Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных п газовых скважин, а и: ;енно к устройствам к он роля, вы- HBJieHiiH и сигнализации возникновения аномальных и аварийны/: ситуаций при спусрсоподъемных операциях (СПО) на буровых установках,. Целью изобретения .тзляетс.я повьпаение точности определе- HifH начала проявления и выброса или

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИоЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (сН 4 Б 21 Б 47/О, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1270308 (21) 4017924/22-03 (22) 07,,02.86 (46) 07.08,87., Бюл. № 29 (71) Филиал в г. Сырзани Куйбьш.евского политехнического института им. В.В.Куйбышева(72) В,А.Бражников, Н.И.Заварзин и М.И.Сергеев (53) 622.241 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1270308, кл. E 21 В 47/04, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ зЛ УРОБНГ1! ПРО"ЫБО"-ГНОЙ ЖИДКОСТИ Б СКБЛИШБ

И БЫЯЬЛ1.НИЯ АБА)- иШЬЬ CllTYA0lT:. (57) Изс бретен ..е относится к области бчвевия неФтяных и газовьг- . скважин а I- :,iåí;ii.; к устройствам контре ..Tÿ, выяв I Hi ÿ н cii1 н зализ аци воз них нов ения

àHo aëûûõ и аварийных ситуаций при сп коподъемн..х операциях (СИО) па б ровых установках,. 4елью изобретения яв 1яется повьн|ение точности определения начала проя зления и выброса или

1328499

35 поглощения в скважине и исключение ручного ввода данных в хоце СПО. Для этого устройство снабжено третьим коммутатором 11, блоком 19 управления, тремя задатчиками 31 — 33 погонного объема труб (Т) и тремя задатчиками

34-36 границ участков Т бурильной колонны. Ручной ввод погонного объема

Т осуществляется один раз — в начале строительства скважины. Б каждом цикле СПО ввод погонного объема обрабаИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин„ а именно к устройствам контроля за текущим состоянием системы колонна — скважина — пласт, прогнозирования, выявления в сигнализации возникновения аномальных и аварийных ситуаций в ходе спускоаодъемных операций (СПО), во время простоев при СПО, а также во время простоев при бурении с остановкой циркуляции промывочной жидкости, и является усовершенствованием устройства по авт.св. - 1270308.

Целью изобретения является повышение точности определения начала проявления и выброса или поглощения в скважине и исключение необходимости ручного ввода данных в ходе СПО °

На фиг.1 представлена типичная компановка бурильной колонны; на фиг.2 и 3 — структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.4 структурная схема блока обработки сигналов расходометра; на фиг.5 структурная схема блока вычисления длины труб; на фиг.6 — структурная схема логического блока; на фиг.7 структурная схема блока управления; на фиг.8 — структурная схема блока индикации; на фиг.9 — таблица переключений комбинационной логической схемы.

Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций содержит радиоактивное реле 1 уровня с блоком

2 обработки сигналов, насос 3 контура долива, расходомеры 4 и 5, сигнализатор 6 состояния буровых насосов, блотываемых Т осуществляется автоматически коммутатором 11, на входы которого подаются сигналы с выходов задатчиков 31-33 погонного объема Т, Коммутатор 11 управляется сигналами с блока 19, которые формируются на основе сравнения текущей длины колонны с блока 18 вычисления длины Т с заданными границами между участками

Т с различными погонными объемами.

2 з.п, ф-лы, 9 ил. ки 7 и 8 обработки сигналов расходомеров, коммутаторы 9 — 11, селектор

12, блок 13 вычисления расхода жидкости, блок 14 вычисления объема жидко5 сти, блок 15 вычисления объема труб, блок 16 вычисления показателя осложненности, блок 17 определения направления СПО, блок 18 вычисления длины труб, блок 19 управления, блок 20 ин1<> дикации, логический блок 21, датчик

22 перемещения талевого блока, датчик

23 веса, задатчики 24 и 25 интервала времени и интервала длины соответственно, задатчики 26 и 27,допустимого

15 показателя осложненности соответственно при спуске и при подъеме, задатчики 28 и 29 допустимого расхода соответственно при проявлении H npu поглощении, задатчики 30 — 33 погонного объема„ задатчики 34 — 36 границ участков колонны, элементы 37 - 40 сравнения и ключи 41 — 44.

