Устройство для измерения глубины скважины

 

О П И С А Н И Е < 875001

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сок э Советсиик

Социалистичесииа

Рес ублии (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.01 80 (21) 2878404/22-03 с присоединениевааявки № (23) Приоритет (51)М. Кл.

Е 21 В 44/00

3Ъоударотеениый комитет

СССР до делам изабретеиий н открытий

Опубликовано 23 ° 10 81 ° Бюллетень № 39 (53) УДК 622. 24 ° . .082(088.8) Дата опубликования описания 23. 10.81

Б.Д.Денис, P.Â.Äçÿäûê, Б.С.Калужный, И.Н.1флицкий и А.Д.Мартынчук (72) Авторы изобретений (71) Заявитель,Львовский ордена Ленина политехнический институт

Министерства высшего и среднего специального образования . Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ

СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности,. в частности, к устройствам контроля процессов бурения нефтяных и газовых скважин °

Известно устройство измерения проходки скважины, состоящее из датчика подачи инструмента, установленного на кронблоке, счетчиков импульсов, блока логики. Измерение проход-.

16 ки,в этом устройстве основано на измерении перемещения верхнего конца бурильных труб, т,е, на измерении подачи (11.

Однако данное. устройство не обеспечивает контроль положения долота во время спуско-подъемных опера.ций, который приобретает первостепенное значение при ликвидации аварий, вызванных поломками инструмен" та. Кроме того, устройство имеет низкую точность измерения глубины забоя иэ-за отключения датчиков на время спуско-подъемных операций и наращивания инструмента.

Известно также устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее датчик оборотов лебедки, датчик веса на крюке, блок логики, блок счетчиков и блок коррекции, контролирующее перемещение инструмента по количеству оборотов барабана лебедки с компенсацией погрешностей, возникающих при смене слоев каната (2), Недостатком этого устройства является низкая точность контроля положения долота в скважине и глубины забоя ввиду изменчивости характера навивки телевого каната на барабан лебедки.

Наиболее близким па технической, сущности к предлагаемому является устройство для измерения глубины скважины и положения долота, содержащее датчик положения талевого блока, датчик веса на крюке, уст875001 ройство направления движения.; бурильного инструмента, схемы совпадения, счетчик импульсов "Над забоем, счетчик импульсов "Забой", схему НЕ и индикатор.

Принцип измерения в известном устройстве основан на подсчете количества импульсов от датчика подачи инструмента, приводимого в действие медленно вращающимся шкивом кронблока. Основным управляющим сигналом, разрешающим подсчет этого количества импульсов, т.е. вели— чины перемещения инструмента, является наличие веса инструмента, контролируемое датчиком веса на крюКе 131.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, вызванная тем, что во время разгона и торможения буровой лебедки при спус. ке и подъеме инструмента натяжение талевого каната уменьшается, что приводит к кратксвременному исчезновению сигнала датчика веса на крюке, в результате чего возникает случайная погрешность измерения величины перемещения талевого блока.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены блок коррекции погрешности, содержащий последовательно соединенные датчик наличия движения инструмента, схему ИЛИ-НЕ триггер и первую схему совпадения, и компаратор,,связанный с триггером и схемой ИЛИ-НЕ, при этом датчик веса на крюке подключен к компаратору, . а датчик положения талевого блока подключен к первой схеме совпадения, соединенной с блоком направления движения бурильного инструмента, причем последний связан со счетчиком импуль сов "Над забоем", второй и третьей схемами совпадения, а счетчик импульсов "Над забоем" подключен через последовательно соединенные индикатор и схему НЕ ко второй схеме совпадения, непосредственно связанной со. счетчиком импульсов "Над забоем" при этом третья схема совпадения подключена к схеме НЕ и счетчику импульсов

Забой.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения глубины скважины и положения бурильного инструмента над забоем содержит датчик

55 положения талевого блока 1, датчик веса на крюке 2, блок коррекции погрешности 3, возникающей в динамических режимах работы буровой лебедки, состоящий из компаратора 4, датчика наличия движения инструмента 5, схемы совпадения 6, блока памяти в виде установочного триггера 7. и схемы ИЛИ-НЕ 8, блок направления движения бурильного инструмента 9, схему совпадения 10 и

11, счетчик импульсов "Над забоем"

12, схему НЕ 13, индикатор "Нуль" 14, счетчик импульсов "Забой" 15.

Датчики 1 и 2 подключены к соответствующим входам блока коррекции 3, выход которого соединен с устройст вом 9, при этом датчик веса 2 через компаратор 4 подключен к первым входам триггера 7 и схемы 8, другой вход которой соединен с датчиком наличия движения 5. Выход схемы 8 соединен с другим входом триггера 7, а его выход соединен с.одним входом схемы совпадения 6, к другому входу которой подключен датчик импульсов положения 1. Выход схемы 6 соединен со входом устройства 9, первый выход которого "Вниз" соединен с одними входами схем 10, 11, а другой выход "Вверх" соединен с входом "Вычитание" счетчика 12, выход которого через индикатор 14 подключен к другому входу схемы 11 и через схему 13 к другому входу схемы 10. Выход схемы 10 соединен с входом "Суммирование" счетчика

"Над забоем" 12, а выход схемы ll соединен с входом счетчика "Забой" 15.

Устройство работает следующим образом.

Во время движения инструмента датчик 1 выдает импульсы, количество которых пропорционально величине перемещения талевого блока и которые через блок коррекции 3:поступают в устройство направления движения 9.

