Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения

 

Союз Советсник

Соцнапистнческмд

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ он 859616 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 160879 (21) 2809136/22-03 с присоединением заявки М9 (23) Приоритет

РЦМК з

Е 21 В 47/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (ЗЗ УД 622.248.33 (oas. 8) Опубликовано 3Q0881 Бюллетень Йо 32

Дата опубликования описания 30 .08 .81 (72) Авторы изобретения

Т, М. Таджи баев, Ш. Буэ руков, К. Якубеков

Андижанское специальное проектно-конст

В/о Союэнефтеавтоматика Министерст промышленнос ти (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ

В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

Изобретение относится к технике измерения глубины, в частности бурящихся скважин, и может найти применение в нефтегазодобывающей промьааленностн.

Известны устройства для измерения глубины бурящихся скважин косвенным методом по угловому перемещению роликов кронблока (1).

Известно устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее датчик оборотов лебедки, датчик веса на крюке, блок логики и блок счетчиков. С целью повышения точности иэмерения глубины скважин путем компенсации погрешности, возникающей при смене слоев каната, оно снабжено блоком коррекции, включенным между блоком логики и блоком счетчиков и содержащим генератор дробных импульсов, счетчик слоев каната, блоки набора кода — ключтриггер, формирователь импульсов, схему ИЛИ, шифраторы схемы И и реверсивный счетчик импульсов, причем выход блока логики подсоединен к счетному входу счетчика слоев каната, выход которого через один иэ блоков набора кода и шифратор соединен с первыми входами схем И, а выход генератора дробных импульсов через ключтриггер и последовательно соединенные второй блок набора кода и шифратор подключен к вторым входам схем

И, выходы которых последовательно чере» схему ИЛИ, ключ-триггер, реверсивныр счетчик импульсов и формирователь импульсов подключены ко входу блока сч.тчиков (21.

В последнем устройстве распознавание холостых ходов талевой системы (подъем и спуск крюкоблока без инструмента1 производится по при- . ходу сигнала с датчика веса на, 15 крюке.

Ввиду того, что датчик веса иа крюке установлен. па мертвом конце талевого блока, вес на крюке ближней. к весу одной свечи буровых труб нэ-эа погрешностей талевой системы четко не фиксируется. И, следовательно, в результате измерения появляются сбои. Сбои появляются также

25 при спуке бурового инструмента в наклонные скважины, где имеет место трение бурового инструмента о стенки скважин.

Цель изобретения — повышение точности.

859616

Укаэанная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее взаимосвязанные блок логики, блок коррекции, блок счетчиков и датчик оборотов лебедки, подключенный к блоку логикй, снабжено блоком распознавания холостых ходов талевой системы, выполненным в виде приемника, связанного с помощью антенны с генератором фиксирован.ной частоты, выход которого подключен к блоку логики.

Приемник выполнен в виде резонансного усилителя, настроенного на фиксированную частоту генератора.

Распознавание холостых ходов талевой системы пр проходящему через нее току с помощью генератора фиксированной частоты и приемника с антенной позволит получить четкие сигналы на разрешение отсчета, что дает воэможность повысить надежность работы устройства.

На фиг. 1 изображена схема установки устройства.на буровой; на фиг. 2 — схема устройства.

Устройство содержит буровую вышку

1, кронблок 2, крюкоблок 3 с подвешенным квадратом 4 и буровым инструментом 5, датчик оборотов лебедки

6, установленную вблизи роторного стола антенну 7, генератор 8 фиксированной частоты, одна выходная клем ма которого заземлена, а другая подключена к корпусу буровой вышки у кронблока, приемник 9, подключенный к взаимосвязанным блокам логики 10, коррекции 11 и счетчиков 12. В процессе бурения или спускноподъемных операций, когда крюкоблок

3 находится в контакте с буровым инструментом 5,.находящимся в скважине, по цепи кронблок 2-крюкоблок

3-квадрат 4-буровой инструмент 5 про текает переменный ток, источником которого является генератор 8 фиксированной частоты. Тогда в контуре антенны 7 индуктируется ЭДС, которая поступает на вход приемника 9, усиливается и подается в блок 10 логики, где Формируется сигнал на разрешение отсчета.

