Устройство для измерения глубины скважин в процессе бурения

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение точности измерения глубины скважины. Устройство содержит датчики 1-3 оборотов лебедки, веса на крюке и положения клиньев, блок 4 логики, блок 22 счетчиков, блок 25 коррекции. Блок 4 логики включает узел 5 ручного ввода информации, распределитель 6 импульсов, тригер 7 управления реверсом, элементы ИЛИ 14 и 15, элемент 16 задержки, ключ 17, элементы 18 и 20 совпадения, дешифратор 19 нуля. Блок 22 включает счетчики 23 и 24 "Над забоем" и "Глубина забоя". Для достижения цели устройство имеет второй узел 8 ручного ввода информации, триггер 10, элементы 9 и 21 сравнения, элементы И 11-13. При движении колонны вверх триггер 7 устанавливается в единичное состояние, при движении вниз - сбрасывается. Выходные сигналы триггера 7 управляют реверсом счетчиков устройства. Импульсы счета глубины с датчика 1 через ключ 17 и блок 25 коррекции поступают на счетные входы счетчиков 23 и 24. Ключ 17 запрещает счет импульсов при срабатывании элементов 11-13. Срабатывание последних исключает ошибочный подсчет глубины при неподвижной колонне и проскальзываниях. В узле 8 устанавливается пороговое значение веса, равное весу натянутой талевой системы и крюка. Устройство предотвращает аварийные ситуации и сокращает время на проведение спуско-подъемных операций. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

<е80<в 16 а 5

;.1 Е 21 В 47/04

ОПИСРНИЕ И30БР ",:=".—.-1ИР

У л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHAM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4616784/24-03 (22) 06.12.88 (46) 23.12.90. Бюл. Р 4? (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) В.Ш.Дубинский, В.И.Дудников, В.П.Ильин, М.Г.Лугуманов, Г.Н.Тихомиров и В,А.Марков .,Д53) 622.241 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 785470, кл. E 21 В 47/04, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение точности измерения глубины скважины. Устройство содержит датчики 1 - 3 оборотов лебедки, веса на крюке и положения клиньев, блок 4 логики, блок 22 счетчиков, блок 25 коррекции, Блок 4 логики включает узел 5 ручного ввода .информации, распределитель 6 импульсов, триггер 7 управления реверсом, элементы ИЛИ 14 и 15, элемент 16 задержки, ключ 17, элементы 18 и.20 совпадания, дегмфретор 19 нуля. Блок 22 включает счетчики 23 и 2) "Над забоем и Глубина забоя". Для достикения цели устройство имеет второй узел 8 ручного ввода информации, триггер 10, элементы 9 и 21 сравнения, элементы И 11 — 13. При движении колонны. вверх триггер 7 устанавливается в единичное состояние, при движении вниз сбрасывается. Выходные сигналы "ðèããåðà 7 управляют реверсом счетчиков устройства. Импульсы счета глубины с датчика 1 через ключ 17 и блок 25 коррекции поступают на счетные входы счетчиков 23 и

24. Ключ 17 запрещает счет импульсов при срабатывании элементов 11 — 13.

Срабатывание последних исключает ошибочный подсчет глубины при неподвижной колонне и проскальзываниях.

В узле 8 устанавливается пороговое значение веса, равное весу натянутой талевой системы и крюка. Устройство . предотвращает аварийные ситуации и сокращает время на проведение спускоподъемных операции. 1 ил. 1 табл.

1615350

55 выход счетчика 35 импульсов через вторую панель 36 набора кода соединен с входом второго шифратора 34, выходы которого подключены к вторым входам элементов И 33.

Устройство работает следующим образом.

Во время операции "Бурение" сигналы с датчика 1 оборотов лебедки в виде последовательности импульсов поступают в блок 4 логики через узел

5 ручного ввода информации на распределитель 6 импульсов, который распределяет импульсы датчика 1 оборотов лебедки по каналам в зависимости от направления его вращения. Импульсы, поступающие с распределителя 6 .импульсов на элемент ИЛИ 14, преобразуются в счетные импульсы, а импульсы, поступающие на триггер 7, — в сигналы, с помощью которых производится управление реверсом счетчиков устройства. При движении колонны вверх уровень логической "1" появляется на первом выходе триггера 7, а если колонна движется вниз — на втором выходе.

Счетные импульсы проходят через элемент ИЛИ 14 блок 16 задержки, поступают на ключ 17 и на счетный вход счетчика 26 блока 25 коррекции. йтюч,17 пропускает импульсы при наличии разрешения с элемента ИЛИ 15.

Это разрешение выдается при поступлении хотя бы на один вход элемента

ИЛИ 15 сигнала с уровнем логической

"1". Разрешающие сигналы поступают с элементов И 11 — 13, которые реализуют алгоритм работы ключа 17.