Блоки 7 и 8 обработки сигналов расходомеров состоят из блока 45 преобразования сигнала, элемента 46 памяти, элемента 47 сравнения, элемента

48 задержки и элемента HE 49, Блок 18 вычисления длины труб состоит из блока 50 вычисления длины колонны, элемента 51 памяти, элемента .

52 вычитания,, элемента 53 сравнения, одновибратора 54, дифференцирующего элемента 55, элемента И 56 и элемента

ИЛИ 57, Логический блок 21 состоит из таймера 58, триггеров 59 — 62, элементов

63 — 65 задержки, элементов И 66

71 и элементов ИЛИ 72 — 81.

1328499

Блок 19 управления состоит из шифратора 82, элементов 83 — 87 сравнения, элементов 88 и 89 памяти, элементов И 90 и 91, элементов ИЛИ 92—

95 и элементов HE 96 и 97.

Блок 20 индикации состоит из инди катора 98 "Проявление", индикатора

99 "Поглощение", индикатора 100 q „„, индикатора 100 m „„„ индикатора 102

mäð„, индикатора-сигнализатора 103

"Закрыть превентор1 Промыть с увеличением плотности, индикатора-сигнализатора 104 ".Промыть с уменьшением плотности!" индикатора-сигнализатора

105 "Стоп CIIOI Внимание!".

Устройство работает следующим образом.

Перед началом СПО в задатчики вводятся исходные параметры: в задатчик

24 — интервал времени усреднения расхода промывочной жидкости на простаивающей скважине at, в задатчик 25 интервал длины труб al, на котором производится усреднение показателя осложненности m при спускоподъеме, в задатчик 26 — допустимая величина показателя осложненности при спуске

m„0„, а задатчик 27 — до у и величина показателя осложненности при подъеме m»„ „, в задатчик 28 — допустимая величина расхода промывочной жидкости на простаивающей скважине при проявлении q» Ä, в задатчик 29— допустимая величина расхода промывочной жидкости при поглощении на простаивающей скважине, в задатчики 30—

33 — погонный объем составляющих колонну труб Ч на соответственно первом Vo„, втором Vo, третьем V ., и четвертом Ч участках (фиг.1), в задатчики 34 — 36 — границы участков колонны: соответственно первого и второго 1,, второго и третьего 1 третьего и четвертого 1 . При этом ввод в задатчики 30 — 36 осуществляется по данным геоло-! го-технического наряда (ГТН) на скважину один раз на весь цикл строительства скважины. Величины других зада. ний могут изменяться от цикла к циклу

la зависимости от геолого-технической обстановки на скважине.

Сигнализатор 6 состояния буровых насосов, установленный в приводе буровых насосов или на манифольде, позволяет определять момент отключений буровых насосов и прекращения цирку-! ляции промывочной жидкости в скважине„ т.е. момент завершения очередного долбления и перехода к CIIO временной остановки бурения. При этом на выходе сигнализатора 6 появляется сигнал

"1", который подается на первый вход логического блока 21 и вторые входы ключей 41 и 42, последние отпираются и подключают выходы расходомеров 4

10 и 5 к первым входам блоков 7 и 8 об-! работки сигналов расходомеров. При возобновлении циркуляции ключи 41 и 42 автоматически запираются, что приводит к прекращению работы устрой15 ства.

Для снижения уровня промывочной жидкости ниже установки радиоактивного реле 1 уровня блок 2 обработки сигналов включает насос 3 долива, ко20 торый закачивает промывочную жидкость в скважину и заполняет ее до отметки установки радиоактивного реле 1 уровня. Насос 3 долива включается с такой частотой и на такое время, какие не25 обходимы для поддержания уровня промывочной жидкости в скважине. Контур долива работает автономно от других частей устройства, точность поддержания уровня определяется точностью от30 бивки поверхности жидкости радиоактивным реле 1 уровня, Количество.доливаемой жидкости измеряет расходомером. При вытеснении промывочной жидкости из скважины она изливается в желоб, причем количество вытесненной жидкости измеряется расходомером 5.