Перемещение крюкоблока 3 при отсутствии контакта его с буровым инструментом считается холостым ходом, так как цепь генератора 8 фиксированной частоты разомкнута. В этом случае в контуре антенны 7 наве дение ЭДС не произойдет Й, следовательно, сигнал на разрешение отсчета в блок 10 логики не поступит.

Таким образом, в предлагаемом уст ройстве осуществляется отличие рабочих ходов талевой системы от холостых.

Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения (фиг.2) содержит датчик 13 оборотов лебедки, приемник 14 с антенной, генератор 8 фиксированной частоты, подключенные к блоку 10 логики, состоящему из устройства 15 ручного ввода информации через распределитель 16 импульсов, подключенного к триггеру

17 управления реверсом и схеме ИЛЙ

18, соединенной последовательно с узлом 19 задержки и ключом 20, на который воздействует селектор 21

1О максимальной длительности импульсов, дешифратора 22 нуля, взаимодействующего со схемами И 23 и 24; блок 12 счетчиков, взаимодействующий с блоками логики 10 и коррекции 11 и состоящий иэ реверсивного счетчика 25 Над забоем ", связанного со счетчиком 26 Глубина забоя ; блок 11 коррекции, состоящий иэ реверсивного счетчика 27 витков каната, воздействующего через панель 28 набора хода на шифратор 29, который связан со схемами И 30. Эти схемы через схему ИЛИ 31 воздействуют на ключтриггер 32. Имеется также генератор

22 дробных импульсов, импульсы которого через ключ-триггер 32 поступают на счетчики 34 и 35 импульсов.

Формирователь 36 импульсов связан со счетчиком 34 и другим формирователем 37 импульсов, Шифратор 38 свя30 со схемами И 30.

Устройство работает следующим образом.

Во время бурения сигналы датчика 13 оборотов лебедки поступают

35 в блок 10 логики через устройство

15 ручного ввода информации на распределитель 16 импульсов. Последний распределяет импульсы датчика 13 оборотов лебедки по каналам вверх и вниз в зависимости от направления его вращения. Импульсы, поступающие с распределителя 16 на схему

ИЛИ 18, являются счетными, а импульсы, поступающие на триггер 17 управления реверсом, преобразуются в сигналы, с помощью которых производится управление счетчиками устройства.

Счетные импульсы проходят через схему ИЛИ 18, узел 19 задержки и поступают на ключ 20 и на счетный вход счетчика 27 витков каната.

Ключ 20 пропускает импульсы только при наличии электрического контакта крюкоблока 3 с квадратом 4 или висящего на крюкоблоке квадрата 4 с — И колонной буровых труб 5 (Фиг. 1).

Счетчик 27 производит непрерывный счет витков каната ° С этого счетчика поступают сигналы через панель 28 набора кода на шифратор 29.

Щ Шифратор 29 имеет пять выходов (по максимальному числу слоев каната на барабане лебедки), В зависимости от тянущего номера слоя витков каната на соответствующем выходе шифратора

29 появляется сигнал, который посту859616 пает на соответствующую схему И 30.

Пройдя ключ 20, счетные импульсы поступают на формирователь 36 импульсов блока 11 коррекции. Передние фронты сформированных импульсов производят сброс счетчиков 34 и через формирователь импульсов 37 считываются счетчиком 26 а задние фронты подключают генератор 33 дробных импульсов через ключ-триггер

32 на счетные входы счетчиков 34 и 35.

Накопление дробных импульсов генератора 33 на указанных счетчиках происходит до определенного числа

n< — и соответствующего номеру слоя витков каната на барабане лебедки, В момент, когда число импульсов на счетчике 34 соответствует номеру слоя, на соответствующем выходе шифратора 39 тоже появляется сигнал.

При совпадении сигналов шифраторов

39 и 38 с соответствующей схемы И

30 через схему ИЛИ 31 на ключ-триггер 32 поступает разрешение на переключение, ключ-триггер 32 прерывает подачу дробных импульсов с генератора 33 на вход счетчиков 34 и 35.

