Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, содержащее блок логики,- вьшолненный в виде элемента ИЯИ-НЕ, последовательно соединенного через второй вход триггера с вторьт входом первого элемента совпадения, выход которого связан с входом блока направления движения бурильного инструмента, и дешифратора , связанного с вторым входом второго элемента совпадения и через элемент НЕ - с первым входом третьего элемента совпадения, датчик положения талевого блока, соединенный с первым входом первого элемента совпадения , датчик веса на крюке, подключенный к входу компаратора блока коррекции , датчик наличия движения инструмента , соединенный с вторым входом элемента ШШ-НЕ блока логики, счетчик импульсов Забой, первый вход которого связан с выходом второго элемента совпадения блока логики , и счетчик импульсов Над забоем. первый вход которого соединен с выходом третьего элемента совпадения, а выход - с входом дешифратора, при этом первый выход блока направления движения бурильного инструмента связан с первым и вторым входами соответственно второго и третьего элемента совгГадеьшя блока логики, а второй его выход соединен с вторым входом счетчика импульсов Над забоем, о тличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, блок коррекции снабжен дополнительно двумя компараторами и выполнен в виде трех счётчиков импульсов, четырех i триггеров с установочными входами, семи элементов совпадения, двух эле (Л С ментов ИЛИ, дифференциатора и элемента НЕ, при этом входы компарато ров соединены с выходом датчика веса на крюке, выход компаратора связан с первым входом первого элемента совпадения , выход первого дополнительного компаратора подключен через первый вход второго элемента совпадения к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого связан с первыми входами элемента ШШ-НЕ и триггера ка логики, выход первого элемента совпадения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и первыми входа ми шестого и седьмого элементов совпадения , выход второго дополнительного компаратора подключен к первому входу, а через элемент НЕ - к второму входу первого триггера, первый выход которого связан через первый вход третьего элемента совпадения с первым входом первого счётчика импульсов , а второй его выход - с вто

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С 01.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН (19) (11) 1 11 4 Е 21 В 47/04, 44/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3812065/22-03 (22) 14 .11 .84 (46) 15.11.86.Бюл. № 42 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) В.Д.Денис, Б.С.Калужный, А.И.Леонов и А.Д.Мартынчук (53) 622.24.082(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 785470, кл. Е 21 В 47/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 726314, кл. Е 21 В 45/00, 19?4.

Авторское свидетельство СССР

¹ 875001, кл. E 21 В 44/00, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, содержащее блок логики, выполненный в виде элемента ИЛИ-НЕ, последовательно соединенного через второй вход триггера с вторым входом первого элемента совпадения, выход которого связан с входом блока направления движения бурильного инструмента, и дешифратора, связанного с вторым входом второго элемента совпадения и через элемент НŠ— с первым входом третьего элемента совпадения, датчик положения талевого блока, соединенный с первым входом первого элемента совпадения, датчик веса на крюке, подключенный к входу компаратора блока коррекции, датчик наличия движения инструмента, соединенный с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ блока логики, счетчик импульсов "Забой", первый вход которого связан с выходом вто— рого элемента совпадения блока логики, и счетчик импульсов "Над забоем", первый вход которого соединен с выходом третьего элемента совпадения, а выход — с входом дешифратора, при этом первый выход блока направления движения бурильного инструмента связан с первым и вторым входами соответственно второго и третьего элемента совпадения блока логики, а второй его выход соединен с вторым входом счетчика импульсов "Над забоем", о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, блок коррекции снабжен дополнительно двумя компараторами и выполнен в виде трех счетчиков импульсов, четырех триггеров с установочными входами, семи элементов совпадения, двух элементов ИЛИ, дифференциатора и элемента НЕ, при этом входы компарато ров соединены с выходом датчика веса на крюке, выход компаратора связан с первым входом первого элемента совйадения, выход первого дополнительного компаратора подключен через первый вход второго элемента совпадения к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого связан с первыми входами элемента ИЛИ-НЕ и триггера блока логики, выход первого элемента совпадения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и первыми входами шестого и седьмого элементов совпадения, выход второго дополнительного компаратора подключен к первому входу, а через элемент НŠ— к второму входу первого триггера, первый выход которого связан через первый вход третьего элемента совпадения с первым входом первого счетчика импульсов, а второй его выход — с вто1270307 рым входом этого счетчика, первый выход блока направления движения бурильного инструмента связан с первыми, а второй его выход соответственно с вторыми входами первого элемента ИЛИ и второго и третьего счетчиков импульсов, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу третьего элемента совпадения, выход второго счетчика импульсов подключен к первому, а выход третьего счетчика импульсов соответственно к второму входу второго триггера, первый выход второго триггера соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов совпадения, а второй выход второго триггера связан с вторыми входами пятого и седьмого элементов

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к техническим средствам контроля процессов бурения нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения — повышение точности измерения глубины скважины путем коррекции показаний счетчиков