Устройство позволяет поддерживать уровень промывочной жидкости в скважине в процессе СПО между отметками

4п h, =3-5 м (место установки желоба) и

h =(— 10) †(-15) м (место установки ра2 диоактивного реле 1 уровня1, т.е. амплитуда колебания высоты столба бурового раствора

45 ah — h, -h — 13 —. 20 м, (1) чему соответствует амплитуда колебания гидростатического давления на забое скважины при плотности промывоч;ной жидкости, например, р =200 кг/м и р „c=p 8 д Ь=0,26 —: О, 40 МПа. (2)

Блок 17 определения направления

СПО (фиг.3) анализирует сигналы с датчика 22 перемещения талевого блока и датчика 23 веса, поступающие на . его первый и второй входы, и выдает сигналы "1" в момент начала цикла подъема (на выход второй) или спуска (на выход первый) загруженного элеватора, которые подаются на восьмой

1328499 блоили девятый входы логического ка 21.

Логический блок 21 (фиг.6) управляет работой переключающих элементов устройства - коммутаторов 9 и 10, се- 5 лектора 12, ключей 43 и 44, а также индикаторов 96 и 97 и индикаторовсигнализаторов 103 и 104. Сигнал с блока 17, поступающий в цикле подъема свечи на восьмой вход логического 10 блока 21, проходит на первый вход элемента ИЛИ 78 и второй вход элемента ИЛИ 79, устанавливая на втором и третьем выходах блока ?1 сигналы

"1", на первые входы элементов ИЛИ 15

72 и 74, сбрасывающих своими выходными сигналами соответственно элемент

63 задержки и триггер 62, на первый вход триггера 61, устанавливая на его выхоце сигнал "1", который пода- . о ется на первый вход элемента И 68 и второй вход элемента ИЛИ 81 и с выхода последнего на пятый выход блока 21.

При появпении в процессе подъема бурильного инструмента единичного сиг- )5 нала на пятом входе блока 21 он подается на второй вход элемента И 69 и второй вход элемента И 68, с выхода последнего — на первый вход элемента

ИЛИ 75, а с его выхода — на шестой выход блока 21.

В процессе спуска бурильного инструмента логический блок 21 работает аналогично, только сигнал "1" с бло-. ка 17 поступает на девятый вход блока 21, что приводит к появлению единичных сигналов на первом, третьем и пятом выходах блоха 21, а при наличии сигнала 1 на пятом входе — сигнал "1" на седьмом выходе блока 21.

Во время простоев при СПО и бурении на восьмой и девятый входы логического блока 21 сигналы "1" не поступают, значит, они отсутствуют и на вьгходе элемента ИЛИ 72, поэтому элемент 63 задержки, спустя выдержку времени D=3-5 мин (максимальная продолжительность цикла спускоподъема одной свечи) после прихода последнего сбрасывающего сигнала "1" с выхода элемента, ИЛИ 72, формирует на выходе сигнал, запускающий таймер 58 в ðà6îту. Таймер 58 генерирует управляющие сигналы с периодом T=dt длительность которого определяется сигналом, поступающим на второй вход таймера 58 с задатчика 24. Сигнал с таймера 58 поступает на вторые входы элементов

ИЛИ 73 и 74, что приводит к сбросу

6 триггеров 61 и 62 и установке на пятом выходе блока 21 сигнала "0", на вторые входы триггеров 59 и 60, обнуляя сигналы на их выходах, и вторые входы элементов И 66 и 67. Последнее приводит при наличии единичного сигнала, например, на третьем входе блока 21 к появлению "1" на выходе элемента И 66, затем последует появление единичных сигналов на первом и чЕтвертом выходах блока 21, а спустя выдержку времени элемента 64 задержки— к появлению "1" на его выходе и установке триггера 59, в единичное состояние. Последнее приводит к появлению сигнала "1" на втором входе элемента

ИЛИ 76, а значит, и на седьмом выходе блока 21, и на первом входе элемента

И 71, а при наличии единичного сигнала на шестом входе блока 21 и на его выходе, а значит, на девятом выходе блока 21.

Во время простоя при наличии единичного сигнала на четвертом входе блока 21 и сигнала с таймера 58 логический блок 21 работает аналогично, сигналы "1" появляются на втором, четвертом и шестом выходах блока 21, а при наличии единичного сигнала на седьмом входе и восьмом выходе блока. 21, В процессе подъема колонны труб из скважины устройство работает следующим образом.

