Устройство приема информации о состоянии ствола скважины по гидравлическому каналу связи Советский патент 1985 года по МПК E21B47/12 

1 Изобретение относится к технике бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам контроля за состоянием ствола скважины с использ ванием информации, поступающей по гидравлическому каналу связи. Известно устройство приема информа ции с забоя скважины по-гидравлическом каналу- связи, содержащее возбудитель гидроимпульсов, датчик давления, усилитель-формирователь, счетчик импульсов, триггер, генератор, элемент И, счетчик глубины ij . . Недостатком известного устройства является то, что оно может воспринимать сигналы только с возбудителя гидроимпульсов. Известно также устройство приема информации с забоя скважины по гидравлическому каналу связи, содержащее два датчика давления, два усилителя-формирователя, триггер, элемент И, генератор, десятичный счетчик 2J Недостатком такого устройства является то, что его использование дает возможность получать информацию только при помощи импульсов, создаваемых на устье скважины, и не позволяет фиксировать место того или иного осложнения постволу скважины Наиболее близким по Технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство приема информации о состоянии ствола скважины по гидравлическому каналу связи, содержащее датчик давления, установленный на входе cквaжинЫj соединенный через последовательно соединенные усилитель-формирователь и полосовой фильтр с одним из входов триггера, выход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов , выход элемента И соединей с входом счетчика, датчик расхода, установленный на выходе скважины и подключенный к одному входу блока сравнения, другой вход которого сое динен с выходом блока задания количества контрольного расхода, а выход блока сравнения подключен к другому входу триггера З , Недостатком такого устройства является то, что с его помощью можно обнаружить и определить только местоположение поглощения по стволу скважины. Цель изобретения - повышение достоверности информации о состоянии 25 скважины в процессе бустволарения. Поставленная цель достигается тем, что устройство приема информации о состоянии ствола скважины по гидравлическому каналу связи, содержащее датчик расхода, установленный на выходе скважины и подключенный к первому усилителю сигнала, блок сравнения расхода, один вход которого соединен с выходом блока задания количества контрольного расхода, датчик давления, установленный на входе скважины и соединенный через второй усилитель с фильтром, триггер, выход которого соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а также десятичный счетчик, снабжено вторым фильтром, дополнительным усилителем сигнала, блоком, сравнения давления, блоком задания контрольной величины давления, датчиком глубины скважины, преобразователем глубины во временной интервал, элементом ИЛИ, вычитающим устройством, четырьмя реле, тремя элементами И, тремя усилителями мощности, звуковым сигнализатором и световыми индикаторами, при этом дополнительный усилитель сигнала включен последовательно с вторым фильтром между выходом датчика расхода н входом блока сравнения расхода, а блок сравнения давления одним входом подключен к блоку задания контрольной величины давления, а вторым - к выходу первого фильтра, приггем выходы блоков сравнения через реле подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом триггера и первым управляющим входом генератора, второй управляющий вход которого через преобразователь глубины во временной интервал подключен к датчику глубины скважины, а выход непосредственно и через логический элемент И соединен с входами вычитающего устройства, связанного по выходу с десятичным счетчиком, выходы реле соединены попарно с входами трех схем совпадения, выходы которых через усилитель мощности подключены к звуковому сигнализатору и световьм индикаторам. На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство состоит из датчика 1 расхода, усилителя 2, сглаживающего 51 фильтра 3, блока 4 сравнения расхо да, блока 5 задания контрольного.количества расхода, реле 6 и 7, элемента ИЛИ 8, генератора 9 импульсов, триггера 10 со счетным входом, элемента И 11, вычитающего устройства 12 датчика 13 давления, усилителя 14, сглаживающего фильтра 15, блока 16 сравнения давления, блока 17 задания контрольной величины давления,- реле 18 и 19, десятичного счетчика 20, пр образователя 21 глубины скважины во временной интервал, измерителя 22 глубины скважины, элементов И 23-25, усилителей 26 - 28 мощности, звукового сигнализатора 29, световых индика торов 30-32. Устройство работает следующим образом. При возникновении осложнения по стволу скважины происходит изменение расхода бурового раствора на выходе скважины и величины давления на входе скважины. Отклочение этих парамет ров от контрольных значений зависит от вида осложнения и характеризуется следующими неравенствами: при поглощении 0.Q); и водонефтегаз проявлении Q О к и РсРц; сужении ств ла и обвалах и (;; где Q O текущее и контрольное значение расхо да; Р. Pj, - текущая и контрольная величина давления. Эти изменения происходят в зоне осложнения и распространяются в двух направлениях: по затрубному простран ству к выходу циркуляционной системы и через забой скважины по стволу жид кости в бурильной колонне к входу скважины. Указанные возмущения воепринимаются датчиками расхода и давления. Определение глубины осложнения осуществляется следующим образом. Сигнал с выхода датчика 1 расхода поступает на усилитель 2 и сглаживающий фильтр 3, где усиливается и сглаживается, после чего поступает в блок 4 сравнения расхода, сравни ваетСя с сигналом, поступающим с выхода блока 5 задания количества контрольного расхода, и в зависимости от знака сигнала рассогласования поступает на соответствующее реле 6 или 7. С выхода реле сигнал поступает на элемент ИЛИ 8, который передает его на управляющий вход генератор 9 импульсов и вход триггера 10 25 устанавливая его в единичное состояние. С выхода генератора импульсы поступают на один из входов элемента И 11 и на вход вычитающего устройства 12. Продолжительность времени t поступления импульсов от генератора 9 импульсов на суммирующий вход вычитающего устройства задается преобразователем 21 глубины скважины во временной интервал, связанным с измерителем 22 глубины скважины. Следовательно, на суммирующий вход вычитающего устройства поступает число импульсов, пропорциональное глубине забоя скважины Н. . Число импульсов, поступающих на реверсивный вход вычитающего устройства, определяется временем tjоткрытия элемента И 11.и зависит от времени поступления сигнала об изменении давления на входе скважины с датчика 13 давления. Этот сигнал формируется следующим образом. Изменение давления воспринимается датчиком 13 давления, усиливается усилителем 14, сглаживается фильтром 15 и поступает на блок 16 сравнениявеличины давления, где сравнивается с заданной контрольной величиной давления блока 17. Сигнал рассогласования поступает на соответствующее реле 18 или 19. Реле срабатывает и сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 8, выход которого подключен к входу триггера 10. Триггер опрокидывается в ноль и закрывает элемент И 11. Таким образом, элемент И 11 оказывается открытым для импульсов генератора 9 импульсов на время t и число импульсов, поступакицих на вычитающее устройство за это время, пропорционально расстоянию от зоны осложнения до забоя скважины (H-h). Вычитающее устройство работает по принципу антисовпадения и на десятич ный счетчик 20 поступает число импульсов, пропорциональное расстоянию от устья скважины до местоположения осложнения h. Распознавание вида осложнения с помощью П)редлагаемого устройства осуществляется следующим образом. При наличии поглощения по стволу скважины уровень расхода и величина давления относительно контрольных значений снижаются. Тогда срабатывают реле 7 и 18, одновременно на элементы И 23 и 25 поступает сигнал о снижении расхода, а на элементы И 24 и 25 сигнал о снижении давления Таким образом, из всех трех открывается только элемент И 25, с выхода которого сигнал через усилитель 28 мощности поступает на звуковой сигнализатор 29 и индикатор 32 поглощения.

