобразователя 4 через последовательно соединенные У 5, полосовой фильтр б, У 7, формирователь и делитель 8 частоты. С выходов триггеров

9 и 10 за счет регулировки времени элемента 3 сигналы поступают синхронно на элемент сравнения (ЭС) 11, выходной сигнал которого пропорционален моменту сопротивления Д на забое.

Интегратор 14 суммирует эти сигналы за задаваемый промежуток времени, а на выходе интегратора 16 сигнал пропорционален интегральному значению момента сопротивления на Д. Частное от деления показаний интеграторов 14 и 16 с делителя 17 поступает на ЭС

18 и 19. С них в зависимости от роста величины момента сопротивления на Д сигналы через У ?О и 21 мощности передаются на сигнализатор 22 на прекращение бурения или на индикатор 23.

1283360

Для проверки заклинки опор Д колебания давления в буровом растворе в У

7 преобразуются в прямоугольные импульсы. Они заполняются счетными импульсами от генератора 25 через элемент И 24 и поступают на счетчик 26, Сигналы колебаний давления пропорцио" нальны длительности ударов зубцов шарошек о забой. При нормальной работе

Д число импульсов за заданный период !

Изобретение относится к технике бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам, предназначенным для автоматического контроля состояния шарошечного долота и определения момента его подъема на поверхность с использованием информации, поступающей с забоя по гидравлическому каналу связи, Цель изобретения — повышение точности контроля.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для контроля состояния шарошечного долота. а

Устройство содержит числоимпульс- . ный преобразователь 1 скорости вращения ротора, первый усилитель-формирователь 2, первый элемент 3 задержки с регулируемым временем, преобразователь 4 колебаний давления бурового раствора, предварительный усилитель 5, полосовой фильтр 6, второй усилитель-формирователь 7, первый делитель 8 частоты с регулируемым коэффициентом деления, триггеры 9 и 10, первый элемент 11 сравнения, гидравлический усилитель 12, реле 13 времени, первый интегратор 14, второй элемент 15 задержки, второй интегратор 16, второй делитель 17, второй и третий элементы 18 и 19 сравнения, два усилителя 20 и 21 мощности, первый сигнализатор 22, первый индикатор 23, элемент И 24, генератор 25 импульсов, счетчик 26, блок 27 памяти, третий делитель 28, четвертый и пятый элементы 29 и 30 сравнения, третий и четвертый усилители 31 и 32 мощности, второй сигнализатор 33 и второй индикатор 34. времени со счетчика 26 передается в блок памяти 27 и на делитель 28, а оттуда на ЭС 29 и 30. Если число импульсов за текущий период времени меньше этого числа, то имеет место заклинка шарошки Д. Сигнал с ЭС 29 через У 31 мощности поступает на сигнализатор 33 на прекращение бурения, в противном случае — через У 32 мощности на индикатор 34, 1 ил.

Устройство работает следующим образом.

После приработки долота на забое включается устройство и на выходе

5 преобразователя 1 частоты вращения ротора можно наблюдать положительные импульсы, частота которых пропорциональна скорости вращения ротора и ко10 торые через первый усилитель-формирователь 2 и первый элемент 3 задержки с регулируемым временем поступают на счетный вход второго триггера 10, а также на первый вход установки "1" первого триггера 9. При работе долота возникают упругие колебания, которые после усиления гидравлическим усилителем 12 распространяются.до устья скважины по буровому раствору. ,Гидравлические импульсы воспринимаются преобразователем 4 колебаний, давления бурового раствораи поступают через предварительный усилитель 5 на полосовой фильтр 6, полоса пропуска25 ния которого выбирается путем перекоммутации элементов фильтра. Выход фильтра соединен с вторым усилителемформирователем 7, с которого импульсы поступают на первый делитель 8 частоты с регулируемым коэффициентом деления.На выходе этого делителя получаются импульсы, частота которых уменьшена кратно числу шарошек долота,и подаются на второй нулевой вход первого триггера 9. Первый элемент 3 задержки с регулируемым временем обеспечивает синхронизацию времени поступления сигналов на первый элемент 11 сравнения от преобразователя 1 ско40 рости вращения ротора и преобразователя 4 колебаний давления бурового раствора. Первый элемент 11 сравнения

4 по совпадению длительности сигналов, получаемых на выходах триггеров 9 и

10, выдает сигнал, пропорциональный моменту сопротивления, оказываемого долоту на забое. При этом запускается 5 реле 13 времени, настроенное на задаваемый период измерения приращения момента на долоте, и включается интегратор 14, результат с которого поступает на второй элемент 15 задержt0 ки, где время задержки равно времени измерения приращения момента сопротивления. Реле 13 времени после одного срабатывания самоблокируется.

С второго элемента 15 задержки сигнал поступает на первый вход второго делителя 17, на второй вход которого поступает интегральное значение момента сопротивления на долоте, посчитанное во втором интеграторе 16.

