Устройство для предупреждения прихватов бурового инструмента

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республик ф%

t г (61) Дополнительное к ввт. свид-ay— (22) Заявлено Об.04.81 (21) 32б5906/22-03 (51) Я, Кд.з

Е 21 В 23/00 с присоединением заявки Hо (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 071182. Бюллетень Мо 41 (53) ДК б22.248 (088. 8) Дата опубликования описания 07. 11 .82

М.З .Кравец, В.П.Миронов, Э .Л.Рожанский и А.П.Страдымов (72) Авторы изобретения т -- . Щнг.; .

6 f5Jlgi; .;,, 1

1 л-

I ц

Куйбышевский политехнический инсти т (7t) Заявитель им. В.В. Куй быше ва (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИ Я ПРИХВАТОВ

БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к контролю и управлению процессом бурения скважин и может быть использовано для контроля и предотвращения прихватов бурового инструмента во время спуско-подъемных операций.

Известно устройство для предотвращения прихватов бурового инструмента, содержащее датчик веса, нульорган управления реверсом, блок уставки порога, пороговый элемент, преобразователь код-аналог, нульорган аварийного сигнала, ключ, реварсивный счетчик, исполнительный элемент, генератор и блок сигнализации,. позволяющее контролировать затяжки инструмента при подъеме (1}.

Недостатком данного устройства является то, что предупреждение прихватов возможно лишь для операции подъема и только при резком возрастании веса на крюке, хотя прихваты, .вызванные плохой очисткой забоя от шлама, характеризуются медленным нарастанием веса на крюке, что не определяется данным устройством.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению и достигаемому эффекту является устройство предупреждения прихватов бурового инструмента, содержащее датчик веса, соединенный через первую схему совпадения с входом блока вычитания, блок веса, корректор, выход которого связан через блок веса, вычитатель и коммутатор с переключателем, а вход — с выходом датчика веса, блок управления, соединенный первый выходом с входом блока веса и вычитателя, а вторым — с входом инвертора, триггера и второй схемы совпадения и схему ИЛИ, выход которой связан с исполнительным механизмом через переключатель, триггер, вторую схему совпадения и блок индикации (2j.

Недостатками данного устройства являются наличие ручных операций переключение Спуск-подъем и подключение коммутатора к младшим разрядам вычитателя, а также низкая достоверность распознавания прихватов,так как с изменением длины колонны допустимая величина сил сопротив25 ления изменяется, что равносильно адаптивному подключению коммутатора к нужному разряду вычитателя и в данном устройстве не производится.

Цель изобретения — пончшение дос-, товерности распознавания прихватов

972037

60 и исключение ручных операций .при ра- боте устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком сравнения, блоком вычисления уставки, датчиком направления движения инст- 5 румента, и датчиком длины колонны, причем выход блока сравнения связан с блоком индикации, а его первый вход соединен со вторым входом блока сравнения, датчик направления 10 движения соединен с первым входом блока вычисления уставки, а датчик длины колонны соединен со вторым входом блока вычисления уставки.

На чертеже представлена структур- 15 ная схема устройства.

Устройство содержит датчик веса 1, соединенный с первым входом схемы совпадения 2, выход которой связан с вторым входом блока вычитания 3 и первым входом блока веса 4, а выход „датчика веса соединен с входом корректора 5. Второй вход схем совпадения 2 соединен с вторым выходом блока управления б, первый вход которого связан соответственно с первым входом блока вычитания 3 и вторым входом блока веса 4 ° Выход блока веса 4 соединен с третьим входом блока вычитаний 3, выход которого 30 связан с первым входом блока сравнения 8. Второй вход Ьтока сравнения 8 связан с выходом блока вычисления уставки 10, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом датчика направления движения 7 и выходом датчика длины колонны 9. Выход блока сравнения 8 связан с первым входом блока индикации 11, выход которого соединен с входом исполнительного механизма 12. Выход корректора 5 связан с вторым входом блока индикации 11 и третьим входом блока веса 4.

Устройство работает следующим образом.

