Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций

 

Изобретение относится к бурению нефтяньйс и газовых скважин (С), а именно к контролю, выявлению и сигнализации аномальных и аварийных ситуаций в ходе спускоподъемных операций . Цель изобретения - повьшение точности контроля за счет поддержания равновесного состояния системы С-пласт в ходе спускоподъемных операций и увеличение точности обнаружения отклонений от равновесного состояния. Для этого устройство имеет электронасос 4, расходомер 5, радиоактивное реле уровня, блок 3 обработки сигналов, доливочную емкость 7, всасывающий и нагнетательный трубопроводы 8 и 9, трубопровод 10 долина , трубопровод 11 обратный, клапаны 12 и 13, элемент 14 управления, сигнализатор 15 состояния буровых насосов. Реле состоит из источника 1 и приемника 2, В момент отключения буровых насосов сигнализатор 15 приводит в действие электронасос 4, который работает в течение всего времени отсутствия циркуляции в С. Промывочная жидкость либо доливается в С, проходя через открытый клапан 12, трубопровод 10 долива и расходомер 5, либо возвращается через открытый клапан 13 и трубопровод 11 в доливочную емкость 7. Реле уровня устанавливают в С и оно подает сигналы на блок 3, связанный с элементом 14 управления„ Этим исключается инерционность контура долива. Применение данного устр-ва позволяет производить контроль в ходе спуско-подъемных операций в сложных геолого-технических условий. 5 з.п. ф-лы, 14 ил, 1 табл. с S оо го Pife.2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А2

„Л0„„14322 (51}4 E 21 В 47/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ списочник изовретения

Н А BTOPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ / " (61) 1328499 (21) 4186875/22-03 (22) 26.01.87 (46) 23.10.88. Бюп. М- 39 (71) Филиал Куйбышевского политехни:ческого института им. В.В.Куйбышева в r. Сызрани (72) В.А. Бражников, Н.И. Заварзин, А.К. Рахимов и И.И. Сергеев (53) 622 ° 241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1328499> кл. Е 21 В 47/04> 1987. (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗА YPOBHEN ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ

И ВЫЯВЛЕНИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ (57) Изобретение относится к бурению нефтяньйс и газовых скважин (С), а именно к контролю, выявлению и сигнализации аномальных и аварийных ситуаций в ходе спускоподъемных операций. Цель изобретения — повышение .точности контроля за счет поддержания равновесного состояния системы

С-пласт в ходе спускоподъемных операций и увеличение точности обнаружения отклонений от равновесного состояния. Для этого устройство имеет электронасос 4, расходомер 5, радиоактивное реле уровня, блок 3 обработки сигналов, доливочную емкость

7, всасывающий и нагнетательный трубопроводы 8 и 9, трубопровод 10 долива, трубопровод 11 обратный, клапаны 12 и 13, элемент 14 управления, сигнализатор 15 состояния буровых насосов. Реле состоит из источника

1 и приемника 2. В момент отключения буровых насосов сигнализатор 15

Р приводит в действие электронасос 4, который работает в течение всего времени отсутствия циркуляции в С.

Промывочная жидкость либо доливается в С, проходя через открытый клапан 12, трубопровод 10 долива и расходомер 5, либо возвращается через открытый клапан l3 и трубопровод 11 в доливочную емкость 7. Реле уровня устанавливают в С и оно подает сигналы на блок 3, связанный с элементом 14 управления. Этим исключается инерционность контура долива. Применение данного устр-ва позволяет производить контроль в ходе спуско-подьемных операций в сложных геолого-технических условий. 5 з.п. ф-лы, 14 ил, 1 табл.

1432204

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам контроля эа текущим состоянием системы колоннаскважина-пласт, прогнозирования, вы5 явления и сигнализации возникновения аномальных и аварийных ситуаций в ходе спускоподъемямх операций (СПО), во время простоев при СПО, а также 10 во время простоев при бурении с оста-; новкой циркуляции промывочной жидкости и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. 9 1328499. 15

Целью изобретения является повьг шение точности контроля за счет поддержания равновесного состояния системы скважина — пласт в ходе СПО и увеличение точности обнаружения от- 20 клонений от равновесного состояния.

На фиг. 1 представлена компояовка бурильной колонны; на фиг. 2 — функциональная схема устройства; на фиг. 3 — то же, продолжение; на 25 фиг. 4 — функциональная схема блока обработки сигналов расходомера; яа фиг. 5 — функциональная схема блока вычисления длины труб; на фиг. 6— функциональная схема блока вычисле- 30 ния объема жидкости; на фиг. 7— функциональная схема блока вычисления расхода жидкости; на фиг. 8— функциональная схема блока вычисления объема труб; на фиг. 9 - функциональная схема блока логического; на фиг. 10 — функциональная схема блока управления; на фиг. 11 — функциональная схема блока индукции; на фиг. 12функциональная схема блока вычисле- 40 ния показателя осложненности; на фиг. 13 — зависимость сигнала на выходе блока обработки сигналов расходомера при выполнении подъема бу рильной колонны от времени; на 45 фиг. 14 — то же, на выходе блока вычисления расхода жидкости от времени при появлении на простаивающей скважине.

