Устройство для определения начала выброса при бурении скважин Советский патент 1984 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к бурению и предназначено для использования при бурении скважин на нефть и газ, в частности для распознавания аварийных ситуаций в процессе бурения.

По основному авт.св. № 887803 известно устройство для определения начала выброса при бурений скважин 11 .

Недостатком известного устройст- ва является отсутствие схемы дораспознавания для определения допустимого значения прироста объема жидкости между очередными наращиваниями в процессе бурения при выходе пластового флюида на поверхность, что снижает точность определения начала выброса.

Цель изобретения - ттовьЕпение точности определения начала выброса.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения начала выброса снабжено схемой дораспознавания , включающей задатчик давления, четвертую и пятую схемы сравнения, ждущий мультивибратор, третий ключ, запоминающий элементнакопитель и второй вычитающий злемент, при этом входы четвертой схемы сравнения соединены с выходами датчика давления и задатчика давления, выход четвертой схемы сравнения - с входом реле времени, два входа пятой схемы сравнения соединены с входом и выходом реле времени, а ее выход через ждущий мультивибратор соединен с управлякщим входом третьего ключа, другой вход которого соединен с выходом первого вычитающего элемента, при этом выход третьего ключа через запоминающий элемент-накопитель соединен с первым входом второго вычитающего элемента, второй вход которого соединен с выходом блока уставки, а выход второго вычитающего элемента подключен к входу третьей схемы сравнения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 давления промьгеочной жидкости в приемных емкостях, датчик 2 объема реле 3 времени, блок 4 уставки, первый ключ 5, второй ключ 6, первый запоминающий элемент 9, первую, вторую и третью схемы сравнения 10, 11 и 12, первую, вторую и третью схемы И 13, 14 и 15, схему ИЛИ 16, индикаторы 17 и 18, задатчик 19 давления, четвертую и пятую схемы 20 и 21 сравнения, ждущий мультивибратор 22, запоминающий элемент-накопитель 23, второй вычитающий элемент 24.и- третий ключ 25.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 5 и 6 открыты. После включения буровых насосов давление на стояке начинает возрастать и вызывает возрастание сигнала на выходе датчика f и на входе схемы 20 сравнения. Когда этот сигнал сравняется с сигналом задатчика 19, на выходе схемы 20 появляется сигнал, запускающий реле 3 времени, которое осуществляет задержку переключения устройства .в рабочий режим, необходимую для вькода циркуляции жидкости на нормальный режим. Значение объема промывочной жидкости в приемных емкостях, измеренное датчиком 2 объема, через открытый ключ 5 поступает в запоминающий элемент 8.

После отработки реле 3 ключи 5 и 6 закрываются, что свидетельствует о переходе в рабочий режим. Запомненное в элементе 7 значение объема промывочной жидкости равно V.

а зао

помненное в элементе 8 значение

Схема 11 сравнивает значение объема V с запомненным VQ и при V « VQ вырабатывает сигнал О на выходе , подключенном к входам схем И 13 и 15 В случае V VQ схема 11 сравнения вырабатывает сигнал 1. Схема 10 сравнивает текущее значение давления PC с запомненным Рр и при PC сн вырабатывает сигнал О на выходе, подключенном к схеме И 13, и сигнал 1 на выходе, подключенном к схемам И 14 и 15. При Ft РСН сигналы из схемы 10 поступают наоборот: 1 - к схеме И 13, а О - к схеме И 14 И 15. Элемент 9 вычитает из текущего значения объема V запомненное значение V. и вырабатывает сигнал, пропорциональный разности V-VQ. Далее схема 12 сравнивает значение допустимого прироста объема жидкости V, получаемого из схемы 4 уставки, с разностью V-V(j и при V-VQ V вьфабатывает сигнал 1 на выходе, подключенном к схеме И 14, и О на выходе, подключенном к схеме И 15. При V-VD V сигналы поступают наоборот

1 - к схеме И 15, а О - к схеме 14.

Сигналы с выходов схем 10, 11 и 12 сравнения поступают на входы схем 13, 14 и 15, которые вырабатывают j сигналы 1 при V YO и PC РСН (схема И 13), V-VQ 7 V и PC РСН (схема И 14), V Vp, V-V V и j. Рр (схема И 15). В остальных случаях схемы 13, 14 и 15 вырабатыва-10 ют сигнал логического нуля О.

