Устройство для обнаружения аварийных ситуаций при бурении скважин
Союз Советски)(Социалистически)(Реса)ублик (ii! 713978
К АВХОРГ (ОМУ СГ;,.::.Р,Е=,-, - Д, Д;У
1 (6f ) ДО(1ОЛН))ТСЛ>>т)ОС 1(апт т.т>п ч т>у
1 (1
t (5) ) M. Кл.
Е 21 В гЗ/00
Е 21 В 45/00 (22) Заявлено 09.10.74 (21)i 05б 14@2)2 Оч
C lIPHCOi q I(Hei((C(Я а явит>
ГОщзщ)стнаннБЙ е(бмнтнт
Опубликовано 05.0?.с0 гтг()плетен, Мо 5 (53) Д (622 24
1 (.0В (0ЗЗ.8) т)ата опубяиновани;=! О1тттгат Ея 05.02 80
60 делан н306ретеннЙ
Н ОТКЕ>ИТНЙ
В. А. Мяау(), И. Н. Новlн(, С. О, ГЗЛОттг)тт1 ц Л Е . Я рус В (72) Автори изобретения (7I) Заявитель
ИНСтИтут ТЕХ>)Г>ВСКОЙ КИНЕр -. -.---. а,-i p: —,-Ор)-; - .-. ССр (54) УСП)01)СТЬС ПЛЯ QE! ..,1,:;ГI-I-l)т, ;;,у=И1;,Ещ
СИрУАЦ(ИЙ ПГИ ГУТ>ЕтяИЕИ1 СКВР3- =;т)1Н
Изобретение относится к технике ко проля режимов бурс!ml> в частности к устро..:ттстваь(,;тя определения аварийных ситуаций прц буе) )тин скважин.
Известно устройство для обнаг)у);(еепгя HBBрийных ситуаций при бурении скважц)- .. ЕпслючаЮЩЕЕ Дат>НЕК ВЕСа И ДатЧИК МЕХаЕП1>ЕС=-.О(1 СКОРОСтп, ПОДКЛЮЧЕННЫЕ ЧЕРЕЗ СООТВЕТСТВУЕСЕТ)ЦЕ пороговые схемы к логическому блоку, блок индикации; блок коррекепп(ц блок зада т-:я по-.
РОГа, BbIXO))bt KOTOPOI О-CoegHHCH»(CO «),OgG I)I
ПОРОГОВЫХ СХСМ.
Недостатком известного устройства яB)iÿeòc)I то, что оно может выявлять только одну ава)5 рийную ситуацию — обрыв бурильпоц 1(олоепты, а использование только дВух датч)ЕСQD — Веса на крюке и механической скорости — не позволяет достигать высокой достоверности сбнаружения указанной аварийной ситугееиц.
lQ
Целью изобрете)пея является ловы)пение достоверности вьтявлееп(я обрыва бурильной Ko3IoIIHbi и обеспечения выявления промыва бурильной к оно)пь).
Гт." (гаВЛСН ал - Cëb ДОСтлтаЕтСЯ ТЕМ ЧтО УСтС!(J6">> >1io П, Тттт>" ОГт паВчЕ)1>ЕЯ Hipo>ЕЕ>lн()Ч"
Л ., ОСТ)li. па! Вт>КО(()т)т)МЕЕЕТа На СТОЛЕ POTO
1" i.> ) !i L ГО" т>тт(пт п ЕМВ>>)т1 ЧРЦ >ТО>"1 ВЫо).- .-.,)а-. иков чс.)ез соответству)счцце пороговые ..т Ii-:>T>C» -<т =:;b —, >я -.,уОт(1>т>1 пО> Еттiеe>
-,":)т(с тег:1, чтс блок коррекенгц выполнен и !>! .n-цi!ec; о» с ее;b> ИЛИ первый и Вто
po:i Bbi. (o3(3>1 KoToi3о! о 11одклтют(еееы I(o BxoT(GM счсттг(1еса соответственно >терез генератОр имп3>ль
COB и Ц(11)ЕЕ)то)3> а I>CPB)1Й> ВТОРОЙ И ТРСТЦЙ ВЫ
X0!::,.. т:- .т=тт(ЦКР и- — " -">Ч- Hbl К COOTBCTC I)3>IO!IIHÌ
Л-;>Г:" —; С; )>М СХС;;)а:, Н.,:. (>тиг. ) цзоб-.,аж:.;;, (Ь3>нк)д(ональная схе,сТро. ;От:-:;.; е :а ф::;, приведена одна из
Во--,то;;тп,тх (!). т-.(гт-т;(натгьцы с схем логического ; —, ",Д,--:„-,(т Д-, :тт,—.,-т ПСЕ(ЕЦ)(Я аЩЦ1111ЫХ СИ.