Устройство для контроля эа уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций содержит радиоактивное реле уровня, состоящее из источника 1 и приемника 2 блок 3 обработки сигналов, элеВ

55 ктронасос 4 контура долива, расходомера 5 в контуре долива, расходомера

6 в желобе слива, доливочную емкость

7, трубопровод 8 всасывающий, трубо- . провод 9 нагнетательный, трубопровод

tO долива, трубопровод 11, первый и второй клапаны 2 и 13, элемент

14 управления, сигнализатор 15 состояния буровых насосов, первый и второй блоки 16 и 17 обработки сигналов расходомеров, первый, второй и третий мультиплексоры 18-20, демультиплексор 21, блок 22 вычисления расхода жидкости, блок 23 вычисления объема жицкостя, блок 24 вычисления объема труб, блок 25 вычисления показателя осложненности, блок 26 определения направления СПО, блок 27 вычисления длины труб, блок 28 управления, блок 29 индикации, блок 30 логический, датчик 31 перемещения талевого блока, датчик 32 веса, задатчик

33 интервала времени, эадатчик 34 интервала длины 35 допустимых показателей осложенности при спуске и подъеме, задатчик 36 допустимых расходов при поглощении и проявлении, задатчик

37 погонных объемов, задатчик 38 границ участков колояны, первый, второй, третий, четвертый компараторы 39-42 и первый, второй, третий и четвертый ключи 43-46.

Блоки 16 и 17 обработки сигналов. расходомеров (фиг. 4) состоят из блока 47 преобразоваяия сигнала, элемента 48 памяти, компаратора 49, эле,мента 50 задержки и элемента НЕ 51.

Блок 27 вычисления длины труб (фиг. 5) состоит из блока 52 вычисления длины колонны, элемента 53 памяти, элемента 54 вычитания, компаратора 55, одновибратора 56, элемента

И 57 и элемента ИЛИ 58.

Блок 23 вычисления объема жидкости (фиг. 6) состоит из элемента 59 памяти, элемента 60 задержки, сумматора 61 и цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 62.

Блок 22 вычисления расхода жидкости (фиг. 7) состоит из элемента

63 памяти, ЦАП 64 и делителя 65 °

Блок 24 вычисления объема труб (фиг. 8) состоит из ЦАП 66 и умножителя 67.

Блок 30 логический (фиг. 9) состоит из таймера 68, триггеров 6972, элементов 73-75 задержки, элементов И 76-81 и элементов ИЛИ 82-92.

Блок 28 управления (фиг. 10) состоит из шифратора 93, компараторов 9498, элементов 99 и 100 памяти, элез 143 ментов И 101 и t02 элементов ИЛИ

103-106, элементов НЕ 107 и 108.

Блок 29 индикации (фиг. 11) состоит из индикатора 109 "Проявление", индикатора 110 "Поглощение", индикатора 111 п „„ индикатора 112 шф„„ индикатора 113 mä,„, индикатора 114

1,„, индикатора-сигнализатора 115

11

Закрыть превентор! Промыть с увеличением плотности, индикатора-сигнализатора 116 "Промыть с уменьшением плотности, индикатора-сигнализатора 117 "Стоп СПО! Внимание1"

Блок 25 вычисления показателя осложненности (фиг. 12) состоит из делителя 118, мультиплексора 119, компараторов 120 и 121, элемента ИЛИ

122 и задатчика 123 уровня напряжения "1", Устройство работает следующим об разом.

Перед началом СПО в задатчики

° вводятся исходные параметры: в задатчик 33 — интервал времени усреднения расхода промывочной жидкости на простаивающей скважине zt: в задатчик 34 — интервал длины труб 81, на котором производится усреднение показателя осложенности m при спускоподъеме, в задатчик 35 — допустимые величины показателя осложенно. сти при спуске mAor.си при подъеме ш,„; в задатчик 36 — допустимые величины расхода промывочной жидкости при поглощении q А,„„„„и при проявлении q доп. пр на простаивающей скважине; в задатчик 37 — погонные объемы составляющих колонну труб ч р на участках: первом — v,, втором — vz, третьем — v четвертом—

v (фиг. 1); в задатчик 38 — границы участков колонны соответственно первого и второго — 1 „, второго и третьего — 1г-q третьего и четвертого - 1 (фиг. 1) .Причем ввод в задатчики 37 и 38 осуществляется по дан" ным геолого-технического наряда (ГТН) на скважину один раз на весь цикл строительства скважины. Величины других заданий могут изменяться от цикла к циклу в зависимости от геолого-технической обстановки на скважине.

Сигнализатор 15 состояния буровых насосов (фиг ° 2), установленный на приводе буровых насосов или на манифольде, позволяет определять момент отключения буровых насосов и

2204 4 прекращения циркуляции промывочной жидкссти в скважине, т.е. момент завершения очередного долбления и перехода к СПО либо временной остановки

5 бурения. При этом на выходе сигналязатора 15 появляется сигнал "!", который подается на первый вход блока

30 логического, на вторые входы клю" чей 43 и 44, последние отпираются и подключают выходы расходомеров 6 и 5 к первым входам блоков 16 и, 17 о6работки сигналов расходомерав, на второй вход электронасоса 4 контура долива, который включается и работает в течение всего времени, пока отсутствует циркуляция в скважине, Электронасос 4 подает. промывочную жидкость, поступающую по трубопроводу

8, всасывающему из доливочной емкости 7, в трубопровод 9 нагнетательный, из которого она или доливается в скважине, проходя через открытый клацан 12, трубопровод 10 долива и

2б расходомер 5, или возвращается через открытый клапан 13 и трубопровод t1 обратно в доливочную емкость 7.

