Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения Советский патент 1986 года по МПК E21B45/00 E21B47/00 

рым входом этого счетчика, первый выход блока направления движения бурильного инструмента связан с первыми, а второй его выход соответственно с вторыми входами первого элемента ИЛИ и второго и третьего счетчиков импульсов, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу третьего элемента совпадения, выход второго счетчика импульсов подключен к первому, а выход третьего счетчика импульсов соответственно к второму входу второго триггера, первый выход второго триггера соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов совпадения j а второй Е1ыход BTOfioro Триггера связан с BTOPHNM входами пятого и седьмого элементов

совпадения, первые входы четвертого и пятого элементов совпадения подключены к выходу первого счетчика импульсов, а их выходы - соответственно к первому и второму входу третьего триггера, первый выход третьего триггера соединен с вторым входом первого элемента совпадения, а второй его выход - с вторым входом второго элемента совпадения, первый и второй входы четвертого триггера соединены с вьйсодами соответственно шестого и седьмого элементов совпадения, а его выход подключен через дифференциатор к второму входу счетчика импульсов Забой и к третьему входу рчетчика импульсов Над забоём.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, содержащее блок логики,- вьшолненный в виде элемента ИЯИ-НЕ, последовательно соединенного через второй вход триггера с вторьт входом первого элемента совпадения, выход которого связан с входом блока направления движения бурильного инструмента, и дешифратора, связанного с вторым входом второго элемента совпадения и через элемент НЕ - с первым входом третьего элемента совпадения, датчик положения талевого блока, соединенный с первым входом первого элемента совпадения, датчик веса на крюке, подключенный к входу компаратора блока коррекции, датчик наличия движения инструмента, соединенный с вторым входом элемента ШШ-НЕ блока логики, счетчик импульсов Забой, первый вход которого связан с выходом второго элемента совпадения блока логики, и счетчик импульсов Над забоем. первый вход которого соединен с выходом третьего элемента совпадения, а выход - с входом дешифратора, при этом первый выход блока направления движения бурильного инструмента связан с первым и вторым входами соответственно второго и третьего элемента совгГадеьшя блока логики, а второй его выход соединен с вторым входом счетчика импульсов Над забоем, о тличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, блок коррекции снабжен дополнительно двумя компараторами и выполнен в виде трех счётчиков импульсов, четырех i триггеров с установочными входами, семи элементов совпадения, двух эле(Л С ментов ИЛИ, дифференциатора и элемента НЕ, при этом входы компарато ров соединены с выходом датчика веса на крюке, выход компаратора связан с первым входом первого элемента совпадения, выход первого дополнительного компаратора подключен через первый вход второго элемента совпадения к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого связан с первыми входами элемента ШШ-НЕ и триггера ка логики, выход первого элемента совпадения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и первыми входа ми шестого и седьмого элементов совпадения, выход второго дополнительного компаратора подключен к первому входу, а через элемент НЕ - к второму входу первого триггера, первый выход которого связан через первый вход третьего элемента совпадения с первым входом первого счётчика импульсов, а второй его выход - с вто

Изобретение относится к нефтяной промьшшенности, в частности к техническим средствам контроля процессов бурения нефтяных и газовых скважин .

Цель изобретения - повышение точности измерения глубины скважины путем коррекции показаний счетчиков Забой и Над забоем в положении инструг- ента на нулевой отметке в начале каждого рейсаJ ликвидирующей систематическую ошибку, накапливающуюся при многократных спусках и подъемах бурильного инструмента в процессе проводки скважины.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство длл измерения глубины скважины Б процессе бурения содержит датчик 1 положения талевого блока, датчик 2 веса на крюке, датчик 3 наличия движения инструмента, блок А направления движения бурильного инструмента, блок 5 коррекции, состояmjrii из компараторов 6-8, элементов 9,10,15,20,21,23,24 совпадения, элементов ИЛИ 11 и 12, элемента НЕ 13, триггеров 14, 19, 22, 25, счетчиков 16-18 импульсов и дифференциатора 26 блок 27 логикиi СОСТОЯ1ЦИЙ из элементов 30, 31, 33 совпадения s элемента ИЛИ-НЕ 28, триггера 29, элемента НЕ

