Анализатор заклинки долота Советский патент 1985 года по МПК E21B44/00 E21B12/02 

т

fa

АНАЛИЗАТОР ЗАКЛИНКИ ДОЛОТА, содержащий формирователь, детектор, селектор сигнала заклинки, реле времени, индикаторный блок, отличающийся тем, что, с целью ff Jt M повышения точности определения Момента времени окончательного заклинивания опор долота, он снабжен полосовым фильтром, позиционным элементом и логическим блоком, причем полосовой фильтр включен меуду формирователем и детектором, а позиционный элемент соединен с шдикаторным блоком через логический блок с селектором сигнала заклинки, вход логического блока подключен к выходу селектора сигнала заклинки, а выход логического блока соединен с индикаторным блоком непосредственно, а также через реле I времени. (Л Г/7 JL JUL Jt.

%/A/

Изобретение относится к областй бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для предотвращения аварий с шарошечным долотом в процессе роторного бурения, а также для исключения преждевременного подъема долота..

Известно устройство для обнаружения повреждения опор долота в роторном бурении путем выделения и визуального контроля за изменениями .крутильных колебаний, возникших в мОмен перехода его опор в заклиненное состояние . .

Известен анализатор заклинки долота, содержащий формирователь, детектор, селектор.сигнала заклинки, реле времени, индикаторный блок, который позволяет формировать и регистрировать, параметр, пропорциональный крутящему моменту роторного стола и обратно пропорциональный осевой нагрузке на долото и диаметру долота. По характерному изменению этого параметра определяется начало процесса заклинивания опор долота LZJ , (Однако ни одно из известных устройств не позволяет принимать однозначное решение о.поДъеме долота оператором, что приводит- к большим субъективным ошибкам.

Цель изобретения - повьш1ение точности определения окончательного заклинивания опор долота.

Поставленная цель достигается тем, что анализатор заклинки долота, содержащий формирователь, детектор, селектор сигнала заклинки, реле времени, индикаторный блок, снабжен полосовым фипьтром, позиционным элементом и логическим блоком, причем полосовой -фильтр включен между формирователем и Детектором, а позиционный элемент соединен с. индикаторным блоком через логический блок с селектором сигнала заклинки, вход логического блока п6дклю.чен к выходу селектора сигнала заклинки, а выход логического блока соединен с индикаторным блоком непосредственно, а также через реле времени.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого анализатора заклинки долота; на фиг. 2 - его функциональная схема,

Анализатор содержит формирователь 1, полосовой фильтр 2, детектор 3, селектор 4 сигнала заклинки.

позиционный элемент 5, логический блок.6, реле 7 времени и индикаторны блок 8.

Селектор 4 сигнала заклинки состоит из линейного пре-образователя 9, первого ключа 10, второго ключа 11, злемента 12 задержки, блока 13 памяти и порогового злемента 14. А логический блок 6 состоит из конъюнктора 15, злемента 16 обратной задержки дизъюнктора 17, вспомогательного реле 18 времени, инвертора 19,конъюнтора 20 и инвертора 21,

Сигнализатор работаетследующим образом.

Перед началом бурения оператор устанавливает позиционный элемент 5 в положение Нуль и задает технологические уставки f, , f, KQ, Т„, Т,,

TZ

где fj. нижний предел частоты крутильных колебаний колонны бурильных труб, (1/12 Гц)J f- - верхний предел частоты крутильных колебаний колонны бурильных труб, (1/3 Гц); Kj, - коэффициент увеличения

амплитуды крутильных колебаний колонны бурильных труб; Tf, - продолжительность провала

сигнала заклинки; Т. - продолжительность кратковременного сигнала заклинки;

Т „ - основная продолжительность сигнала заклинки (причем Т Т,).

При включении роторного стола на выходе формирователя 1 появляется сигнал М, пропорциональный крутящему моменту. Полосовой фильтр 2 пропускает электрические колебания в диапазоне f - fg. Амплитуда этих колебаний пропорциональна амплитуде крутильных колебаний колонны бурильных труб, возникающих в момент начала процесса заклинки долота. Полосовой фильтр значительно повышает информативность сигнала, связанного с состоянием опоры долота. В детекторе 3 сигнал, пропорциональный амплитуде крутильных колебаний, преобразуется в уровень А напряжения постоянного тока. Далее с выхода детектора сигнал поступает на вход селектора 4 сигнала заклинки. Селектор 4 сигнала заклинки работает в режиме отслеживания

и запоминания сигнала А до начала анализа (положение позиционного элемента 5 Нуль), а также в режиме анализа уровня сигнала А (положение позиционного элемента 5 - Анализ). В обоих случаях на первый вход (Jp) порогового элемента 14 через линейный преобразователь 9 поступает текущий сигнал, уменьшенный в К раз.

На второй вход (П) в«первом случае поступает полный текущий сигнал через отк1Х 1тый ключ 10 и блок 13 памяти. При этом на выходе порогового элемента. 14 будет логический нуль.

Во второй реж1д4 селектор заклинки переводится оператором после определения и установки эффективного зна- . чения осевой нагрузки на долото переводом позиционного элемента 5 в положение Анализ. При этом на выходе позиционного элемента 5 появляется логическая единица и подается сигнал начала анализа Анализ (блок S),a через инвертор 21 клоч 10 закрывается, через коньюнктор 20 ключ 11 открывается. На второй вход (Пд) порогового элемента 14 через ключ 11, элемент 12 задержки и . блок 13 памяти поступает сигнал Ад; (Г- временный сдвиг между сигналами, задаваемый схемно)..

После выполнения условия

А л

А -ч . на выходе порогового элеIxg

мфнта 14 появляется единичный сигнал, названный сигналом заклинки. С появлением сигнала заклинки на выходе порогового элемента 14 ключ 11 зак вается через инвертор 19 и конъюнктор 20. При этом на втором входе (Пдц) порогового элемента 14 блок 13 памяти поддерживает уровень сигнала, равный AJ . Здесь t момент времени, когда появляется сигнал заклинки. А по первому входу отслеживается текущее значение сигнала JT-. Если продолжительность Ко

сигнала заклинки на выходе порогового элемента 14 меньше заданного значения Т , то вспомогательное реле 18 времени сохраняет исходное состояние При повторном появлении сигнала заклинки на выходе элемента 14 счет продолжительности сигнала заклин- « ки начинается сначала, т.е.вспомогательное реле 18 времени не пропускает для дальнейшего анализа и индикации кратковременные появления сигнала заклинки. Если продолжительность сигнала заклинки больше времени Т, то на выходе реле 18 появляется ед ничный сигнал которьА: запускает реле 7 времени; вьщает сигнал Внимание (блок 8); поступает на вход конъюнктора 15. Одновременно появляется единичный сигнал на выходе элемента 16 обратной задержки. Если продолжительность сигнала заклинки превысит время , то вьщается команда Подъем долота (блок 8). Если же будет наблюдаться кратковременный провал. сигнала з1аклиики, то на выходе ПОРОГОВОГО элемента 14 появится нулевой сигнал, но на входе вспомогательного реле 18 времени через обратный элемент 16 задержки в течение времени Т,,. Таким образом, вспомогательное реле 18 времени и реле 7 времени придут в исходное состояние только в том случае, если продолжительность провала сигнала заклинки превысит время Т.

Использование предлагаемого анализатора в роторном бурении позволяет значительно повысить точность определения конечной стадии износа опоры долота, в итоге практически исключить авария с долотом, создать предiпосылки для полного использования потенциальных возможностей долота (бурение до достижения максимума рейсовой скорости или минимума стоимости метра проходки), не рискуя при этом оставить на забое вароки.