При возобновлении работы буровых насосов электронасос 4 отключается, ключи 43 и 44 запираются, что приводит к прекращению работы устройства.

При снижении уровня промывочной жидкости ниже отметки радиоактивного реле уровня, "îñòîÿùåãî из источника и приемника 2. блок 3 обработки

35 сигналов подает команду на включение элемента 14 управления„ по которой на первом и втором выходах последнего появляются воздействия, поступающие на вторые входы управления клапанов 12 и t3 соответственно. Это приводит к открытию клапана 12 и закрытию клапана 13; процесс переключения клапанов происходит за доли

4 секунд. Жидкость поступает в скважину и заполняет ее до отметки радиоактивного реле уровня.- В момент поднятия уровня промывочной жидкости в скважине до приемника 2 радиоактивного реле уровня с выхода блока

3 на выход элемента 14 управления поступает сигнал на прекращение долива, по которому клапан 12 закрывается, а клапан 13 открывается. В ходе переключения клапанов 12 и 13 в нагнетательном трубопроводе 9 возникает кратковременный гидравлический удар, связанный с переключением направления потока промывочной жидкос

5 14322 ти. До следующего цикла долива жид.— кость циркулирует по замкнутому пути.

Контур долина работает автономно от других частей устройства, точность поддержания уровня промывочной жидБ кости в скважине определяется точностью отбивки поверхности промывочной жидкости радиоактивным реле уровня. Количество доливаемой в скважину жидкости измеряется расходомером 5.

При вытеснении промывочной жидкости из скважины она изливается в желоб; количество вытесненной жидкости изме" ряется расходомером 6.

\5

Источник 1, в качестве которого используется плутоний-бериллиевый источник медленных нейтронов, и приемник 2 помещаются в насосно-компрессорные трубки диаметром 73 мм и толщиной стенки S мм, которые привариваются диаметрально противоположно к наружной поверхности последней свечи спускаемого кондуктора и цементируются вместе с колонной. Устройство позволяет поддерживать уровень промывочной жидкости в скважине в процессе СПО между отметками h = +3,04,0 м (место установки желоба) и

h< = -8-13 мм (место установки радио- З0 активного реле уровня), т.е. амплитуда колебания высоты столба бурового раствора составляет

dh =h, — Ь 11-17 м, чему соответствует амплитуда колебания гидростатического давления на забое скважины при плотности промывочной жидкости, например, р

2000 мг/м :

4)„yqdh = 0,22-0,33 MIa.

Блок 30 логический (фиг. 9) управляет работой переключающих элементов устройства - мультиплексоров

18 и 19, демультиплексора 21, кл очей 45 и 46, а также индикаторов

109 и 110 и индикаторов-сигнализато50 ров 115 и 116. Сигнал с второго выхода блока 26 определения направления СПО, поступающий в момент начала цикла подъема на восьмой вход блока

30 логического, проходит на первый вход элемента ИЛИ 88 и второй вход элемента ИЛИ 89, устанавливая на втором и третьем выходах блока 30 сигналы "1", на первые входы злемен04 6 тов ИЛИ 82 и 84, сбрасывающнх своими выходными сигналами соответственно элемент 63 задержки и триггер 72: на первый вход триггера 71, устанавливая на его выходе сигнал "1", который подается на первый вход элемента

И 78 и второй вход элемента ИЛИ 91 и с выхода последнего на пятый выход блока 30. При появлении в процессе подъема бурильной колонны сигнала

"1™ на пятом входе блока 30 он подается на второй вход элемента И 79 и второй вход элемента И 78, с выхода последнего — на первый вход элемента ИЛИ 85, à c его выхода — на шестой выход блока 30.

В процессе спуска бурильной колонны блок 30 логический работает аналогично, только импульс "1" с первого выхода блока 26 поступает на девятый вход блока 30, что приводит к появлению единичных сигналов на первом, третьем и пятом выходах блока

30, а при наличии сигнала "1" на пятом входе — сигнала "1" на седьмом выходе блока 30.

Во время простоев при СПО и бурения на восьмой и девятый входы блока

30 логического импульсы "1" не поступают;, значит они отсутствуют и на выходе элемента ИЛИ. 82, поэтому элемент 73 задержки, спустя выдержку времени Р,з= 3-5 мин (максимальная продолжительность цикла спускоподъема одной свечи) после прихода последнего сбрасывающего сигнала "1" с выхода элемента ИЛИ 82, формирует на выходе сигнал, запускающий таймер

68 в работу. Таймер 68 генерирует последовательность управляющих импульсов длительностью 10 мкс с периодом

Т = .at т.е. период работы таймера

68 определяется величиной сигнала, поступающего на второй вход таймера

68 с задатчика 33. Единичный импульс с таймера 68 поступает на вторые входы элементов ИЛИ 83 и 84, что приводит к сбросу триггеров 7! и 72 и уста" новке на пятом выходе блока 30 сигнала "0", на вторые входы триггеров