Сигналы с выходов схем 13 и 14 поступают на схему ИЛИ 16, которая вырабатыв.ает 1 при V V,, и PJ.P(;H ifflH V-Vg TI- Pj. PCH Этот сиг- /is нал включает индикатор 17, что соответствует ситуации Выброс, после чего работа устройства заканчивается. В остальных случаях схема 16 вьщает сигнал О. Сигнал 1 от схемы 15 20 включает индикатор ситуации Проявление. Процесс Ьурения прл этом продолжается. При появлении пластового флюида на поверхности оператор выключателем 26 включает схему дораспозна-25 вания (элементы 19-25). Бурение продолжают до очередного наращивания бурильного инструмента. При наращивании промывка скважины прекращается, поэтому давление в зо стояке резко падает, и сигнал от датчика Доказывается меньше сигнала от задатчика 19. При этом на выходе схемы 20 сравнения появляется сигнал 1, который через реле 3 открывает ключи 5 и 6, что возвращает устройство в исходный режим. Реле 3 времени осуществляет задержку, необходимую для включения схемы дораспознавания. В течение-этой задержки на Q входе реле 3 и схеме 21 сравнения держится сигнал 1, а на выходе реле 3 и схеме 21 сравнения сохраняется сигнал О. Причем такое сочетание сигналов на входах схемы 21 j возможно лишь при снижении давления в стояке и приводит к появлению на ее выходе сигнала, запускающего, ждущий мультивибратор 22, на выходе которого (на время его работы) появля- .ется сигнал, открывающий ключ 25, который соединяет выход вычитающего элемента 9 с входом запоминающего элемента-накопителя 23. При этом величина прироста объема жидкости на конец бурения между наращиваниями &V, полученная в элементе 9, поступает на вход элемента 23 и сум мируется с предыдущими значениями : п-1

Sr прироста X dV . По окончании рабо1 i4

ТЫ мультивибратора 22 ключ 25 закрывается и величина прироста объема п

uV фиксируется элементом-нако:1сИ .

пителем 23. Затем на входе элемента 24, соединенном с выходом элемента 23, появляется значение прироста

h

2 uV , а на другой вход элемента

24 поступает значение расчетного допустимого прироста V из схемы 4 уставки. Таким образом, на выходе вычитающего элемента 24 появляется значение допустимого прироста V

и Y ДЧ объема на данном этап

k

При бурении после наращивания схемы 12 сравнения сравнивает разности объемов V-V(j с новым значением допустимого прироста V и по результатам сравнения судит о начале выброса.

Если выход флюида на поверхность прекратился (что устанавливает оператор) , элемент-накопитель выключателем 26 сбрасывают в исходное нулевое состояние. Это отключает схему . дораспознавания. В дальнейшем схема 12 производит сравнение разности объемов V-VQ не с величиной V, а со значением V, получаемым из схемы 4 уставки, и по результатам этого сравнения судит о начале выброса.

Предлагаемое устройство позволяет своевременно распознавать выброс при бурении в условиях выхода флюида на поверхность, чт.о предотвращает его развитие в открытый фонтан.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЧАЛА ВЫБРОСА ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖН по авт,св. № 887803, отличаю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения начала выброса, оно снабжено схемой дораспознавания, вклк)чакяцей задатчик давления, четвертую и пятую схемы сравнения, ждущий мультивибратор, третий ключ, запоминаюпщй элемент-накопитель и второй вычитающий элемент, при этом входы четвертой схемы сравнения соединены с выходами датчика давления и задатчика давления, выход четвертой схемы сравнения соединен с входом реле времени, два входа пятой схемы сравнения соединены с входом и выходом реле времени, а ее выход череж ждущий мультивибратор соединен с управляющим входом третьего ключа, другой вход которого соединен с выходом первого вычитакядего элемента, при этом выход третьего ключа через запоминающий элемент-накопитель соеди§ нен с первьт входом второго вычитающего элемента, второй вход которого (Л соединен с выходом блока уставки, а выход второго вычитающего элемента подключен к входу третьей схемы сравнения.