Устройство для измерения механической скорости бурения Советский патент 1984 года по МПК E21B45/00 

11 Изобретение относится к бурению глубоких нефтяных и газовых скважин, а именно к средствам контроля параметров бурения. По основному авт.св. № 876974 известно устройство для измерения механической скорости бурения, содержащее датчики подачи, осевой нагрузки и времени, две схч;мы совпадения, компаратор, счетчики импульсов проходки и времени, регистр индикации, триггер и элемент задержки, при чем выход датчика подачи через после довательно соединенные первую схему совпадения и счетчик импульсов проходки подключен к регистру индикации а датчик импульсов времени соединен с первым входом второй схемы совпаде ния, вторые входы схем совпадения соединены с выходом компаратора, вхо которого соединен с выходом датчика осевой нагрузки, а счетчик импульсов времени через триггер с.оединен с регистром индикации, при этом триггер соединен с элементом задержки, выходы которых подключены к счетчику импульсов проходки и счетчику времени Cl 3. Недостатком известного устройства является постоянство интервала, усред нения проходки при измерении механи ческой скорости, что приводит к увеличению погрешности измерения при уменьшении механической скорости. Эт следует из формулы для интервала усреднения по времени L/sP длина колонны бурильных труо где L ДР разность осевых нагрузок в конце и начале интервала усредненияi модуль упругости материала эквивалентное сечение трубы;погрешность измерения механической скорости, обусловленная погрешностью измерения проходки-, минимальное значение механи ческой скорости, для которого погрешность измерения при данном 4t не превышает значения cf. Прербразовав формулу (1), получим - U) 4 1У - ЬДР Е5 V - механическая скорость. Из выражения (2) следует, что при уменьшении механической скорости во время долбления при прстоянном интервале усреднения погрешность измерения механической скорости возрастает. Целью изобретения является повыпение точности измерения механической скорости. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения механической скорости бурения снабжено делителем, первьй вход которого подключен к выходу схемы совпадения, а второй вход - к выходу регистра индикации, а выход делителя соединен со счетчиком импульсов времени. , На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения механической скорости. Устройство содержит датчик 1 осевой нагрузки, компаратор 2 для сравнения текущего и заданного Р значений осевой нагрузки, 3,4 - nepisyro 3 и вторую 4 схемы совпадения, датчик 5 подачи, счетчик 6 импульсов проходки, регистр 7 индикации, датчик 8 времени, делитель 9; служащий для деления импульсов времени с целью изменения интервала усреднения проходки в зависимости от величины механической скорости и представляет собой счетчик на триггерах, количество которых изменяется при помоищ сигнала с регистра индикации. Устройство также содержит счетчик 10 импульсов времени, триггер 11 и .элемент 12 задержки. Устройство работает следующим образом. Задаваясь допустимым значением погрешности измерения механической скорости преобразуем выражение (2) к виду , . Р - LuP Выражения (3) и (4) позволяют рассчитывать необходимые значения интервалов усреднения проходки dt для различных значений механической скорости при условии измерения ее с методической погрешностью, ке превьппающейрдоп Так для следующих данных колонны бурильных труб и заданной точности поддержания осевой нагрузки

L 2000 м; ЛР 20 кН;

V, м/ч 10 5 2,5 1,25 0,625 О,

10

20

40

4t, с

Если сделать интервал усреднения постоянным, то при тех же данных в зависимости от значения механической

Е 2,1 -10 кН/м S 0,0156 м2 Аоп 0,5%

Значения интервалов усреднения представлены в табл. 1.

Таблица 1

3125

80

160

320

скорости методическая погрешность ее измерения изменяется, как это указано в табл. 2.

Таблица 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ БУРЕНИЯ по авт.св. № 876974, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено делителем, первьй вход которого подключен к выходу схемы совпадения, а второй вход - к выходу регистра индикации, а выход делителя соединен со счетчиком импульсов времени. ts9 rsD 00

Следовательно, при t const погрешность измерения увеличивается при уменьшении скорости.

Когда осевая нагрузка на долото, поступающая с датчика 1, достигает значения Р, включается компаратор 2 который-открывает первую 3 и вторую 4 схемы совпадений. В результате чего импульсы проходки с датчика 5 поступают на счетчик проходки 6 и далее на регистр 7 индикации, а импульсы времени с датчика 8 поступают на делитель 9 и далее на счетчик 10 времени.

В делителе 9 в зависимости от величины механической скорости за предыдующий цикл измерения согласно коду, снимаемому с регистра индикации 7, импульсы времени делятся таким образом, чтобы обеспечить полное заполнение счетчика 10 времени з, время, равное интервалу усреднения проходки согласно табл. 1.

При заполнении счетчика 10 он подает импульс на триггер 11, который подает сигналы на регистр 7 индикации для регистрации измеренного значения механической скорости и одновременно на элемент 12 задержки, который спустя некоторое время приводит в нулевое состояние счетчик 6 импульсов проходки, счетчик 10 времени и триггер 11.

Одновременвю с регистра 7 индикации снимается код, изменяющий коэффициент деления делителя 9 для формирования нового значения интервала усреднения 4t.

Таким образом, в зависимости от величины механической скорости происходит автоматическое изменение интервала усреднения, что -позволяет осуществить изменение механической скорости с более высокой точностью.