Устройство для обнаружения аварийных ситуаций при бурении скважин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ,АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН , содержащее датчик механической скорости, датчик давления промывочной жидкости на выкиде насосов, датчик момента, подключенные через дв пороговые схемы к логическсяиу блоку, выход которого соединен через блок коррекции с блоком индикации , блок задания порогов, вы ход которого связан с входами двух пороговых схем, и четыре логических элемента И,отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности обнаружения аварийных ситуаций и расширения области применения, оно снабжено датчиком расхода, четырьмя дополнительными пороговыми схемами, выходы которых соединены с логическим блоком , при этом датчик давления связан с одной из дополнительных пороговых схем, датчик расхода подключен к двумя другим дополнительным пороговым схемам, а датчик момента подключен к четвертой дополнительной пороговой схеме, и блок задания порогов соединен с четырьмя дополнительными пороговыми схемами , причем выходы логического блока подклиочены к схеме задержки и (Л к четырем логическим элементам И, выходы KOTOjMx связаны с блоком индикации, один из выходов схемы задержки соединен с тремя логическими элементами И, а другой выход - с четвертьм логическим элементом ,И. оо СП N)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(Я) Е 21 В 44 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

Й . -" . Ð Ú;;Ä". ? 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;-,", - : -:- )„.

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ л .:,::.:,,: --.; .,-;;., i

СО

СЛ

Ю

Ю фь (21) 3287320/22-03 (22) 04.05.81 (46) 15.08.83 Бюл. Р 30 (72) Е.В. Калыгин и О.Ю. Баженов (71) Свердловский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт им. В.В. Вахрушева (,53) 622.242(088.8) (56) 1. Патент США h 3581564, кл. Е 21 В 45/00, опублик. 1971.

2. авторское свидетельство СССР

Р 413978, кл. Е 21. В 45/00, 1980 (прототип). (54 )(57) УСТРОЙСТВО дЛя ОБНАРУЖеНИя;

АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН, содержащее датчик механической скорости, датчик давления промывочной жидкости на выкиде насосов, датчик момента, подключенные через две пороговые схемы к логическому блоку, выход которого соединен через блок коррекции с блоком индикации, блок задания порогов, вы-ход которого связан с входами двух пороговых схем, и четыре логичес„„SU„„> 035204 A ких элемента И, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности обнаружения аварий.ных ситуаций и расширения области применения, оно снабжено датчиком расхода, четырьмя дополнительными пороговыми схемами, выходы которых соединены с логическим блоком, при этом датчик давления связан с одной из дополнительных пороговых схем, датчик расхода подключен к двумя другим дополнительным пороговым схемам, а датчик момента подключен к четвертой дополнительной пороговой схеме, и блок задания порогов соединен с четырьмя дополнительными пороговыми схемами, причем выходы .логического блока подключены к схеме задержки и к четырем логическим элементам И, выходы которых связаны с блоком индикации, один из выходов схемы задержки соединен с тремя логическими элементами И, а другой выход — с четвертым логическим элементом.И. 103520

Изобретение относится к контро- . лю процесса бурения, в частности к устройстнам для определения анарийных ситуаций при бурении скважин. .Известно устройство для обнаружения аварийных ситуаций при бурении скважин, содержащее датчики крутящего момента и механической скорости бурения, блок вычисления частного от деления вращающего момента на механическую скорость и регистратор (1 ).

Недостаток этого устройства сос.

ТОИТ В ТОМ ЧТО ОНО HE .В СОСТОЯНИИ

Обнаружить аварийные ситуации при алмазном бурении скважин.

Наиболее близким к изобретению является устройство для обнаруже-, ния аварийных. ситуаций при бурении скважин, содержащее датчик механической скорости, датчик давления промывочной жидкости на выкиде насосов, датчик момента, подключенные через две пороговые схемы к логическому блоку, выход которого соединен через блок коррекции с блоком индикации, блок задания порогов, выход которогo связан с входами двух пороговых схем, и четыре логических элемента И 23.

Недостаток известного устройства состоит н том, что оно не обеспечивает обнаружения аварийных ситуаций при алмазном бурении и.поэтому имеет ограниченную область использования. цель изобретения — повышение точности обнаружения аварийных ситуа" ций и расширение области применения. .Поставленная цель достигается тем, что устройство для обнаружения аварийных ситуаций йри бурении скважин снабжено датчиком расхода, четырьмя дополнительными.пороговыми схемами, выходы которых соединены с логическим блоком, при этом датчик давления связан с одной иэ дополнительных пороговых схем, датчик расхода подключен к двум другим дополнительным порогоным схемам, а датчик момента подключен к четвертой дополнительной пороговой схеме, и блок задания поро гов соединен с четырьмя дополнительными пороговыми схемами, причем выходы логического блока подключены к схеме задержки и к четырем логическим элементам И, выходы которых связаны с блоком индикации, один из выходов схемы задержки соединен с тремя логическими элементами И, а другой выход — с четвертым логическим элементом И.

На фиг. 1 изображена бЛок-схема ,устройства для обнаружения аварийных ситуаций при бурении скважин, на фиг. 2 — схема логического блока.