При водонефтегазопроявлении уровень расхода на выходе скважины увеличивается, а давление iHa входе уменьшается. В этом случае срабатывает реле 6 и сигнал поступает на элемент И 24. От сигнала о снижении давления на входе скважины срабатывает реле 18 и сигнал одновременно поступает на элементы И 24 и 25, открывая только элемент И 24, с выхода которого сигнал поступает через усилитель 27 мощности на звуковой

сигнализатор 29 и индикатор 31 водонефтегазопроявления.

При сужении ствола и обвалах уровень расхода уменьшается, а давление увеличивается. При этом срабатывает реле 7. Сигнал поступает на элементы И 23 и 25, а при повьшении давления срабатывает реле 19 и сигнал поступает на элемент И 23. Таким образом, открывается только элемент И 23, на выходе появляется сигнал, который поступает через усилитель 26 мощности на звуковой сигнализатор 29 и индикатор 30 сужения.

Таким образом, предлагаемое устройство значительно повышает достоверность информации об осложнениях в стволе буровой скважины, сигнализируя о виде осложнения и его местоположении по стволу. Это позволяет принять оперативные меры к устранению осложнений и существенно повысить скорость проходки.

УСТРОЙСТВО ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ О СОСТОЯНИИ СТВОЛА СКВАЖНЫ ПО ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ КАНАЛУ СВЯЗИ, содержащее датчик расхода, устад1овленньй на выходе скважины и подключенный к первому усилителю сигнала, блок сравнения расхода, один вход которого . соединен с выходом блока задания количества контрольного расхода, датчик давления, установленный на входе скважины и соединенньш через второй усилитель с фильтром, триггер, выход которого соединен с одним из входов элемента. И, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а также десятичный счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности информации о состоянии ствола скважины в процессе бурения, оно снабжено вторым фильтром, дополнительным усилителем сигнала, блоком сравнеКия давления, блоком задания контрольной величины давления, датчиком глубины скважины, преобразователем глубины во временной интервал, элементом ИЛИ, вычитающим устройством, четырьмя реле, тремя элементами И,. тремя усилителями мощности, звуковым сигнализатором и световыми индикаторами, при этом дополнительный усилитель сигнала включен последовательно с вторым фильтром между выходом датчика расхода и входом блока сравнения расхода, а блок сравнения давления (Л одним входом подключен к блоку задания контрольной величины давления, а вторым - к выходу первого фильтра, причем выходы блоков сравнения через реле подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом триггера и первым управляющим входом генератора, второй управляющий вход которого через преобразователь jib Ю Эд глубины во временной интервал подключен к датчику глубины скважины, а выход непосредственно и через лоЮ гический элемент И соединен с в сода:л ми вычитающего устройства, связанного по выходу с десятичным счетчиком, выходы реле соединены попарно с входами схем совпадения, выходы которых через усилитель мощности подключены к звуковому сигнализатору и световым индикаторам.