В момент начала цикла подъема пер-: вой свечи (i=1) управляющий сигнал с второго выхода логического блока 21. поступает на второй вход блока 8 обработки сигналов расходомера, а значит, на второй вход элемента 46 памяти и вход элемента 48 задержки (фиг.4), что приводит к записи в элемент 46 памяти нулевого сигнала, поступающего на его первый вход с блока

45 преобразования сигнала, и последу ющему обнулению выхода блока 45 по истечении выдержки времени, создаваемой элементом 48 задержки, а .также на четвертые входы коммутаторов 9 и

10 (фиг.З). Последнее воздействие подключает выходы коммутаторов 9 и

10 к вторым входам, при этом сигнал с задатчика 27 шд,„ „ проходит на вы+ ход коммутатора 10 и далее на первые входы элемента 39 сравнения и ключа

43, отпертого единичным сигналом на его втором входе, а нулевой сигнал с выхода элемента 46 памяти подается на выход коммутатора 9, на третий

1328499 8 ле выхода элемента 51 памяти, на выходе

ы- . элемента 52 вычитания формируется а сигнал текущей длины обработанных труб ал 1, = /?,.„,-1,.„ /, (4) подаваемый на первый вход элемента о 53 сравнения и на второй выход блока

2 18 вычисления длины труб, а с последнего — на третий вход блока 15 вычисления объема труб (фиг.3) на первый — f0 вход которого подается сигнал Voð погонного объема труб текущего P-го и участка бурильной колонны с выхода коммутатора 11 для реализации блоком тй функции вычисления объема обработана, 15 ных труб. После подъема i é свечи на д- выходе блока 15 устанавливается сигнал, пропорциональньпт объему поднятых с начала отсчета труб:

vT v< р 1-т, то.Р (1 ка ° . 11ол ° н, 20 По сигналам 7, и 7т, постУпающим на первый и второй входы блока

16 вычисления показателя осложненноса ти после поднятия i-й свечи, на выходе формируется сигнал m. величина р- 25 которого определяется так: тп;=1,0, если V V,;=0; (6) вход селектора 12 и далее при сигна 1" на его втором входе на второй в ход селектора 12 и первый вход блок

14 вычисления объема жидкости. Сигн

m,„ „ с выхода ключа 43 подается на восьмой вход блока 20 индикации, чт вызывает срабатывание индикатора 10

m и световую индикацию величины

mäÎï(фигi 5)

В ходе подъема свечи уровень про мывочной жидкости в скважине понижа ется, что вызывает ее автоматически долив. Сигнал с расходомера 4 через открытый ключ 42 поступает на первь вход блока 45 преобразования сигнал на выходе которого объем долитой жи кости V . представляется в удобной

3т . 1 для дальнейшей обработки цифровой форме. За время подъема первой све ее отвинчивания, установки в магази спуска незагруженного элеватора уро вень жидкости в результате долива восстанавливается, а на выходе блок

45 появляется сигнал, пропорциональ ный объему допитой после подъема пе вой свечи жидкости V

В начале цикла подъема второй свечи по сигналу "1" с второго выхода блока 21 Ч„ „ записывается в элементе

46 памяти и поступает аналогично опи- 30 санному на первый вход блока 14 вычисления объема жидкости, а сигнал на выходе блока 45 вновь обнуляется и начинается накапливание нового объема жидкости Ч, долитой в скважину постте подъема второй свечи. Блок 14

I осуществляет суммирование сигналов, поступающих на первый вход, после подъема i-й свечи в момент начала цикла подъема (i+1)-й свечи на выходе 40 блока 14 устанавливается сигнал, пропорциональный объему долитой с момента:начала суммирования жидкости:

V ;0+V +V +...+V ;=",,.V,. (3)

По сигналам с датчика 22 перемеще- 4 ния талевого блока и датчика 23 веса, поступающим на первый и второй входы блока 50 вычисления длины колонны (фиг.5), последний формирует на выходе сигнал, пропорциональный текущей р длине колонны 1,„ . В начале цикла подъема первой свечи 1 „,„ =L,„, запоминается в элементе 51 памяти, на

его выходе устанавливается сигнал

L =L,„ В ходе подъема сигнал

1„,„ подается на третий выход блока

18 вычисления длины труб и на первый вход элемента 52 вычитания, на второй вход которого подается сигнал с

Ч

m,--- - - — если 7 . 0 V ФО.

);т\ 9 тт

T.