От датчика веса 1 на вход схемы совпадения 2 поступает сигнал, частота которого пропорциональна весу бурового инструмента. На второй вход схемы совпадения 2 от блока управления 6 подаются импульсы калиброванной длительности,(временные ворота ). Перед началом работы устройства инструмент приподнимается на забое по команде оператора в блок веса 4 с датчика веса 1 через схему совпадения 2 вносится информация о полном весе бурового инструмента. По окончании временных ворот по команде с блока управления б информация об исходном весе переносится с блока веса 4 в блок вычитания 3 ° В течение следующего импульса временных ворот из 65 величины исходно ro веса, з ан е сен н ого в блок вычитания 3, вычитается информация о текущем весе бурового инструмента, поступающая на вход блока вычитания 3 от датчика 1 через схему совпадения 2. Одновременно сигнал о текущем весе записывается в блок веса 4. По окончании временных ворот сигналом с блока управления 6 иэ блока вычитания 3 выводится информация о величине разности между исходным и текущим весом бурового инструмента и в него вновь вводится информация с блока веса 4. Далее цикл работы устройства повторяется.

Разность исходного и текущего веса бурового инструмента поступает на первый вход блока сравнения 8, на второй вход которого подается значение уставки с блока вычисления уставки 10. Значение уставки G в блоке вычисления уставки вырабатывается адаптивно в соответствии с направлением движения колонны, сигнал о котором формируется в датчике направления движения 7 и длине колонны с датчика длины колонны 9 по следующим формулам.

При спуске G y = „q (L + Г э,) . При подъеме G „= — V>g (L — 1 qg ), где

L — длина колонйы на начало спуска

{подъема) свечи; 8 8 — длина свечи;

Ч 1, Ч - допустившие значения коэффициентов сопротивления движения колонны для спуска и подъема соответственно; q — средний вес колонны труб с учетом замков.

Если знак разности между разностью исходного и текущего веса с блоком вычитателя 3 и уставкой с блока уставки 10 отрицателен, то блок сравнения 8 вырабатывает аварийный сигнал Затяжка или Посадка на блок индикации 11 и через него на исполнительный механизм 12 ° Если знак разности положителен, то это означает, что силы сопротивления не превышают допустимое значение и аварийный сигнал не вырабатывается.

Корректор 5 служит для корректировки исходного веса в пропускоподъемных операциях и блокировки исполнительного механизма 12 и блока индикации 11 при полной загрузке талевой системы. При постановке колонны на элеватор сигнал с датчика 1 резко изменяется и становится ниже заданного в корректоре 5 значения. При этом последний .выдает сигнал на блок индикации 11 и блок веса 4. Этим сигналом блокируется блок индикации 11 и исполнительный механизм 12,а в блоке веса 4 осуществляется корректировка исходного веса, ранее записанного в него, на величину отвинченной или навин972037

Формула изобретения

Составитель И.Карбачинская

Редактор И.Митровка ТехредЛ.Пекарь Корректор В.Прохненко

Заказ 8500/17 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ченной свечи с учетом знака веса последней. При снятии колонны с элеватора снимается запрет с блока индикации 11 и исполнительного механизма 12.

Устройство позволяет повысить достоверность распознавания момента наступления затяжек и посадок бурового инструмента, что обеспечивает надежное предупреждение полного прихвата колонны бурильных труб и позволяет сократить затраты времени и материальных средств на непроизводительные расходы, связанные с ликви1дацией аварийных ситуаций.

Устройство для предупреждения прихватов бурового инструмента, содержащее датчик веса, соединенный с входом блока коррекции и с первым входом блока совпадения, блок управления, первый выход которого соединен с первым входом блока вычитания и со вторым входом блока веса а второй выход - co вторым входом блока совпадения, выход которого связан с первым входом блока веса и со вторым входом блока вычитания, выход блока веса связан с третьим входом блока вычитания, блок коррекции соединен с третьим входом блока

5 веса и со вторым входом блока индукции, выход котооого соединен с испытательным механизмом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с.целью повыаения достоверности распознавания прихватов инструмента, оно снаб о жено блоком сравнения, блоком вычисления установки, датчиком направления движения инструмента и датчиком длины колонны, причем выход блока сравнения связан с блоком индикации, а

15 его первый вход соединен с выходом блока вычитания, выход блока вычисления уставки соединен со вторым входом блока сравнения, датчик направления движения соединен с первым

2п входом блока вычисления уставки, а датчик длины колонны соединен со вторым входом блока вычисления уставки.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 544746, кл. Е 21 В 23/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 721517, кл. Е 21 В 23/00, 1977 (прототип).