Т" c) ":: >!PI i. ",Pei:тт СЕ li!
45 си«гнал«а на входе генератора !6. В противном случае, когда на вход генератора 16 сигнал ие поступает, Iia выходе инвертора 17 выделится импул«с, ко-орый установит счетчик 18 в нулевое состоя«ие. Это сделано для того, чтобы «з
«сключить цоялление на блоке 11 индикации слплглоз аварийных ситуаций при кратковреме«п«ьг случайных изменениях контролируемых параметров.
3 71397 сов, датчик 4 момента на столе ротора, цороговые схемы 5, 6, 7, 8, блок 9 задания порогов, логический блок 10, блок 11 индикации, Устройство содержит также блок коррекщти, вьгполненный в виде логических схем Vi 12,13, 14, схемы ИЛИ 15, генератора 16 импульсов
:.с внешним запуском, инвертора 17, счетчика
18. На схеме обозначены: 19 — входная клем.ма задания порога механической скорости, 20 — входная клемма задания веса на крюке, 1о
21 — входная клемма задишя давлеши промы« вочной жидкости на выкиде насосов, 22 — входная клемма для задания крутящего момента холостого вращения бурильной колонны, 23—
26 — входы, а 27 — 29 — выходы логического блока 10.
Датчики 1, 2, 3, 4 подключены соответственно ко входам пороговых схем 5, 6, 7, 8. Второй вход пороговой схемы 5 соединен со входной клеммой 19 задашя порога, а вторые вхо- 20 ды пороговых схем б, 7, 8 подключены через блок 9 задания порогов к входным клеммам
20 — 22. Выходы пороговых схем 5, 6, 7, 8 подключены ко входам логического блока 10, три выхода которого связаны с первыми входа- ми схем И 12, 13, 14 и со входамл cxe ÷û
ИЛИ 15. Выход схемы ИЛИ 15 соединен со входами генератора 16 и инвертора 17. Генератор 16 связан со счетным входом счетчика 18, а инвсртор 17 — co входом установки счет«п«- «« ка 18 в нулевое состояние. Выход счетчика
18 связан со вторыми входами схем И 12., 13, 14, выходы которых соединены со входамн блока 11 индикации, Логический блок (см. фиг. 2) включает ло- 35 гнческие схемы ИЛИ 30, 31, 32 и логические схемы И 33 — 42.
Устройство работает следующим образом.
Сигналы с датчиков 1, .2„3„; поступают на входы пороговых схем 5, 6, 7, 8. Пороговая схема 5 срабатьгвает при снижещп т."-кущей механической скорости бурения ниже порогового уровня, поступающего с входной клеммы
1 - (т <= п)
Сигналы, снимаемые с входных клемм 20, 21, 22, умножаются в блоке 9 задания горогов на coîTI3åòcòâóHIùèå коэффициенты и поступают на входы установки порогов срабатывания схем
6, 7, 8. Схема 6 срабатывает, когда текущее значение веса на крюке (т К1 э .де K < 1 — коэффициент, зависящий от точности работы регулятора веса на крюке; — вес, заданный бурильщиком ь (этот сигнал снимается с клеммы 20).
8 4
Схема 7 срабатывает„когда текущее значение давления на вьгкиде насосов т 1 2 где К < 1 — коэффициент, зависящий от неравномерности работы буровых насосов;
Рэ — давление, заданное в начале рейса (сигнал, пропорциональный Рэ, снимается с клеммы 21).
Схема 8 срабатьвает, когда текущее значение момента на столе ротора
« "1т 1<э мэ. где Кэ — коэфф щиент, зависящий от неравномерности крутящего момента (Кэ< 1)
Мэ — мо«мент холостого вращения бурильной колонны (до задания нагрузки на долото). Сигнал, порпорциональный Мэ, снимается с клеммы 22.