Устройство содержит датчик механической скорости 1, датчик момента 2, датчик давления 3 и датчик расхода промывочной жидкости 4 на ныкиде насоса, блок задания порогов 5, .пороговые схемы б, 7, 8, 9 10 и 11, логический блок

12, блок коррекции 13, содержащий схему задержки 15 и логические элементы И 16 - 19, блок индикации 14 ° датчики 1 — 4 подключены соотнет5

10 бурения клеммой 21.

Пороговая схема 9 срабатывает при превышении давления промыночной жидкости выше порогового (максимального ) Рт)КЭРЭВ где КЭ)1 — коэффициент пропорцйональности, Р >- давление заданное бурильщиком йеред началом бурения клеммой 22.

Пороговая схема 10 срабатывает при снижении расхода промывочной жидкости ниже порогового (минимально возможного для .ведения бурового процесса) . Q>C К4Я Эм, где K<(1 — коэффициент пропорцйональности, Q ùзначение расхода промыночной жидкости, заданное бурильщиком клеммой 23.

Пороговая схема 11 срабатывает, когда расход промывочной жидкости ственно к входам пороговых схем б

11. Вторые выходы пороговых схем

7 - 11 подключены через блок задания порогов 5 к входным клеммам

20 - 24, а второй вход пороговой схемы 6 соединен с входной клеммой О. Выходы пороговых схем 6 - 11 соединены с логическим блоком 12, четыре выхода 25 - 28 которого сое-, динены со схемой задержки 15 и с

20 первыми входами логических схем Й

16 — 19. Один выход 29 схемы задерж. ки 15 соединен со вторыми входами логических элементов 16, 17 и 18, а второй выход 30 схемы задержки 15

25 соединен со вторым входом логической схемы И 19. Выходы логических схем И 16 — 19 соединены с блоком индикации 14.

Устройство работает следующим

Образом °

При бурении сигналы с датчиков

2, 3 и 4 поступают соответственно на входы пороговых схем 7, 8 и 9, 10 и 11. Пороговая схема 7 срабаты35 вает при превышении порогового уровня М lgK М где т э

К <71 — коэффициент пропорциональности, N — момент, заданный бурильщиком перед началом бурения клеммой 20.

40 Пороговая схема 8 срабатывает при снижении давления промывочной жидкости ниже порогового уровня (минималь ного ) Р < К2Р > где К (1 т 2 ЭН ° 2 коэффициент пропорцйойальности, 45 РЭ - давление промывочной жидкости, заданное бурильщиком перед началом

Расход промывочной жидкости

Давление промы« ночной жидкости еханическая скорость

Момент

Аварийная ситуация

Выход порога 9

Выход порога 10

Выход порога 11

Выход порога 8

Выход порога 7

Выход пороra б

Самоэаклинивание керна (выход 25 блока 12) 0

Предприжоговое состояние коронки (аномальный износ, зашламовка) (выход

26 блока 12) О

Авария оборудования (выход

27 блока 12) 0

Прихват (выход 28 блока 12) 0

О

0 снизится почти до нулевого уровня (минимального ) Ц 6 K> Q <, где К < К+ коэффициент пропорциональности.

Сигналы с выхода датчика меха нической скорости 1 поступают на второй вход пороговой схемы б, причем значение величины порога задается клеммой О. Сигналы с выходов пороговых схем б - 11 поступают на вход логического блока 12.

При возникновении любой из аварийных ситуаций, износа алмазной коронки по высоте матрицы или ее эашламовки, или предприжогового состояния, самозаклинивания керна в колон-. ковой трубе, выхода иэ. строя насоса промывочной жидкости, или отсут. етвия воды в зумпфе, а также прих, ваты буровой колонны, на выходах

25, 26, 27 или 28 логического бло1ка 12 появляется сигнал, поступающий на первый -вход одной из логических схем И 16, 17, 18 и 19 и на один иэ входов схемы задержки ,15. На выходах 29 или 30 схемы эа» держки 15 через определенный промежуток времени п„или е„ появляПредложенное устройство выгодно отличается от существующих, так как оно позволяет дополнительно выявить аварийные ситуации: самозаклинивание керна, предприжоговое

35204 4

I ются сигналы, причем время задержки а„2значительно меньше задержки во времени с„„,поскольку сигнал на выходе 30 формируется. с выхода низшего разряда счетчика, входящего в

5 состав схемы задержки 15. Сигйал с выхода 29 схемы задержки 15 поступает на вторые входы схем И 16, 17 и

18, а с выхода 30 схемы задержки

15 поступает на второй вход логической схемы И 19. При этом вырабаты.. вается сигнал, поступающий на вход

:,,блока 14 индикации, который снгна1лизирует о характере аварии.

Работа логического блока 12 определяется таблицей состояний. Единицами в таблице обозначены состоя-. ния контролируемых параметров, вышедшие за пороговые уровни пороговых схем б - 11., а нулями - такие состояния, при которых сигналы не

2() вмяли за пороговые уровни пороговых схем 6 - 11.

В таблице, кроме основных, указанЫ и дополнительные признаки, которые могут сопутствовать возникновению

25 прижогов алмазной коронки. состояние алмазных коронок, аварии оборудования, подающего промывочную жидкость, прихваты бурового снаряда, обладает более широкой областью применения.

1035204

Составитель И. Карбачинская

Редактор Л. Повхан ТехредВ.Далекорей

Корректор М. Демчик

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5780/30 Тираж б03

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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