Сигнал m. с выхода блока 16 подается на вторые входы элементов 39 и 40 сравнения и nepabN вход ключа

44. Сигнал m., с выхода ключа 44, открытого единичным сигналом на его ВТо ром входе, подается на седьмой вход блока 20 индикации, что вызывает срабатывание индикатора 101 m „„, и световую индикацию величины тп,, Элемент 40 сравнения проверяет условие тп; с 1,0, (7) при выполнении которого сигнал "1" с его выхода подается на пятый вход логического блока 21, на шестом выходе последнего устанавливается единичный сигнал и срабатывает индикатор 98 "Проявление".

Элемент 39 сравнения проверяет выполнение неравенства

m.

20 индикации, что вызывает срабатывание индикатора-сигнализатора 105, световую индикацию транспаранта Стоп

СПО! Внимание!" и звуковой сигнал.

Показатель осложненности m определяется как частное от деления двух

9 13284 объемов, каждый из которых есть интегральная величина, полученная в результате суммирования сигналов, поступающих с расходомера и датчика 22 перемещения талевого блока. С целью исключения влияния систематических погрешностей каналов измерения V и V, на точность определения величи ны ш интегрирование объемов промывочной жидкости и металла труб осуществ- 10 ляется на конечных интервалах длины колонны труб al задаваемых задатчиком 25. Элемент 53 сравнения (фиг.5) проверяет условие

1т (9) 15 при выполнении которого сигнал "1" с его выхода подается на первый вход элемента ИЛИ 57, а с выхода последнего — на первый вход элемента И 56, в момент начала цикла подъема следующей 20 свечи единичный сигнал приходит с выхода дифференцирующего элемента 55 на второй вход элемента И 56, что приводит к запуску одновибратора 54, вырабатывающего сигнал сброса, по 25 которому обнуляются выходы блоков 14 и 15, а в элементе 51 памяти запоминается новое значение длины колонны

Е „,л g (k — номер интервала длины 1 с начала подъема), 30

Дальнейшая работа устройства протекает аналогично описанному, объем поднятых с начала отсчета труб вычисляется согласно уравнению т." о,р 1т,1=1 с.р " кол. к 1ксл. ° В процессе подъема производится последовательная обработка труб различных участков бурильной колонны (фиг,1): четвертого (P=4), третьего (Р=З), второго (Р=2) и первого (Р=1).

Автоматическое определение погонного объема V обрабатываемых в данный момент времени труб выполняет коммутатор 11, на первый, второй, третий 45 и четвертый входы которого подаются сигналы Чо „, 7, Чо з и 7р соответ- . ственно с задатчиков 30 — 33 погонного объема (фиг.3) управляемый по пятому и шестому входам сигналами с первого и второго выходов блока 19 управления, на первый, второй и третий входы лоследнего подаются сигналы

1, 1 и 1 соответственно с задатчиков 34, 35 и 36. Сигналы 1„

1, 1 поступают (фиг.7) на вторые входы соответственно элементов

83, 84 и 85 сравнения, на первые входы которых подается сигнал 1 „,„ с

10 третьего выхода блока 18 вычисления длины труб (фиг,З). Элементы 83 — 85 осуществляют сравнение сигнала текущей длины колонны 1„,„ с сигналами раниц участков 1 1 > 1 > HBBpH мер элемент 84 сравнения проверяет выполнение условий

1 кол (11-1) (11-2) (11-3) при выполнении (11-1) сигнал "1" устанавливается на его первом выходе, при выполнении (11-2) — на втором, при выполнении (11-3) — на третьем. Аналогично работают элементы 83 и 85 сравнения. Сигналы с второго и третьего выходов элементов 83 — 85 подаются на первый и второй входы соответственно элементов ИЛИ 92 — 94, на выходах последних единичные сигналы устанавливаются в случае выполнения следующих условий (12-1) (12-2)

1- ко л 1- 3- л (12-3)

Сигналы с выходов элементов ИЛИ.