Сигналы со схем 5, 6„7, 8 поступают в лопгческий блок 10. В случае возникновения любой из следующих аварийных ситуаций: обрыв утяжеленных бурилыгых труб (УБТ) или растянутой части бурильной колонны, промыв бурильной колонны, — на выходах 27, 28, 29 логического блока 10 соответственно появится сип«ал, поступающий на первый вход одной из схем И 12, 13, 14 и на один иэ входов схемы ИЛИ 15, На выходе схемы ИЛИ
15 выделится сигнал, запускающий генератор
16. Импульсы с генератора 16 поступят на счетчик 18. «1ереэ определенный промежуток времени tä, зависящий от частоты следования импугл«>сов генератора 16 и числа разрядов счетщка !8, на выходе последнего появится сигнал переполнения, который поступит на вторые входы схем И 12, 13, 14. При этом та схема
И, на первый вход которой поступает сигнал, выработанный в логическом блоке 10, пропустит сигнал со счетчика 18 па блок 11 индикации, фпксируюьций тот или иной вид аварийной ситуац«щ.
PaGoTa логического блока 10 определяется
cJlc « :I0IIieÉ таблицей состояний.
713978
Лавление на выкиде
HBCOCOB
Рг
Вес на крюке, Вид аварийной ситуации
МеханичесМомент на столе ротора, М кая скорос бурения, Ч
Обрыв УБТ
0 (выход 27 логического блока 10) 0
Обрыв растянутой части бурильной колонны
Промыв (выход 29 логического блока 10) (выход 28 логического 0 блока 10)
Единицами в таблице обозначены изменения контролируемого параметра, превышающие пороговые уровни схем 5, 6, 7, 8, а нулями— состояния, при которых контролируемые параметры не превышают пороговые уровни схем
5, 6, 7, 8.
Таким образом, на входы 23 — 26 блока
10 поступают определенные сочетания нулей
45 и единиц, обозначенные в двенадцати строках таблицы. Основными признаками обрыва УБТ являются состояния контролируемых парамет-. ров, обозначенные в первой строке таблицы, а признаками обрыва растянутой части буриль50 ной колонны — состояния. обозначенные в пятой строке таблицы. Дополнительные сочетания этих признаков (строки 2 — 4 и 6 — 11) введены для повышения надежности работы устройства при наличии искажений, а также характеризуют
55 возникновение соответствующих аварийных ситуаций.
Зля определения промыва тела бурильной трубы или замкового соединения имеется комбинация признаков, обозначенная в двенадцатой строке таблицы.
Техническая реализация логического блока
10, вырабатывающего нэ выходах 27 — 29 сигналы при соответствующих комбинациях на входах 23 — 26 нулей (отсутствие сигнала) и единиц (наличие сигнала), определяемых приведен. ной таблицей состоянйй (таблицей истинности), может быть различной (см. фиг. 2).
Введение новых злементов выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, поскольку оно позволяет определять дополнительную аварийную ситуацию — промыв тела или замковых соединений бурильных труб, Выявление обрыва и промква в предлагаемом устройстве производится с более высокой степенью достоверности.
Формула изобретения
1. Устройство для обнаружения аварийных ситуаций при бурении скважин включает
713978
1= датчик веса и датчик механической скорости, подключенные через соответствующие пороговые схемы к логическому блоку, блок индикации, блок коррекции и блок задаем пороra, выходы которого соединены со входамл пороговых схем, о т л и ч а ю п1 е е с я тем, что, с целью повьппения достоверности выявления обрыва:бурильной колонны и обес. печения выявления промыва бурильной колонны, оно снабжено датчиком давления промывочной жидкости, датчиком момента на столе ротора и двумя пороговыми схемами, при этом выходы датчиков через соответствую1цие пороговые схемы подключены ко входаг< логического блока, выход которого подключен через блок коррекции к блоку индика.ции.
2. Устройство по п.1, о т л и -: а ю ьц е е с я тем, что блок коррекции выполнен в виде логической схемы ИЛИ, первый и второй выходы которого подключены ко входам счет яка соответственно через генератор импульсов и инвертор, а первый, второй и третий выходы счетчика подключены к соответствуюшлм логическим схемам И.
713978
Составитель Н. Чижикова
Техред .Н.Ковалева Корректор Ю. Макаренко
Редактор Н. Богатова
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 9236 /24 Тираж 626 Подлис кое
ЯНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