С приходом последующего счетного им-. пульса происходит сброс счетчика 34 с последующим запуском счетчиков

34 и 35.

Таким образом, на счетчике 35 происходит накопление дробных.импульсов генератора 33 до величины целого с последующим суммированием его счетчиком 34 через формирователь 36 импульсов. Этот импульс является кор-З5 ректирующим.

Суммирование счетных импульсов счетчиком 26 Глубина забоя возможно только при наличии разрешения, которое поступает со схемы И 24 при 4Q совпадении сигналов с триггера 17 управления реверсом и с дешифратора

22 нуля. Дешифратор 22 нуля выдает счгнал при наличии контакта буровоГО сигнала с эабОЯ (счетчик 25 пОка- 45 эывает 00000 ). При нахождении инструмента над забоем совпадение происходит на схеме И 23 при движении инструмента вниз. В этом случае счетчик переключается на вычитание, 50

При движении инструмента вверх управляющий сигнал триггера 17 управления реверсом переключает счетчик

25 на суммирование. где — длина одного витка ка-, ната в слое, м;

N = 2 — количество целых импульсов на один оборот датчика оборотов лебедки;

K=1000 — цена одного целого импульса, мм.

Длина одного витка каната,- намотанного на барабан лебедки типа У2-211, для первого и последующих слоев составляет: 1 =2086,0 мму 8 =21 i: Оьаа;

20 8,=. 2261,9 мм и т. д. Тогда количество дробных импульсов для первого и последующих слоев, соответственно и = 43; и = 87; п = 131 и т. д.

Устройство ручного ввода ин25 формации предназначено для первичной установки счетчиков 25, 26 и 27.

Панель 28 набора кода служит для внесения поправок при применении различных типов лебедок и при изменении диаметра каната талевой системы.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее взаимосвязанные блок логики, блок коррекции, блок счетчиков и датчик оборотов лебедки, подключенный к блоку логики, о т л и— бО ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения -точности, оно снабжено блоком распознавания холостых ходов талевой системы, выполненным в виде приемника, связанного с помощью ан65 тенны с генератором фиксированной

Таким образом, при наличии кон- такта бурового инструмента с забоем счетные импульсы считываются счетчиком 26 Глубина забоя, а при отсутствии контакта — счетчиком 25 Над забоем . Счетчик при этом сохраняет прежние показания.

Отсчет показаний глубины скважины и положения инструмента относительно забоя скважины производится в метрах.

Триггер 17 управления реверсом производит переключение реверсивных счетчиков устройства на суммирование и/или вычитание при бурении и спуско-подъемных операциях.

Количество дробных импульсов на один счетный определяется по формуле.

Снабжение устройства генератором фиксированной частоты и приемником с антенной позволит повысить надежность работы устройства. Это поможет ликвидировать сбои при измерении глубины скважины и знать точное положение долота относительно забоя.

Так, если идет спуск инструмента, то буровик, боясь ударить инстру- . мент о забой скважины, в конусе спуска снижает скорость. При подъеме инструмента скорость подъема снижается из-за опасности подъема стола ротора, что может привести к несчастному случаю. Таким образом, точное знание положения инструмента поможет предотвратить аварийную ситуацию, избежать несчастного случая и сократить время на проведение спуско-подьемных операций.

859616 частоты, выход которого подключен к блоку логики.

2. Устройство по п. 1, о т л и а ю щ е е с я тем, что приемник выполнен в виде резонансного усили теля, настроенного на фиксированную частоту генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Куликовский Л. и ушмаев В.

Информационно-измерительные системы для управления процессом бурения, М., Недра, 1972, с. 52.

2. Авторское свидетельство СССР

9 648722, нл. Е 21 В 47/04, )975.

859616

Составитель Г.данилова

Редактор М.Янович Техред X.Êàñòåëåâè÷ Корректор А.ференц

Эаказ 12538 Тираа 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент ., г. Уигород, ул. Проектная, 4