"Забой" и "Над забоем" в положении инструмента на нулевой отметке .в начале каждого рейса, ликвидирующей систематическую ошибку, накапюплвающуюся при многократных спусках и подъемах бурильного инструмента в процессе проводки скважины.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения содержит датчик 1 положения талевого блока, датчик 2 веса на крюке, датчик 3 наличия движения инструмента, блок 4 направления движения бурильного инструмента, блок 5 коррекции, состоящий из компараторов 6 — 8, элементов

9,10,15,20,21,23,24 совпадения, элементов HJIH !1 и 12, элемента НЕ 13, триггеров 14, 19, 22, 25, счетчиков

16-18 импульсов и дифференциатора 26, блок 27 логики, состоящий из элементов 30, 31, ЗЗ совпадения, элемента

ИЛИ-НЕ 28, триггера 29, элемента НЕ

5 !

1$

30 совпадения, первые входы четвертого и пятого элементов совпадения подключены к выходу первого счетчика импульсов, а их выходы — соответственно к первому и второму входу третьего триггера, первый выход третьего триггера соединен с вторым входом первого элемента совпадения, а второй его выход — с вторым входом второго элемента совпадения, первый и второй входы четвертого триггера соединены с выходами соответственнс шестого и седьмого элементов совпадения, а его выход подключен через дифференциатор к второму входу счетчика импульсов "Забой" и к третьему входу счетчика импульсов "Над забоеМ".

32, дешифратора "0" счетчика 34 импульсов "Над забоем", счетчика 35 импульсов "Забой" и счетчика 36 импульсов "Над забоем". Выход датчика

1 положения талевого блока соединен с первым входом элемента 30 совпадения, а выход датчика 2 веса на крюке соединен с входами компараторов 6—

8. Выход компаратора 6 подключен к первому входу элемента 9 совпадения, а выход его соединен с первым входом элемента ИЛИ 11 и первыми входами элементов 23 и 24 совпадения, выходы которого соединены с установочными входами триггера 25. Выход последнего через дифференциатор 26 соединен с входами "Установка "0" счетчиков "3aбой" и "Над забоем" ° Выход компаратора 7 соединен с первым входом элемента 10 совпадения, выход которого подключен к второму входу элемента

ИЛИ 11, а выход этого элемента соединен с первым входом элемента ИЛИНЕ 28 и первым входом триггера 29.

Датчик 3 наличия движения инструмента подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ 28, выход которого соединен с вторым входом триггера 29, а выход этого триггера соединен с вторым входом элемента 30 совпадения, выход которого подключен к входу блока 4 направления движения бурильного

127О307 инструмента. Выход компаратора 8 соединен с первым установочным входом триггера 14 и через элемент НЕ 13 подключен к его второму установочному входу. Первый выход триггера 14 соединен с первым входом элемента

15 совпадения, а второй его выход подключен к второму входу ("Установка "О") счетчика 16, первый (счетный) вход которого соединен с выхо- !О дом элемента 15 совпадения. Первый выход (" Вниз" ) блока 4 направления движения бурильного инструмента подключен к первому входу элемента ИЛИ

12, выход которого соединен с вторым входом элемента 15 совпадения, к первому входу (" Установка "0") счетчика 17, к первому (счетному) входу счетчика 18 и к второму и первому входам соответственно элементов

31 и 33 совпадения, а второй выход ("Вверх ) этого блока соединен с вторым входом элемента ИЛИ 12, с вторым (счетным) входом счетчика 17, с вторым входом (" Установка "0") счет- д чика !8 и вторым входом счетчика 36

"Над забоем", выход которого подключен к входу дешифратора "О" 34. Выход дешифратора "О" 34 соединен с вторым входом элемента совпадения 33 и с входом элемента НЕ 32, выход которого подключен к первому входу элемента 31 совпадения. Выходы счетчиков 17 и 18 импульсов соединены с установочными входами триггера 19, 35 первый выход которого подключен к второму входу элементов 20 и 23 совпадения, а второй его выход соединен с вторыми входами элементов 21 и 24 совпадения. Первые входы элементов

20 и 21 совпадения подключены к выходу счетчика 16 импульсов, а выходы этих элементов соединены с установочными входами триггера 22, выходы которого соединены с вторыми входами элементов 9 и 10 совпадения.

Устройство работает следующим образом.

В начальньгй момент спуска инструмента управляющий сигнал, разрешающий счет импульсов от датчика 1 положения талевого блока счетчиком 35 импульсов "Забой", поступает с датчика 2 веса на крюке на блок 27 логики от компаратора 6 через открытый элемент 9 совпадения и элемент 11.