32, дешифратора О счетчика 34 импульсов Над забоем, счетчика 35 импульсов Забой и счетчика 36 импульсов Над забоем. Выход датчика 1 положения тгшевого блока соединен с первым входом элемента 30 совпадения , а выход датчика 2 веса на крюке соединен с входами компараторов 6 8. Выход компаратора 6 подключен к первому входу элемента 9 совпадения, а выход его соединен с первым входом элемента ИЛИ 11 и первыми входами элементов 23 и 24 совпадения, выходы которого соединены с установочными входами триггера 25. Выход последнего через дифференциатор 26 соединен с входами Установка О счётчиков Забой и Над забоем. Выход компаратора 7 соединен с первым входом элемента 10 совпадения, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 11, а выход этого элемента соединен с первым входом элемента ИЛИНЕ 28 и первым входом триггера 29. Датчик 3 наличия движения инструмента подключен к второму входу элемента ИЖ-НЕ 28, выход которого соединен с вторым входом триггера 29, а выход этого триггера соединен с вторым входом элемента 30 совпадения, выход которого подключен к входу блока 4 направления движения бурильного 3 инструмента. Выход компаратора 8 со динен с первым установочным входом .триггера 14 и через элемент НЕ 13 подключен к его второму установочно му входу. Первый выход триггера 14 соединен с первым входом элемента 15 совпадения, а второй его выход подключен к второму входу (Установ ка О) счетчика 16, первый (счетный) вход которого соединен с выходом элемента 15 совпадения. Первый выход (Вниз) блока 4 направления (движения бурильного инструмента подключен к первому входу элемента ШШ 12, выход которого соединен с вторьм входом элемента 15 совпадения, к первому входу (Установка О) счетчика 17, к первому (счетному) входу счетчика 18 и к второму и первому входам соответственно элементов 31 и 33 совпадения, а второй выход (Вверх) этого блока соединен с вторым входом элемента ИЛИ 12, с вто рым (счетным) входом счетчика 17, с вторым входом (Установка О) счетчика 18 и вторым входом счетчика 36 Над забоем, выход которого подключен к входу дешифратора О 34. Выход дешифратора О 34 соединен с вторым входом элемента совпадения 33 и с входом элемента НЕ 32, выход которого подключен к первому входу эле мента 31 совпадения. Выходы счетчиков 17 и 18 импульсов соединены с установочными входами триггера 19, первый выход которого подключен к второму входу элементов 20 и 23 .дения, а второй его выход соединен с вторыми входами элементов 21 и 24 совпадения. Первые входы элементов 20 и 21 совпадения подключены к выходу счетчика 16 импульсов, а выходы этих элементов соединены с установоч ными входами триггера 22, выходы которого соединены с вторыми входами элементов 9 и 10 совпадения. Устройство работает следующим образом. В начальный момент спуска инструмента управляюпщй сигнал, разрешающий счет импульсов от датчика 1 положения талевого блока счетчиком 35 импульсов Забой, поступает с датчика 2 веса на крюке на блок 27 логики от компаратора 6 через открытый элемент 9 совпадения и элемент I1. Уставка компаратора 6 выбирается большей значения веса одной утяже074ленной бурильной трубы и меньшей веса одной свечи, составленной из этих бурильных труб. При спуске инструмента, когда сигнал от датчика веса достигает значения уставки двухпорогового ко1 паратора 8, закрывается элемент 9 и открывается элемент 10, в результате чего управляющий сигнал датчика 2 веса на блок 27 логики поступает от компаратора 7 через открытый элемент 10 и элемент 11. Значение уставки компаратора 7 выбирается больше значения веса вертлюга с квадратом, а значение уставки дбухпорогового Компаратора 8 обязательно должно превьшать значение уставки компаратора 7. С целью исключения ложных переключений элементов 9 и 10 при случайных колебаниях натяжения талевого каната, контролируемого датчиком 2 веса на крюке, например, при разгоне и торможении буровой лебедки, компаратор 8 производит переключение элементов 9 и 10 только в том случае, если сигнал от датчика 2 веса соответствует значению уставки компаратора 8 на протяжении некоторого интервала движения талевого .