В предлагаемом устройстве ключ 17 разрешает счет витков каната, а также глубины забоя К и высоты подъема инструмента над забоем Н только в том случае, если колонна движется, а в случае, когда двигается только талевая система с крюком, а колонна неподвижна, счет блокируется.

Случаи, когда в процессе бурения возможно перемещение колонны, сведены в таблицу.

Пусть триггер 7 реверса указывает направление движения колонны вниз, клинья отжаты, а долото находится в скважине ниже уровня роторного стола (т.е., долото погружено в скважину и, соответственно, Н < > < Н э. Данная комбинация условий предполагает воз5

1С

45 можность движеки колонны, так как иной ситуации, кроме как колонна висит на крюке и движется в.1есте с ним, при такой комбинации быть не может.

Этот случай реализован на третьем элементе И 13, на первый вход которого поступает cêãíàë логической "1" с второго выхода триггера 7 управления реверсом а на второй вход поступает сигнал с второго элемента 21 сравнения, на выходе которого сигнал соответствует уровню логической если Н> > (Н и уровню логического

"0", если показание счетчика над забоем больше глубины забоя. На третий вход элемента И 13 сигнал поступает с первого выхода триггера 10 положения клиньев. Таким образом, при выполнении указанных условий на выходе третьего элемента И 13 появляется уровень логической "1" и .ключ 17 через элемент щд; 15 открывается, разрешая счет.

Если триггер 7 управления реверсом дает направление движения колонны вниз, а клинья посажены, то счет перемещения колонны ведется до тех пор, пока вес на крюке И не станет. меньше некоторого порогового значения

M+ которое равно весу натянутой талевой системы и крюка. Данные условия проверяются на втором элементе

И 12., на выходе которого появляется уровень логической единицы только в том случае, если V ) V . триггер 7 реверса указывает направление движения колонны вниз, а клинья зажаты, т.е. с второго выхода триггера 10. положения клиньев поступает сигнал логической единицы.

При движении колонны вверх, т.е. когда уровень логической "1" появляется на первом выходе триггера 7 реверса, разрешение на счет перемещения колонны дается только в случае, когда Ы кр ) Б независимо от положения клиньев. Разрешение счета при зажатых клиньях объясняется тем, что перед отжатием клиньев для их расклиИивания колонну обычно подают несколько вверх, а это в свою очередь приводит к некоторому проскальзыванию колонны вверх при зажатых клиньях.

Данный случай реализован на первом элементе И 11, на входы которого поступают сигналы с первого элемента

9 сравнения и с первого выхода тригI cpa 7 реверса. При появлении уровня 1615350 логической "1 " на выходе первого элемента И 11 на ключ 17 через второй элемент ИЛИ 15 поступает сигнал, раз— . решающий счет.

Пороговое значение веса на крюке !

Мо при посадке и снятии с клиньев, .выбрано одинаковым, что обеспечивает ! ! точность моментов блокировки счета перемещения колонны. 10

Счетчик 26 блока коррекции 25 ! ! производит непрерывньп| счет витков каната на барабане буровой лебедки. ,,С этого счетчика поступают сигналы ! через первую панель 28 на первый шяф; ратор 32, Последний имеет пять выхо-! дов (по максимальному числу слоев каната на барабане буровой лебедки). В зависимости or номера слоя витков каната на соответствующем выходе шиф- 20 ратора 32 появляется сигнал, который поступает на вход соответствующего элемента И 30.

Пройдя ключ 17, счетные импульсы поступают на формирователь 30 импуль- 25 сов блока 25 коррекции. Передние фрон. ты сформированных импульсов производят набор счетчика 35 и через формирователь 38 импульсов считываются счетчиком 25, а задние фронты подклю" 30 чают выход генератора 2/ через ключтриггер 29 на счетные входы счетчиков 35 | 37.

Накопление дробных импульсов -, åèepa*opa 27 на указанных счетчиках происходит до определенного числа и| — п, соответствующего номеру слоя витков каната на барабане лебедки.

В момент, когда число импульсов на счетчике 35 соответствует номеру слоя, на соответствующем выходе шифратора 34 тоже появляется сигнал.

Пря совпадении сигналов шифраторов

32 и 34 с соответствующего элемента

И 33 через элемент ИЛИ 31 на ключтриггер 29 поступает разрешение на переключение, Кгаоч-триггер 29 прерывает подачу дробных импульсов с ге=нератора 27 на входы счетчиков 35 и

37„ С приходом каждого счетного ям50 пульса происходит сброс счетчика 35 с госледующим запуском счетчиков 35

37 о

i".кям образом, на счетчике 3» пр;. ».:.ходят накопление дробных им1 у :;- ьсо» г нератора 27 до величины целого с послед.:..юпрм суммированием . его в блоке 22 счетчиков через форми= рователь импульсов 38. Зтот импульс является корректирующим.