Устройство 9 учитывает направление движения инструмента и распределяет входную последовательность импульсов на две выходные: отвечающие движению инструмента вниз или вверх. Реверсивный счетчик 12 следит за глубиной погружения долота в скважину. При достижении инструментом забоя счетчик 12 приходит в нулевое состояние, в результате чего выходной сигнал индикатора "Нуль" 14 открывает схему

11 и последовательность импульсов с выхода "Вниз" устройства 9.поступает на счетный вход счетчика "Заоой" 15.

5 8

При отрыве долота от забоя или подьеме инструмента, последовательность импульсов с выхода "Вверх" устройства 9 поступает на вход "Вычитание" счетчика 12, который указывает на положение долота "Над забоем". Одновременно индикатор Нуль" 14 закрывает схему 11 и через элемент НЕ 13 открывает схему 10, которая подключает выходную шину "Вниз" устройства 9 на вход "Сложение" счетчика 12. Импулвсы, появляющиеся на этои шине при движении инструмента вниз учитываются реверсивным счетчиком 12 до достижения им нулевого состояния, т.е. до момента касания долотом забоя.

В этот момент индикатор 14 закрывает схему 10 и открывает схему 11, в результате чего счетчик 15 учитывает величину последующего углубления скважины.

Вышеуказанные измерения перемещений бурильного инструмента вомож-,. ны при наличии разрешающего сигнала на выходе схемы совпадения 6 блока 3. 2

Схема 6 блока коррекции 3 открывается выходным напряжением триггера 7, состояние которого определяется наличием или отсутствием сигнала на выходе датчика веса на крюке 2, управляющего компаратором 4, и сигнала датчика наличия движения инструмента 5В исходном положении триггер 7 всегда находится в состоянии, при котором схема 6 закрыта. Если вес йа крюке при спуске инструмента достигнет большего значения уставки компаратора 4, то триггер 7 опрокидывается, открывает схему 6, и импульсы от датчика 1 поступают на подсчет и индикацию счетчиками 12 и 15.

75001 6

15

30

40

Формула изобретения

При резких ускорениях и замедлениях бурильного инструмента в процессе спуска или подъема, когда кратковременно пропадает сигнал датчика веса 2, триггер 7 не изменяет своего состояния, и счетчик импульсов от дат чика 1 продолжается. Триггер 7 опрокидывается и закрывает схему 6 только тогда, когда отсутствуют выходные сигналы датчиков 2 и 5 (бурильный инструмент поставлен на ротор). При перемещениях пустого крюка уровень выходного сигнала датчика веса 2 мень ше установки компаратора 4, что исключает ложный подсчет импульсов. Три

rep 7 опрокидывается и открывает схему 6, что обеспечивает возможность возобновпения счета импульсов в случае появления сигнала на выходе датчика 2 превышающего уставку компаратора 4.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность

1 измерения глубины скважины и положения бурильного инструмента над забоем во время бурения путем исключения погрешностей, возникающих в динами-ческих режимах работы буровой лебедки, что приобретает первостепенное значение, особенно, при бурении наклонно направленных скважин.

Макетный образец предлагаемого устройства испытан на действующей бу- ровой установке. Применение блока коррекции погрешности в данном уст-ройстве позволило уменьшить погреш- . ность измерения с 2Х до 0,057.

При спуске инструмента в скважину во время спуска каждой свечи, как показали измерения, крюк проходит примерно 0,7 м в режиме свободного падения, когда отсутствует сигнал датчика веса. Таким образом, устройство, работающее без предлагаемого корректора не учитывает 0,7 м на каждой свече, длина которой составляет 38-40 м. Точность измерения длины бурильного инструмента, опущенного в скважину, устройством, содержащим предлагаемый корректор, исключает эту погрешность, а погрешность предлагаемого устройства определяется только точностью выполнения мерного ролика, троса, стабильностью его натяжения и ошибкой дискретности.

Предлагаемое устройство может найти .Широкое применение в оснащении бурящихся нефтяных и газовых скважин как в отдельности, так и в системах сбора и обработки технологической информации.

Устройство для измерения глубины скважины, содержащее датчик положения талевого блока, датчик веса на коюке, блок направления движения бурильного инструмента, схемы совпадения, счетчик импульсов, "Над забоем", счетчик импульсов "Забой", схему НЕ и индикатор, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точностй измерения., оно снабжено блоком коррекции погрешности, 875001 8

ВНИИПИ Заказ 9284/55 Тираж 630 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 содержащим последовательно соединенные датчик наличия движения инструмента, схему ИЛИ-НЕ, триггер и первую схему совпадения, и компаратором, связанным с триггером и схемой

ИЛИ-НЕ, при этом датчик веса на крюке подключен к компаратору, а датчик положения талевого блока подключен к первой схеме. совпадения, соединенной с блоком направления движения . бурильного инструмента, причем последний связан со счетчиком импульсов "Над забоем", второй и третьей ,схемами совпадения, а счетчик импульсов "Над забоем" подключен через последовательно соединенные индикатор и схему НЕ ко второй схеме совпадения, непосредственно связанного со счетчиком импульсов "Над забоем", при этом третья схема совпадения подключена к схеме HE и счетчику импульсов "Забой".

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Куликовский А.Ф. и др. Инфор"

10 мационно-измерительные системы для управления процессом бурения. M.

"Недра", 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

1Ф 648722, кл. Е 21 В 44/00, 1975.

>s 3. Патент США У 3643504, кл. 73-151.5, 1972.