69 и 70, обнуляя сигналы на их выходах, и вторые входы элементов И 76 и 77. Последнее приводит при наличии единичного сигнала,. например на третьем входе блока 30, к появлению "1" на выходе элемента И 76, затем последует появление единичных сигналов на первом и четвертом выходах блока 30, 4 8 по истечении времени D, 1 мкс, соз- даваемой элементом 50 задержки, а также на четвертые входы (адр. входы А2) мультиплексоров 18 и 19 (фиг, 3). Последнее воздействие под- . ключает выходы мультиплексоров 18 и 19 к вторым входам (инф. входы ХЗ), при этом сигнал с второго выхода задатчика 35 m„,„ „ проходит на выход мультиплексора l9 и далее на первые входы компаратора 41 и ключа 4S, отпертогA единичным сигналом на втором входе; а нулевой сигнал с выхода элемента 48 памяти подается на второй вход мультиплексора 18, на третий вход (инф. вход Y) демультиплексора 21 и далее при сигнале "1" на

его втором входе (адр.вход А2) на второй выход (инф. выход 72) демультиплексора 21 и первьп вход блока 23 вычисления объема жидкости. Сигнал

m «> „ с выхода ключа 45 подается на восьмой вход блока 29 индикации, что вызывает срабатывание индикаторов 113 т„„ и световую индикацию

Величины ш pp n (фиг ° 11) °

В ходе подъема свечи уровень промывочной жидкости в скважине понижается, что вызывает ее автоматический долив. Сигнал с расходомера 5 через открытый ключ 44 поступает на первый вход блока 47 преобразования сигнала, на выходе которого объем долитой жидкости v,ð,, представ,ляется в удобной для дальнейшей об;работки цифровой форме. За время подъема первой свечи, ее отвинчивания, установки в магазин, спуска ненагруженного элеватора и др. уровень жидкости в результате долива восстанавливается, а на выходе блока 47 появляется сигнал, пропорциональный объему долитой после подъе,ма первой свечи жидкости v

В начале цикла подъема второй свечи (i -- 2) по переднему фронту импульса "1" с второго выхода блока 30 логического v,, записывается в

:элементе 48 памяти и поступает анало гично описанному на первый вход блока 23 вычисления объема жидкости, а сигнал на выходе блока 47 вновь обнуляется и начинается накапливание нового объема жидкости v, долитой в скважину после подъема второй свечи. На фиг. 13а показана зависимость величины сигнала на втором выходе блока 30 логического от времени в процессе

7 143220 а спустя выдержку времени D<< элемента 74 задержки, к появлению "1" на выходе последнего и установке триггера 69 в единичное состояние. Последнее приводит к появлению сигнала "1" на втором входе элемента

ИЛИ 86, а значит и на седьмом вьтходе блока 30, и на первом выходе элемента И 81, а при нали ии единичного сигнала на шестом входе блока

30 — и на его выходе, а значит и на девятом выходе блока 30.

Во время простоя при наличчи единичного сигнала на четвертом входе блока 30 и импульса с таимера 68 блок 30 логический работает аналогично, только сигналы "1" появляются на втором, четвертом и шестом выходах блока 30, а при наличии единичного сигнала на седьмом входе блока 30 - и на восьмом выходе блока 30.

Единичный уровень сигнала на пятом выходе блока 30 логического сохраняется в течение всего времени 25 спускоподъема, а длительность сигналов "1" на первом-четвертом выходах блока 30 определяется длительностью управляющих импульсов, поступающих с выходов блока 26 определения направления СПО в моменты начала циклов спуска или подъема бурильной колонны на длину свечи или с выхода таймера 68. Длительность указанных управляющих импульсов в устройстве

35 принята одинаковой и равной 10 мкс.

Сигналы с выходов элементов ИЛИ

87 и 88 поступают соответственно на первый и второй входы элемента ИЛИ 92, на выходе которого, а значит на десятом выходе блока 30, единичные импульсы длительностью 10 мкс появляются всякий раз, когда они появляются на первом или втором выходе блока 30, В процессе подъема колонны труб 45 из скважины устройство работает следующим образом. В момент начала цикла подъема первой свечи (i = 1) управляющий сигнал с второго выхода блока 30 логического поступает на второй вход блока 1? обработки сигналов расходомера, а значит — на второй вход элемента 48 памяти и вход элемента 50 задержки (фиг. 4), что приводит к записи в элемент 48 памяти нулевого сигнала, поступающего на его первый вход с блока 47 преобразования сигнала, и последующему обнулению выхода блока 47

14322 подъема колонны, а на фиг. 13б — сигнал на выходе блока 17 обработки сиг-г. налов расходомера.