Результат от деления передается на второй и третий элементы 18 и

19 сравнения. Если это значение меньше некоторого порогового значения, то с выхода третьего эле20

25 мента 19 сравнения на первый сигнализатор 22 через первый усилитель 20 мощности поступает сигнал о необходимости прекращения бурения. В противном случае с выхода второго элемента 18 сравнения на табло первого индикатора 23.через второй усилитель

21 мощности передается информация о текущем изменении момента сопротивления на забое. Таким образом, работа указанной группы автоматических уст35 ройств дает возможность сравнить межколебаниям давления, в последовательность прямоугольных импульсов определенной амплитуды, длительность которых пропорциональна длительности

50 сигналов. Эти прямоугольные импульсы заполняются счетными импульсами от генератора 25 импульсов. Сигналы с второго усилителя-формирователя 7 и генератора 25 импульсов подаются на соответствующие входы элемента И 24, который выдает количество сигналов

55 от генератора 25 импульсов, пропорциональное длительности сигнала со втоду собой текущие интегральные значения моментов на забое за принятый заранее промежуток времени, т.е. выявляется возможность исследовать зависимость момента на долоте от времени его работы.

На вход второй группы устройств поступает сигнал от второго усилителя-формирователя 7, который преоб.-; 45 разовывает сигналы, соответствуюц|ие рого усилителя-формирователя 7. С выхода элемента И 24 сигналы передаются на счетчик 26 с задаваемым временем цикла. После приработки долота оператор с помощью тумблера с двумя положениями "Подготовка и "Работа передает в блок 27 памяти некоторое число импульсов со счетчика 26 эа заданный циклом период времени (при этом тумблер находится в положении

"Подготовка" ). Эта информация сохраняется в блоке 27 памяти до подъема долота. После этой записи тумблер переключается в положение "Работа". При этомдоказание счетчика за заданный период времени поступает на первый вход третьего делителя 28, в котором сравниваются между собой текущее ко- < личество сигналов, зависящее от состояния долота, с количеством сигналов, соответствующим первичной нормальной работе долота, которое хранится в блоке 27 памяти. При нормальном состоянии долота периодически поступающее на третий делитель 28 число импульсов равно или близко к числу импульсов, постоянно хранящихся в блоке

27 памяти. Поэтому в этом случае их отношение близко к единице.

При заклинивании шарошек долота изменяется форма и длительность колебаний делений, вызываемых ударом об уступ забоя. В этом случае число импульсов, зарегистрированных счетчиком

26, значительно меньше, чем количество импульсов, число которых записано в блоке 27 памяти. В этом случае их отношение значительно меньше единицы (примерно ñ c0,66).

Сигнал с выхода третьего делителя

28 поступает на четвертый и пятый элементы 29 и 30 сравнения. Если отношение текущего количества сигналов меньше некоторого порогового значения, то с выхода четвертого элемента, 29 сравнения через третий усилитель

31 мощности поступает сигнал на второй сигналиэатор 33, что свидетель ствует о необходимости прекращения

f бурения. В противном случае с пятого элемента 30 сравнения через четвертый усилитель 32 мощности поступает сигнал на второй индикатор 34, где можно наблюдать состояние долота (степень его износа).

Предлагаемое устройство позволяет получать характеристику всего процесса износа долота, а также фиксиро-. вать моменты как кратковременной заУстройство для контроля состояния шарошечного долота, содержащее по- Щ следовательно соединенные преобразователь частоты вращения ротора,первый усилитель-формирователь и первый элемент задержки, выход которого соединен с первым единичным входом первого исо счетным входомвторого триггеров, выходы которыхсоединены

С соответствующимивходами первого элемента сравненияпоследовательно со соединенные преобразовательколебаний 20 давления буровогораствора,предварительный усилитель,полосовойфильтр, второй усилитель-формировательи первый делитель частотыс регулируемымкоэффициентом деления, выход которого соединен с вторым нулевым входом первого триггера, а также первый усилитель мощности, подключенный к первому сигнализатору, первый индикатор и гидравлический усилитель, о т л и ч а ю- 30 щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, устройство

Снабжено двумя интеграторами, двумя делителями, реле времени, элементом

Составитель В.Шилов

Техред Н.Глущенко Корректор О.Луговая

Редактор С.Лисина

Заказ 7394/27 Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 5 128ЗЗ клинки шарошек, так и положения, когда эаклинка шарошек превосходит допустимое время и необходимо для предотвращения аварии нрек.катить бурение.

Формула изобретения

60 6

И, генератором, счетчиком, элементом задержки, блоком памяти, четырьмя элементами сравнения, тремя усилите лями мощности, сигналиэатором и индикатором, при этом выход первого элемента сравнения через последовательно соединенные первый интегратор и второй элемент задержки соединен с первым входом второго делителя, а через последовательно соединенные реле времени и второй интегратор соединен с вторым входом второго делителя, выход которого через последовательно соединенные второй элемент сравнения и второй усилитель мощности соединен с входом первого индикатора, а через третий элемент сравнения— с входом первого усилителя мощности, причем выход второго усилителя-формирователя соединен с первым входом элемента И, выход генератора импуль-! сов соединен с вторым входом элемента

И, выход которого соединен с входом счетчика, выход счетчика соединен с первым и через блок памяти с вторым входами третьего делителя, выход которого через последовательно соединенные четвертый элемент сравнения и третий усилитель мощности подключен к входу второго сигнализатора, а через последовательно соединенные пятый элемент сравнения и четвертый усилитель мощности подключен к входу второго индикатора.