Уставка компаратора 6 выбирается большей значения веса одной утяжеленной бурильной трубы и меньшей веса одной свечи, составленной из этих бурильных труб. При спуске инструмента, когда сигнал от датчика веса достигает значения уставки двухпорогового компаратора 8, закрывается элемент 9 и открывается элемент 10, в результате чего управляющий сигнал датчика 2 веса на блок 27 логики поступает от компаратора 7 через открытый элемент 10 и элемент 11. Значение уставки компаратора 7 выбирается больше значения веса вертлюга с квадратом, а значение уставки двухпорогового компаратора 8 обязательно должно превьппать значение уставки компаратора 7. С целью исключения ложных переключений элементов 9 и 10 при случайных колебаниях натяжения талевого каната, контролируемого датчиком 2 веса йа крюке, например, при разгоне и торможении буровой лебедки, компаратор 8 производит переключение элементов 9.и 10 только в том случае, если сигнал от датчика

2 веса соответствует значению уставки компаратора 8 на протяжении некоторого интервала движения талевого блока вверх или вниз. Этот интервал задается уставкой счетчика !6, которая выбирается в пределах 2-3 м.

Счетчик 16 устанавливается в нулевое состояние каждый раз сигналом с вто— рого выхода триггера 14, когда сигнал от датчика 3 веса не равен значению уставки двухпорогового компаратора 8. Триггер 14 управляется по одному входу непосредственно выходным сигналом компаратора 8, а по другому — через элемент НЕ 13.

Когда сигнал от датчика 2 веса равен значению уставки компаратора 8, тогда сигнал первого выхода триггера

14 открывает элемент 15 для прохождения счетных импульсов "Вниз или

"Вверх" от блока 4 направления движения через элемент 12 на счетчик 16.

Выходной сигнал счетчика 16 при достижении заданного значения уставки через открытый элемент 21 переключа— ет триггер 22, который закрывает элемент 9 и открывает элемент !О, в результате чего сигнал датчика 2 веса на элемент 11 поступает от компаратора 7. При этом элемент 21 совпадения открыт сигналом с второго выхода триггера !9. Данный триггер выполняет функцию элемента распазнава5

20

5 1г ння вида технологической операции спуска или подъема бурильного инструмента следующим образом: импульсы от датчика 1 положения талевого блока через открытый сигналом триггера

29 элемент 30 поступают на блок 4 направления движения бурильного инструмента, на выходе которого образуются две последовательности импульсов, соответствующие движению инструмента "Вверх" или "Вниз". Ими 11 пульсы последовательности Вверх поступают на счетный вход счетчика 17 и вход "Установка "0" счетчика 18, tl 11 а импульсы последовательности Вниз на счетный вход счетчика 18 и вхоц

"Установка "0" счетчика 17. Счетчики 17 и 18 имеют фиксированные уставки, значение которых больше величины максимального перемещения инструмента при "отрыве" его от ротора при выполнении спуско-подъемных операцийа

Таким образом, при спуске инструмента от счетчика 18 поступает все время сигнал подтверждения спуска на триггер 19, который устанавливается в состояние "Спуск". В открытом состоянии элемента 10, так.же как и в открытом состоянии элемента 9, происходит счет импульсов от датчика 1 положения талевого блока счетчиком

35, который фиксирует длину опускаемого в скважину инструмента.

В начале подъема инструмента из скважины счетчик 17 переключает триггер 19 в состояние "Подъем", который подготавливает к включению элементы

20 и 23. При движении инструмента вверх происходит счет импульсов положения талевого блока счетчиком 36, чем фиксируется положение долота над забоем. Счетчик 35 сохраняет накопленное им число, указывая глубину скважины, На конечной стадии подъема, когда вес инструмента достигает значения уставки компаратора 8, сигнал счетчика 16 через элемент 20 уста70307 б навливает триггер 22 в состояние, при котором открывается элемент 9 и закрывается элемент 10, чем осуществляется переключение уставок на управление работой блока логики от компаратора 6. Выходной сигнал компаратора 6 через открытый элемент 9и

23 устанавливает триггер 25 в нулевое состоянйе.

После окончания подъема и замены долота при собранном "низе" инструмента, вес которого превышает уставку компаратора 6, в начале движения талевого блока вниз (начало спуска) триггер 19 устанавливается в положение "Спуск" и через открытый элемент

24, управляемый выходным сигналом элемента 9, устанавливает триггер 25 в единичное состояние. Выходной сигнал этого триггера проходит через дифференциатор 26, положительный импульс которого устанавливает в нулевое состояние счетчики 35 и 36, чем и осуществляется коррекция этих счетчиков в .начале каждого рейса. После этого начинается следующий цикл измерений .

Эффективность предлагаемого устройства измерения глубины скважины состоит в том, что в нем осуществляется автоматическая коррекция счетчика глубины скважины и счетчика положения долота над забоем в начале каждого рейса путем логической обработки сигналов минимального количества первичных датчиков, обязательных для работы любых устройств контроля глубины скважины в процессе ее проводки. В свою очередь, автоматическая коррекция обеспечивает возможность работы устройства без вмешательства оператора на протяжении всего времени проводки скважины, что имеет первостепенное значение в системах диспетчерского контроля группы буровых установок в автоматизированных системах управления бурового предприятия.

1270307

Составитель H.Ñèäoðîâ

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Редактор С.Лисина

Заказ .6212/28 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4