Блок 23 вычисления объема жидкости (фиг. 6) осуществляет суммирова5 ние сигналов, поступающих на первый вход, после подъема i-й свечи в момент начала цикла подъема (i+1)-й свечи на выходе блока 23 устанавливается сигнал, пропорциональный объему долитой с момента начала суммирования жидкости

I ч « - ч » + 7 + va g+ ° ° «чу,,— с -. »

15 (1)

Суммирование производится сумматором 61, на первый вход которого поступает сигнал ч„, с первого входа блока 23, а на второй вход . — сигнал, пропорциональный сумме, полученной после завершения предыдущего (i-1)-го цикла подъема и запомненной в элементе 59 памяти. В момент начала (i+1)го цикла сигнал, пропорциональный 25

v по (1), с выхода сумматора 61 поступает на первый вход (инф. вход . D) элемента 59 памяти, а с десятого блока 30 логического на третий вход блока 23, а значит на вход чц элемента 60 задержки, поступает единичный импульс. Спустя выдержку времени Dq — = 3 мкс, достаточную для поступления сигнала v <; с первого выхода блока 17 на первый вход блока 23 и для выполнения суммирования, импульс "1" подается на второй вход (вход разрешения записи С) элемента

59 памяти, по переднему фронту которого в нем запоминается величина ч, в цифровой форме. Этот сигнал подается на вход ЦАП 62, с выхода по" следнего v < в аналоговом виде поступает на выход блока 23 и далее

Сигналы ч,. и v,, с первого и второго входов блока 25 (фиг. 12) подаются на одноименные входы делителя 118, на выходе которого формируется сигнал m; по (5), поступающий на первый вход (инф. вход XI) мультиплексора 119. Сигналы v „, и

v ; подаются также на первые входы компараторов 120 и 121 соответственно, вторые входы. которых соединены с общим проводом блока 25 и имеют

55 на первый вход блока 25 вычисления показателя осложненности.

По сигналам с датчика 31 перемещения талевого блока и датчика 32 веса, поступающим на первый и второй входы блока 52 вычисления длины колонны (фиг.5), последний формирует на выходе сигнал, пропорциональный текущей длине колонны в скважине.

В начале цикла подъема первой. свечи 1 ко» = 1 в запоминается в элементе 53 памяти, на выходе последнего устанавливается сигнал L

1 скв ° В ходе подъема сигнал подается на третий выход блока 27 вычи04 10 сления длины труб и на первый вход элемента 54 вычитания, на второй вход которого подается сигнал с выхода элемента 53 памяти; на выходе элемента 54 вычитания формируется сигнал текущей длины обработанных труб

1т = (Ь ко. м»1» ) подаваемый на первый вход компаратора 55 и на второй выход блока 27 вычисления длины труб, а с последнего— на второй вход блока 24 вычисления объема труб (фиг. 3), на первый вход которого подается сигнал v, погонного объема труб р-го текущего участка бурильной колонны с выхода мультиплексора 20 для реализации блоком 24 функции вычисления объема обработанных труб. Подаваемый на второй вход блок 24 сигнал 1 по (2) в цифровой форме поступает на вход ЦАП 66 (фиг. 8), с выхода которого аналоговый сигнал 1 подается на второй вход умножителя 67, на первый вход последнего поступает сигнал с первого входа блока 24. После подъема i-й свечи с выхода умножителя 67 на выход блока 24 поступает аналоговый сигнал, величина которого пропорциональна объему поднятых с начала отсчета труб ор 1; ор )Lкол. 1» ) (3)

Сигнал v» с выхода блока 24 поступает на второй вход блока 25 вы-. числения показателя осложненности (фиг. 3). По сигналам ч ; и чт; после подъема i-й свечи на выходе блока 25 формируется сигнал ш;, величина которого определяется так;.

m. = 1,0, если v;= 0; ч .= 0; (4) m.= — - -, еслиv,90; v 40 (5)

v w.

Т.;

l1 14 нулевой потенциал. Компараторы 120 и 121 проверяют выполнение условий

0 ч ; = 0 соответственно; сигналы с их выходов поступают на первый и второи входы элемента ИЛИ 122.

При вьыолнении хотя бы одного из указанных условий на выходе элемента

ИЛИ 122 устанавливается единичный сигнал, подаваемый на третий (адр. вход Al) вход мультиплексора 119, четвертый вход которого (адр. вход

А2) соединен с общим проводом блока. На втором входе (инф. вход Х2) мультиплексора 119 постоянно присутствует сигнал с задатчика 123, величина которого соответствует аналоговый единице. При нулевом уровне сигнала на третьем входе мультиплексора 119 выход последнего, а значит и выход блока 25 подключены к первому входу (вход XI) поэтому на выходе блока 25 устанавливается сигнал

m; по (45), а при единичном уровне сигнала на третьем входе.мультиплексора 119 на выходе блока 25 устанавливается сигнал m; по (4).

Сигнал m; с выхода. блока 25 подается (фиг. 3) на вторые входы компараторов 41 и 42 и первый вход ключа 46. Сигнал ш с выхода ключа 46, открытого единичным сигналом на его втором входе, подается на седьмой вход блока 29 индикации, что вызывает срабатывание индикаторов 112 ш и световую индикацию величины ml (фиг. 11) .

Компаратор 42 проверяет условие (6) ш;(1 О, (7) m*on. n э при выполнении этого условия на его выходе устанавливается сигнал "1", который подается на шестой вход блока 29 индикации, что вызывает срабатывание индикатора-сигнализатора 117, световую индикацию транспаранта

"Стоп СПО. Внимание1". при выполнении которого сигнал "1" с его выхода подается на пятый вход блока 30 логического, на шестом выхо. де последнего устанавливается единичный сигнал и срабатывает индикатор

109 "Проявление" (фиг. 11) .