Суммирование счетных импульсов счетчиком 24 возможно только при наличии разрешения, которое поступает с элемента 20 при совпадении сигналов с триггера 7 управления реверсом и с дешифратора 19 нуля. Последний вь|цает сигнал при наличии контакта бурового инструмента с забоем (счетчик 23 показывает "0000").

При движении инструмента вверх управляющий сигнал триггера 7 управления реверсом переключает счетчик

23 на суммярованне, а показания счетчика 24 "Глубина забоя" при этом не изменяются. При этом показания счетчика 23 увеличиваются до тех пор ! пока долото и часть колонны находятся в скважине, по, как только долото поднимается выне у-ровня роторного стола., т.е. Н ||. Н, на вьглоде второго элемента 21 сравнения появляется нулевой уровень, который через третий элемент И 13 запрещает дальнейший счет.. При движении инструмента вниз совпадение происходит на элементе 18, а счетчик 23 переключается на вычитание.

Таким образом, пря наличия KOH такта бурового инструмента с забоем счетные импульсы считываются счетчиком 24 "Глубина забоя", а при отсутствии контакта — счетчиком 23 "Над забоем", причем отсчет показаний глу— бины скважины и положения инструмента относительно забоя производится в метрах.

Узел 5 ручного ввода информации предназначен для первичной установки счетчиков 23> 24 и 26. Панели 28 и

36 служат для внесения поправок пря применении различных типов лебедок и при измерении диаметра каната талевой системы.

Снабжение. устройства тремя дополнительными блокировочными элементамя

11 — 13 позволяет значительно повысить точность измерения глубинь| скважин, в особенности положения ||нструмента при спуско--подъемных операциях, так как имеющийся в устройстве блок 4 логики позволяет практически распознавать все ситуации,, связанные с движением инструмента и полностью исключает счет при холостых пробегах крюка.

Точное измерение положения инструмента при спуско-.подъемных операциях

1615350

Направление движения Вниз Вниз Вверх колонны

Положение клиньев Зажаты Отжаты

Вес на крюке 4р "о

1 о

Кр

Соотношение показаний счетчиков н.y+ 3 поможет предотвратить аварийные ситуации и сократить время на проведение спуска-подъема.

Формула изобретения

Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержа— щее датчики оборотов лебедки, веса на крюке и положения клиньев, блок логики, включающий первый узел ручного ввода информации, распределитель импульсов, триггер управления реверсом, первый и второй элементы ИЛИ, ключ, первый и второй элементы совпадения, дешифратор нуля и блок за— держки, блок счетчиков, включающий реверсивный счетчик "Над забоем" и счет чик "Глубина забоя", блок коррекции, 20 при этом датчик оборотов лебедки через первый узел ручного ввода информации соединен с входом распределителя импульсов, первый выход которого подключен к первому входу триггера управ- 25 ления реверсом и первому входу первого элемента ИЛИ. второй выход соединен с вторым входом триггера управления реверсом и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход .которого подключен через блок задержки к первому выходу блока логики и первому входу ключа, выход которого соединен с вторым выходом блока логики, второй вход подключен к выходу второго эле35 мента ИЛИ, первый выход триггера управления реверсом соединен с третьим выходом блока логики, второй выход подключен к четвертому выходу блока логики и первым входам первого и вто- 4 рого элементов совпадени», вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора нуля, вход которого подключен к вхОду блОка лОГики а Вы» 45 ходы первого и второго элементов совпадения соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока логи. ки, причем первый, второй и третий выходы блока логики соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами блока коррекции, выход которого подключен к первым входам реверсивного счетчика "Над забоем" и счетчика "Глубина забоя", вторые входы которых соответственно соединены с пятым и шестым выходами блока логики, вход которого подключен к первому выходу реверсивного счетчика "Над забоем", р т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено триггером, первым, вторым и третьим элементами И, вторым узлом ручного ввода информации, первым и вторым элементами сравнения, причем первый и второй выходы датчика положения клиньев соединены с установочными входами триггера, первый выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И, второй выход соединен с вторым входом второго элемента И, выход датчика веса на крюке подключен к пер-. вому входу первого элемента сравнения,, второй вход которого соединен с выходом второго узла ручного ввода информации, выход подключен к первому входу второго элемента И и второму входу первого элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом триггера управления реверсом, выход подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И третий вход подключен к выходу третьего элемента И, первый вход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым выходом триггера управления реверсом, второй вход подключен к выходу второго элемента сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом счетчика "Глубина забоя" и вто- . рым выходом реверсивного счетчика

"Над забоем". !