93 и 94 поступают на вторые входы элементов И 90 и 91 на первые входы которых поступают сигналы с первых выходов соответственно элементов 83 и 84 сравнения, В любой момент времени в ходе СПО сигнал "1" присутствует только на одном из входов шифратора

82: на первом входе — с выхода элемента ИЛИ 92, когда

1 „. 1, (Р=1); (13-1) на втором входе — с выхода элемента

И 90, когда

1- 1-кол - 1 - (Р=2); (13-2) ь на третьем входе — с выхода элемента

И 91, когда

1,, < 1 „.„ ° 1,, (Р=З); (13-3) на четвертом входе — с первого выхода элемента 85 сравнения, когда (Р=4). (13-4)

Шифратор 82 преобразует код "1" на входах Х вЂ ;Х-, в двоичный код на выходах У,, Y„ . Йа.первом У, и втором

Y„ 82 формируется двоичное чиспо, соответствующее номеру разряда входа (О-:3), на который подана "1", Сигналы с первого и второ= го выходов шифратора 82 подаются на первый и второй выходы блока 19 управления, а с них (фиг.3) — на пятый и шестой входы коммутатора 11. Так, при выполнении условия (13-3), например, т,е. при подъеме труб третьего участка колонны (Р=З), сигнал "1"

11 132849 установлен на третьем входе шифратора

82 (Х =1), при этом на его первом выходе "0" (У, =О), на втором — "1" (7„=1) .

Такая же комбинация сигналов уста5 навливается на управляющих входах коммутатора 11 (а, =О, а, =1), которая соответствует двоичному числу 10 =2„ .

Это приводит к подключению выхода коммутатора 11 к входу Х вЂ” pe eMy входу коммутатора 11 (фиг.3) и подаче на первый вход блока 15 вычисления объема труб сигнала V, =Ч

Работа комбинационной логической схемы, состоящей из элементов 83 — 85 сравнения, И 90 и 91, ИЛИ 92 — 94, шифратора 82 и коммутатора (мультиплексора) 11, может быть однозначно описана с помощью таблицы переключений (фиг.9).

В ходе подъема бурильной колонны. новый отсчет 1, блок 18 вычисления длины труб начинает не только в момент выполнения условия (9), но и в моменты перехода от участка труб од- 25 ного погонного объема к участку труб другого погонного объема.

При подъеме, например, .труб третьего участка колонны кодовая комбинация сигналов с выходов шифратора 82 30 (У„ =О, У„=1), поступившая на первые входы элементов 88 и 89 памяти, фиксируется в момент перехода на третий участок: на выходах элементов 88 .и

89 памяти запоминаются сигналы соответственно "0" и "1". Последние подаются на первые входы элементов 86 и

87 сравнения, на вторые входы которых поступают текущие сигналы с первого и второго выходов соответственно шиф- 40 ратора 82. Пока продолжается подъем труб третьего участка комбинация сигналов на выходах шифратора 82 не изменяется, при этом для напряжений на первом и втором входах элемента 86 4> сравнения выполняется условие U, =Б =

=U„ „, а для элемента 87 сравнения—

U,=U =U в результате на выходах элементов 86 и 87 сравнения установлены единичные сигналы, а на выходах элементов НЕ 96 и 97 — нулевые. В момент окончания подъема труб третьего участка (1,„61 ) и перехода к подьему труб второго участка сигналы на первом и втором выходах шифратора изменяются на "1" и "0" соответствен,но (Y =1, 7„ =О), При этом на входах элементов 86 и 87 сравнения условие

U,=U не выполняется, на их выходах

В момент начала цикла спуска (i+

+1)-й свечи с первого выхода логического блока 21 поступает управляющий сигнал на второй вход блока 7 и третьи входы коммутаторов 9 и 10, при этом сигнал с первого выхода блока

7, пропорциональный объему промывочной жидкости V ., вытесненной i-й свечой, поступает на выход коммутатора 9, далее — на второй выход селектора 12 и первый вход блока 14 вычисления объема жидкости, а сигнал с выхода задатчика 26 m д,„, поступает на выход коммутатора 10 и первые входы ключа 43 и элемента 39 сравнения.

После спуска i-й свечи на первый вход блока 26 вычисления показателя осложненности поступает сигнал, пропорциональный объему вытесненной с момента начала отсчета жидкости:

„=17 (14) объем жидкости, вытеснен- ной i-й свечой, где V

9 12 устанавливаются сигналы "0, а на выхоДах элементов НЕ 96 и 97 — сигналы

"1", которые поступают на первый и второй входы элемента ИЛИ 95, а сигнал "1" с выхода последнего — на третий выход блока 19 управления, четвертый вход блока 18 вычисления длины труб, а значит, (фиг,5) на второй вход элемента ИЛИ 57 и с его выхода на первый вход элемента И 56. В момент начала цикла подъема следующей свечи сигнал "1" поступает на второй вход. элемента И 56, что приводит к запуску одновибратора 54, вырабатывающего сигнал сброса, обнуляются выходы блоков 14 и 15, в элементе 51 памяти запоминается новое значение кроме этого, сигнал сброса с первого выхода блока 18 вычисления длины труб поступает на пятый вход блока 19 управления, а значит, на вторые входы элементов 88 и 89 памяти, в которых запоминается новая комбинация выходных сигналов шифратора

82, установившаяся до следующей смены погонного объема труб.