Компаратор 41 проверяет выполнение неравенства

32204 12

1 (8) 45

:55

Показатепь осложенности ш определя" ется как частное от деления на

v, . С целью исключения влияния систематических погрешностей каналов измерения v и ч„ на точность опре,деления величины ш интегрирование (суммирование) объемов промывочной жидкости и металла труб осуществляется на конечных интервалах длины колонны В1, задаваемых задатчиком

34. Компаратор 55 (фнг. 5) проверяет условие при выполнении которого сигнал с его выхода подается на первый вход элемента ИЛИ 58, а с выхода последнего — на первый вход элемента И 57; в момент начала цикла подъема следующей свечи едини-.ный импульс приходит с десятого выхода блока 30 логического на пятый вход блока 27 и второй вход элемента И 57, что приводит к запуску одновибратора 56, вырабатывающего импульс сброса, по которому обнуляются выход элемента 59 памяти (фиг. 6) и выход блока 23, а в элементе 53 памяти запоминается новое значение длины колонны,0 . (k — номер интервала длины 41 с начала подьема). В этот момент времени сигнал с выхода элемента 54 вычитания 1 - =0 поступает на второй вход блока 27 и далее (фиг. 3) на второй вход блока

34, выход последнего также обнуляется в соответствии с (3). Дальнейшая работа устройства протекает аналогично описанному, объем поднятых с начала отсчета труб вычисляется согласно уравнению т,; о,p 1 т. о,р I" ко .\с 1кфл.sj

В процессе подъема производится последовательная обработка труб различных участков бурильной колонны (фиг. 1): четвертого (Р = 4), третьего (P = 3), второго (P = 2) и первого (Р = 1). Автоматическое определение погонного объема v, р обрабатываемых в данный момент времени. труб выполняет мультиплексор 20, на первый, второй, третий и четвертый входы которого подаются сигналы ч „ v, v4 соответственно с первого, второго, третьего и четвертого выходов задатчика 37 (фиг. 3), управляемого

1432204 !4 на третьем входе — с выхода элемента

И 02, когда (18) (10) 1 кол > 11-3 1

1«oq

1 «вл 1й-з °

Входы

ХЗ Х2

Выходы (x>

Х4

1 О

О 0 1

О О ! 1

О О

О

О (13) по пятому и шестому входам (адр. входы А1, А2).сигналами с первого и второго выходов блока 28 управления; на первый, второй и третий входЫ последнего подаются сигналы 1

1 и 1 з соответственно с первого, второго и третьего выходов задатчика

38. Сигналы 1!.< 1 q и 1 q q поступают (фиг. 10) на вторые входы соответственно компараторов 94-96, на первые входы которых подается сигнал

1,„, поступающий на четвертый вход блока 28 с третьего выхода блока 27 вычисления длины труб (фиг. 3). Компаратор 95 (фиг. 10) проверяет выполнение условий

При выполнении (10) сигнал "1" устанавливается на его первом выходе;при выполнении (11) — на втором; при выполнении (12) -на третьем.Аналогично работают компараторы 94 и 95. Сигналы с второго и третьеговыходов компараторов 94-96 подаются на первый и второй входы элементов ИЛИ 103-105 на выходах последних единичные сигналы устанавливаются в случае выполнения следующих условий:

1 1„,„<1; (р = 3); на четвертом входе — с первого выхода компаратора 96, когда

1 -ф 1 кол э (p = 4) ° (19) Шифратор 93 преобразует код из и на входах XI-X4 в двоичный код на выходах У1, У2, На первом У1 и втором У2 выходах шифратора 93 формируется двоичное число, соответствующее номеру разряда входа (0-3), на который подана "1". Сигналы с первого и второго выходов шифратора 93 подаются на первый и второй выходы блока 28..управления, а с них (фиг. 3) " на пятый и шестой входы (адр. входы At A2) мультиплексора

20. Работа шифратора 93 однозначно.

25 описывается таблицей переключений. (14)

40 (15)

Сигналы с выходов элементов ИЛИ

104 и 105 поступают на втерыв входы . элементов И 101 и 102 на первые вхоЭ

45 ды которых поступают сигналы с первых,.5 выходов, соответственно компараторов

94 и 95. В любой момент времени в ходе СПО сигнал "1" присутствует только на одном из входов шифратора 93: на первом входе — с выхода элемента ИЛИ, 50

103, когда (1; (р = 1); (16) на втором входе — с выхода элемента

И 101 когда

1, (1„.. 1,,; (р=г)р (17) При выполнении условия (18) т.е. при подъеме труб третьего участка колонны (р=З), сигнал "1" установлен на третьем входе шифратора 93 (ХЗ=

=1), при этом на его первом выходе—

"О" (У1=0), на втором входе — "1" (У2 = 1). Такая же комбинация сигналов устанавливается на пятом и шестом управляющих входах мультиплексора 20 (А1=0, А2=1), которая соответ,ствует двоичному числу !О = 2 „ . Это приведет к подключению выхода мультиплексора 20 к входу ХЗ вЂ” третьему входу (фиг. 3) — и подаче на первый вход блока 24 вычисления объема труб сигнала о.р То, В ходе подъема бурильной колонны новый отсчет 1т блок 27 вычисления длины труб (фиг, 3) начинает не то1432204 !8 дикаторе 111 q, а также на первый вход компаратора 40, на второй вход которого подается сигнал q,п,Д, с первого выхода задатчика 36 допустимых расходов (фиг. 3). При выполнении условия (22) mg o((. (; срабатывает индикатор-сигнализатор

117 "Стоп СНО! Внимание1" и звучит сигнал.