блока вверх или вниз, Этот интервал задается уставкой счетчика 16, которая выбирается в пределах 2-3 м. Счетчик 16 устанавливается в нулевое состояние каждый раз сигналом с второго выхода триггера 14, когда сигнал от датчика 3 веса не равен значению уставки двухпорогового компаратора 8. Триггер 14 управляется по одному входу непосредственно выходным сигналом компаратора 8, а по другому - через элемент НЕ 13. Когда сигнал от датчика 2 веса равен значению уставки компаратора 8, тогда сигнал первого выхода триггера 14 открывает элемент 15 для прохождения счетных импульсов Вниз или Вверх от блока 4 направления движения через элемент 12 на счетчик 6. Выходной сигнал счетчика 16 при достижении заданного значения уставки через открытый элемент 21 переключает триггер 22, который закрывает элемент 9 и открывает элемент 10, в результате чего сигнал датчика 2 веса на элемент 11 поступает от компаратора 7. При этом элемент 21 совпадения открыт сигналом с второго выхода триггера 19. Данный триггер выполняет функцию элемента распознанаSния вида технологической операции спуска или подъема бурильного инстру мента следующим образом: импульсы от датчика 1 положения талевого блока через открытый сигналом триггера 29 элемент 30 поступают на блок 4 направления движения бурильного инструмента, на выходе которого образуются две последовательности импульсов, соответствующие движению инструмента Вверх или Вниз. Импульсы последовательности Вверх по ступают на счетный вход счетчика 17 и вход Установка О счетчика 18, а импульсы последовательности Вниз на счетный вход счетчика 18 и вход Установка О счетчика 17. Счетчики 17 и 18 имеют фиксированные уставки, значение которых больше величины максимального перемещения инструмента при отрыве его от ротора при выполнении спуско-подъемных операций . Таким образом, при спуске инструмента от счетчика 18 поступает все время сигнал подтверждения спуска на триггер 19, который устанавливается в состояние Спуск. В открытом состоянии элемента 10, так же как и в открытом состоянии элемента 9, происходит счет импульсов от датчика 1 положения талевого блока счетчиком 35, который фиксирует длину опускаемого в скважину инструмента. В начале подъема инструмента из скважины счетчик 17 переключает триг гер 19 в состояние Подъем, которьй подготавливает к включению элементы 20 и 23. При движении инструмента вверх происходит счет импульсов положения талевого блока счетчиком 36 чем фиксируется положение долота над забоем. Счетчик 35 сохраняет накопленное им число, указьшая глубину скважины. На конечной стадии подъема когда вес инструмента достигает значения уставки компаратора 8, сигнап счетчика 16 через элемент 20 уста076навливает триггер 22 в состояние, при котором открывается элемент 9 и закрьшается элемент 10, чем осуществляется переключение уставок на управление работой блока логики от компаратора 6. Выходной сигнал компаратора 6 через открытый элемент 9 и 23 устанавливает триггер 25 в нулевое состояние. После окончания подъема и замены долота при собранном низе инструмента, вес которого превышает уставку компаратора 6, в начале движения талевого блока вниз (начало спуска) триггер 19 устанавливается в положение Спуск и через открытый элемент 24, управляемый выходным сигналом элемента 9, устанавливает триггер 25 в единичное состояние. Выходной сигнал этого триггера проходит через дифференциатор 26, положительный импульс которого устанавливает в нулевое состояние счетчики 35 и 36, чем и осуществляется коррекция этих счетчиков в.начале каждого рейса. После этого начинается следующий цикл измерений . Эффективность предлагаемого устройства измерения глубины скважины состоит в том, что в нем осуществляется автоматическая коррекция счетчика глубины скважины и счетчика положения долота над забоем в начале каждого рейса путем логической обработки сигналов минимального количества первичных датчиков, обязательных для работы любых устройств контроля глубины скважины в процессе ее проводки. В свою очередь, автоматическая коррекция обеспечивает возможность работы устройства без вмешательства оператора на протяжении всего времени проводки скважины, что имеет первостепенное значение в системах диспетчерского контроля группы буровых установок в автоматизированных сиЬтемах управления бурового предприятия.

J

Т 2

27

FLp

W

11|--1

Wn L-5.J(

28

Т) 3

/-И

te

fS

ст.,.0

15

..

JT

Уст.,0 Подъем

д

J

Т 22

NST

„Cnycff

2