В процессе спуска бурильной колонны количество вытесняемой в желоб промывочной жидкости измеряется расходомером 5, сигнал с которого через открытый ключ 41 подается на первый вход блока 7 обработки сигналов расходомера, работающего аналогично блоку 8.

1328499!

f5

20 а на второй вход поступает сигнал„ пропорциональный обьему металла спущенных в скважину труб, ?;=V„=K.,„„-! „„;, (15) где ?, „ — длина спущенной колонны в момент начала отсчета k-го интервала длины ЛГ;

1 „; — текущая длина колонны после спуска i-й свечи.

По входным сигналам блок 16 формирует на выходе сигнал m,. Величины

1 ю. и ю,„,индицируются блоком 20 индикации, при выполнении условия (7) с седьмого выхода логического блока

21 подается сигнал на второй вход блока 20 индикации и срабатывает индикатор 99 "Поглощение", при выполнении условия ою,с (16) срабатывает индикатор-сигнализатор

105 "Стоп CI?0! Внимание!" и звучит сигнал, В процессе спуска бурильной колонны блок 18 вычисления длины труб, блок 19 управления и коммутатор 11 работают аналогично описанному.

При вынужденных простоях во время

СПО или бурения (с -:.рекращением циркуляции) наличие перетока промывочной жидкости на устье скважины ипи ее поглощения определяется блоками

7 и 8 обработки сигналов расходомеров. В случае отсутствия проявления и поглощения сигнал на первом входе элемента 46 памяти (фиг.4} не изменяется во времени, при этом на выходе элемента 47 сравнения устанавливается единичный сигнал, а на вторых вьг-"одах блоков 7 H 8 — сигналы "0".

При возникновении, например, поглощения на простаивающей скважине осуществляется автоматический долив промывочной жидкости, сигнал с расходомера 4 поступает на первый вход блока 8 и на его втором выходе устанавливается сигнал "1", поступающий на четвертый вход логического блока

21. Последнее вызывает появление на седьмом выходе блока 21 сигнала "1", по которому срабатывают индикатор 99

"Поглощение" блока 20 индикации, и появление единичных сигналов на его втором выходе с периодом их следования at. по каждому из которых с первого выхода блока 8 поступает сигнал

Vz -, пропорциональньп=r объему,цолитой

,1ь за предыдуший период at жидкости, Этот сигнал поступает на выход комму25

55 татора 9 и на первый вход селектора

12, так как единичный сигнал устанавливается в этом режиме на первом управляющем входе селектора, Блок 13 вычисления расхода жидкости по сигналу на втором входе V и сигналу х j поступающему на первый вход с àдатчика 24 интервала времени, формирует на выходе сигнал (17) который подается на пятый вход блока

20 индикации и индицируется на индикаторе 100 q „, а также на первый вход элемента 38 сравнения, на второй вход которого подается сигнал q

Аап. погл с задатчика 29 допустимого расхода при поглощении. При выполнении условия

Ч 7j Чдцг. погл

/ (18) на выходе элемента 38 сравнения устанавливается сигнал "1", который подается на шестой вход логического блока

21, что приводит к появлению. сигнала на девятом выходе последнего и срабатыванию индикатора-сигнализатора 104 Промыть с уменьшением плотности", При возникновении проявления в простаивающей скважине срабатывает индикатор 98 "Проявление", сигнал

7 снимается с первого выхода блока

Ъ.

7 обработки сигналов расходомера IIo управляющему сигналу с первого выхода логического блока 21, а вычисленное значение q; сравнивается с ц „ „ на элементе 37 сравнения. При выполнении условия Р (19) срабатывает индикатор-сигнализатор 03 "Закрыть превентор. Промыть с. увеличением плотности1".

Предлагаемое устройство позволяет работать с бурильной .колонной, в которой выделяется четыре участка труб или менее (фиг.1) . Однако оно может быть модернизировано и для работы с бурильной колонной, имеющей более сложную компановку. Для этого необходимо увеличить число задатчиков погонного объема, задатчиков границ участков колонны, увеличить число информационных и адресных входов третьего коммутатора-мультиплексора, увеличить число каналов сравнения в комбинационной логической схеме блока управления без изменения общей конфигурации устройства и отдельных блоков.