В процессе спуска бурильной колонны блок 27 вычисления длины труб, блок 28 управления и мультиплексор 20 срабатывают аналогично описанному.

При вынужденных простоях во время СПО или бурения (с прекращением циркуляции) наличие перетока промывочной жидкости на устье скважины или ее поглощения определяется блоками 16 и 17 обработки сигналов расходомеров. В случае отсутствия про- 20 явлений и поглощений сигнал на пер- . вом входе элемента 48 памяти (фиг. 4) не изменяется во времени, при этом на выходе компаратора 49 устанавливается "1", а на вторых выходах бло- 25 ков 16 — 17 — сигналы "0".

При возникновении, например поглощения на простаивающей скважине осуществляется автоматический долив промывочной жидкости, сигнал с расходомера 5 поступает на первый вход блока 17 и на его втором выходе устанавливается "1", поступающая на четвертый вход блока 30 логического.

Последнее вызывает появление на седьмом выходе блока 30 сигнала "1", по которому срабатывает индикатор 110

"Поглощение" блока 29 индикации, и появление единичных сигналов на его втором и десятом выходах с периодом

40 их следования Т = dt, по каждому из которых с первого выхода блока 17 поступает сигнал v„ 1, пропорциональный объему долитой за предыдущий пе. риод dt жидкости. Этот сигнал посту45 пает на выход мультиплексора 18 и на первый выход демультиплексора 21, так как единичный сигнал устанавливается в этом режиме на первом входе (адр.вход А1) демультинлексора 21.

Блок 22 вычисления расхода жидкости

50 (фиг. 7) по сигналу на втором входе ч и сигналу дс, поступающему

Ф. j на первый вход с задатчика 33, формирует на выходе сигнал (23)

М г1 акоп. п((гл. (24) (25) 1 (оп .пр срабатывает индикатор-сигнализатор

115 "Закрыть превентор! Промыть с увеличением плотности1".

Аналоговый сигнал о . по (23) на

1 выходе блока 22 вычисления расхода жидкости (фиг. 7) изменяется по величине в моменты, отстающие друг от друга во времени на величину, кратную gt, так как цифровой сигнал v+ поступающий на первый вход (инф. вход

D )элемента 63 запоминания устанавливается на выходе последнего, а значит и на входе ЦАП 64 в момент прихода единичного импульса с девятого выхода логического блока 30 через третий вход блока 22 на второй вход (вход разрешения записи) с элемента 63 запоминания. Синхроимпульсы приходят на третий вход блока 22 при возникновении или проявлении на простаивающей скважине через интервалы времени dt. На фиг. 14 показана зависимость величины сигнала на выходе блока 22 при возникновении проявления на простаивающей скважине, 1 интенсивность которого вначале растет, а затем стабилизируется на ( уровне q „ который подается на пятый вход блока 29 индикации и индуцируется на ин17 тывает индикатор 110 "Поглощение"; при выполнении условия на выходе компаратора 40 устанавливается сигнал "1", который подается на шестой вход логического блока

30, что приводит к появлению сигнала на девятом выходе последнего и сра- батыванию индикатора-сигнализатора

116 "Промыть с уменьшением плотности".

При возникновении проявления на простаивающей скважине срабатывает индикатор 109 "Проявление", сигнал

v снимается с первого выхода блока 16 обработки расходомера по управляющему сигналу с первого выхода логического блока 30, а вычисленное значение q сравнивается с q д(п,пр на компараторе 39 (фиг. 3). При выполнении условия т7 Ст1 99

IS 143 лько. в момент выполнения условия (8), но н в моменты перехода от участка труб одного погонного объема к участку другого погонного объема.

При подъеме, например, труб третьего участка колонны кодовая комбинация сигналов с выходов шифратора

93„ поступившая на первые входы элементов 99 и 100 памяти, фиксируется в момент перехода на третий участок, на выходах элементов 99 и 100 памяти запоминаются сигналы соответственно "0" и "1". Последние подают я на первые входы компараторов 97 и 98, на вторые входы которых поступают текущие сигналы с первого и второго выходов соответственно шифратора 93.

Пока продолжается подъем труб третьего участка комбинация сигналов на выходах шифратора 93 не изменяется, при этом на выходах компараторов 97 .и 98 присутствуют единичные сигналы, а на выходах элементов НЕ 107 и 108— нулевые сигналы. В момент окончания подъема труб третьего участка (1 ко «

-- 1 ) и перехода к подъему труб второго участка сигналы на первом и втором выкодах шифратора 93 изменяется на "1" и "0" соответственно (Y1=

1, Y2 -- О) . При этом на входах компараторов 97 и 98 условие одинаковости напряжений не выполняется, на их выходах устанавливаются сигналы "0", а на выходах элементов HK 107 и 108— сигналы 1",которые поступают на первый и второй входы элемента ИЛИ 10Ь, а сигнал "1 — с выхода последнегона третий выход блока 28 управления, четвертый вход блока 27 вычисления длины труб (фиг. 3), на второй вход (фиг. 5) элемента ИЛИ 58 и с его выхода на первый вход элемента И 57. В момент начала цикла подъема следующей свечи сигнал "1" поступает на второй вход элемента И 57, что приводит к запуску одновибратора 56, вырабатывающему сигнал сброса; обнуляется выход блока 25 вычисления объема жидкости,в элементе 53 памяти запоминается новое значение Ь1,„,k, что приводит в первый момент времени к обнулению выхода элемента 54 вычитания и поступлению сигнала 1 T = 0 с второго выхода, блока 27 на второй вход (фиг. 3) блока 24 вычисления объема труб, последнее вызовет обнуление выхода блока 24. Кроме этого, сигнал сброса поступит (фиг. 3) на пятый

2204 16 вход блока 28 управления а значитна вторые входы (входы разрешения записи) элементов 99 и 100 памяти (фиг. 10), в которых запоминается но5 вая комбинация выходных сигналов шифратора 93, установившаяся до следующек смены погонного объема труб.

В процессе спуска бурильной колонны количество вытесняемой в желоб жидкости измеряется расходомером 6, сигнал с которого через открытый ключ

43 подается на первый вход блока 16 обработки сигналов расходомера работающего аналогично блоку 17 °

В момент начала цикла спуска -й свечи с первого выхода блока 30 логического поступает управляющий сигнал на второй вход блока 16 и третьи входы мультиплексоров 18и 19,при этом сигнал с первого выхода блока 16,пропорциональный объему промывочной жидкости v ...вытесненной х-й свечи,поступает на выход мультиплексора 18,далеена второй выход демультиплексора 21 и на первый вход блока 23 вычисления объема жидкости, а сигнал с первого выхода задатчика 35 шдо„с поступает на выход мультиплексора 19 и первые входы ключа 45 H компаратора 41.

После спуска х.-й свечи на первый вход блока 25 вычисления показателя осложненности поступает сигнал, пропорциональный объему вытесненной с

ЗВ: момента начала отсчета жидкости где v ; — объем жидкости, вытесненной i-й свечой, а на вто рой вход поступает сигнал, пропорцио" нальный объему металла спущенных в с кважину тр уб где Б „,, - длина спущенной колонны в момент начала отсчета

k-го интервала длины dl;

1„,„; — текущая длина колонны после спуска i-й свечи.

По входным сигналам блок 26 фор мирует на выходе сигнал m ... .Величины m; и mд,„с индицируются блоком

;29 индикации; при выполнении усло" вия (6) с седьмого выхода блока 30 логического подается сигнал на второй вход блока 2.9 индикации и сраба1. Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций по авт. св. Р 1328499, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля за счет поддержания равновесного состояния системы скважина — пласт в ходе спускоподъемных операций и точности обнаружения отклонений от равновесного состояния, оно снабжено доливочной емкостью, всасывающим трубопроводом, нагнетательным трубопроводом, первым и вторым клапанами, элементом управления, причем нижняя часть доливочной емкости соединена всасывающим трубопроводом с первым входом электронасоса контура долива, второй вход которого соединен с выходом сигнализатора состояния буровых насосов, выход подключен чеI

19 1

В течейие всего времени выполнения СПО информация о текущей длине бурильной колонны в метрах выводится с третьего выхода блока 27 вычисления длины труб (фиг. 5) на девятый вход блока 29 индикации (фиг. 3) и отображается в цифровой форме на индикаторе 114 1„,„ .

В предлагаемом устройстве устранена инерционность электронасоса

4 в контуре долина промывочной жидкости, за счет чего достигается повышение точности поддержания равновесного состояния системы скважинапласт в ходе СПО и увеличение точности обнаружения отклонения от равновесного состояния, т.е. возрастает достоверность прогнозирования устройством ситуации в скважи-. не: последнее очень важно для скважин, проводимых в сложных геологотехнических условиях, характеризующихся наличием высокопроницаемых, малопрочных пластов и пластов с АВПД. формула изобретения

432204 20 рез нагнетательньп трубопровод к первым входам первого и второго клапанов, вторые входь: которых соединены соответственно с первым и вторым выходами элемента управления, вход которого соединен с выходом блока обработки сигналов, при этом выход первого клапана соединен с трубопро-, водом долива, выход второго клапана соединен через трубопровод с верхней частью доливочной емкости, при этом десятый выход логического блока подключен к третьим входам блока вычисления расходе жидкости и блока вычисления длины труб, третий выход которого соединен с девятым входом блока индикации.

?. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем что„ в логи ческий блок, введен одиннадцатый элемент ИЛИ, причем первый вход одиннадцатого элемента ИЛИ соединен с первым выходом блока, второй вход

25 подключен к второму выходу блока, а выход является десятым выходом блока, 3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, блок вычисления длины труб снабжен пятым входом, причем второй вход элемента

И является пятым входом блока.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок индикации снабжен индикатором 1 „ „ причем вход индикатора является девятым входом блока.

5. Устройство по и. 1, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления расхода жидкости снабжен третьим входом, причем второй вход элемента памяти является третьим входом блока.

6. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок вычи45 сления объема жидкости снабжен элементом задержки, причем вход элемента задержки является третьим входом блока, а выход подключен к второму входу элемента памяти. 1432204

1432204

1432204юг. 7

1432204

1432204

1432204

Составитель А. Рыбаков

Техред И. Верес Корректор М.Максимишинец

Редактор Л. Гратилло

Заказ 6100

Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4