1328499

В устройстве производится автоматический ввод значений погонного объема обрабатываемых в ходе СПО труб, что способствует повышению точности

5 вычисления устройством величины показателя осложненности при спускоподьеме, а значит более точному и достоверному выявлению поглощений и проявлений в скважине, оператор-бурильщик освобождается от необходимости оперативного ручного ввода погонного объема труб в процессе СПО и связанного с этим прерывания технологического процесса спускоподъема. 15

Формула изобретения

1. Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций по 2р авт. св. Р 1270308, о т л и ч а,ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения начала проявления и выброса или поглощения в скважине и исключения необходимости ручного ввода данных в ходе спускоподъемных операций, оно снабжено блоком управления, третьим коммутатором, вторым, третьим и четвертым задатчиками погонного объема, первым, вторым 30 и третьим задатчиками границ участков колонны, причем выходы первого, второго и третьего задатчиков границ участков .колонны подключены соответственно к первому, второму и третьему З5 входам блока управления, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с третьим и первым выходами блока вычисления длины труб, третий выход — с четвертым входом блока 40 а вычисления длины труб, а первый и второй выходы соединены соответственно с пятым и шестым входами третьего коммутатора, к первому, второму, третьему и четвертому входам которого 45 подключены выходы соответственно первого, второго, третьего и четвертого задатчиков погонного объема, а выход третьего коммутатора подключен к первому входу блока вычисления объема труб.

2 ° 7CTpOHCTBO IIO п.1, о T JI H ч а ю щ е е с я тем, что блок управления включает шифратор, первый, второй, третий, четвеРтый и пятый элементы сравнения, первый и второй элементы памяти, первый и второй элементы И, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый и второй элементы НЕ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов сравнения объединены и являются четвертым входом блока, вторые входы являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока, вторые и третьи выходы первого, второго и третьего элементов сравнения соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ, лервые выходы подключены соответственно к первому входу первого элемента И, первому входу второго элемента И и четвертому входу шифратора, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого элемента ИЛИ, первого элемента И, второго элемента

И, первый выход шйфратора является первым выходом блока и подключен к . второму входу четвертого элемента сравнения и первому входу первого элемента памяти, второй выход шифратора является вторым выходом блока и соединен с вторым входом пятого элемента сравнения и первым входом второго элемента памяти, выход которого подключен к первому входу пятого элемента сравнения, второй вход является пятым входом блока и соединен с вторым входом первого элемента памяти, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента сравнения, выход которого через первый элемент HE соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом блока, второй вход подключен к выходу второго элемента НЕ, вход которого соединен с выходом пятого элемента сравнения, при этом выходы второго и третьего элементов ИЛИ подключены соответственно к второму входу первого элемента И и второму входу второго элемента И.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления длины труб, включающий блок вы числения длины колонны, элемент памяти, элемент вычитания, элемент сравнения, одновибратор, элемент дифференцирующий, элемент И, снабжен элементом ИЛИ, причем первый вход блока является первым входом блока вычисления длины колонны, второй вход которого является вторым входом блока и подключен к входу элемента дифференцирующего, выход которого соединен с

17 13 вторым входом элемента И, первый вход которого подключен к выходу элемента

ИЛИ, второй вход которого является четвертым входом блока, первый вход соединен с Выходом элемента сравнения ВтОрой ВхОд кОторого является третьим Входом блока, первый вход является вторым выходом блока и подключен к Выходу элемента вычитания, пер28499 вый вход которого является третьим выходом блока и соединен с выходом блока вычисления длины колонны и первым входом элемента памяти, выход ко5 торого подключен к второму входу элемента вычитания, второй вход является первым выходом блока и соединен через одновибратор с выходом элемента И.

Х

1328499

Фиг.5

)328499

132Р499 о о о о о о о о о

4 ч И с

Составитель А.Рыбаков

Техред Л,Сердюкова Корректор И.МУска

Редактор И.Николайчук

Заказ 3462/35 Тираж 532 Подписное

ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у . р л. П оектная 4

I в

3 ф о

„Й4 о сц о з СЪ с о

С Ф

1 и

М а

1

Н