Устройство для контроля состояния шарошечного долота Советский патент 1987 года по МПК E21B12/02 E21B47/12 

Для проверки заклинки опор Д колебания давления в буровом растворе в У 7 преобразуются в прямоугольные импульсы, Они заполняются счетными им пульсами от генератора 25 через элемент И 24 и поступают на счетчик 26. Сигналы колебаний давления пропорциональны длительности ударов зубцов шарошек о забой. При нормальной работе Д число импульсов за заданный период

1

Изобретение относится к -технике :бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам, предназначенным для автоматического контроля состояния шарошечного долота и определения момента его подъема на поверхность с использованием информации, поступающей с забоя по гидравлическому каналу связи.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для контроля состояния шарошечного долота.

« г

Устройство содержит числоимпульс- ный преобразователь 1 скорости вращения ротора, первый усилитель-формирователь 2, первый элемент 3 задержки с регулируемым временем, преобразователь 4 колебаний давления бурового раствора, предварительный усилитель 5, полосовой фильтр 6, второй усилитель-формирователь 7, первый делитель 8 частоты с регулируемым коэффициентом деления, триггеры 9 и 10, первый элемент 11 сравнения, гидрав- лический усилитель 12, реле 13 времени, первый интегратор 14, второй элемент 15 задержки, второй интегратор 16, второй делитель 17, второй и третий элементы 18 и 19 сравнения, два усилителя 20 и 21 мощности, первый сигнализатор 22, первьй индикатор 23, элемент И 24, генератор 25 импульсов, счетчик 26, блок 27 памяти, третий делитель 28, четвертьтй и пятый элементы 29 и 30 сравнения, третий и четвертый усилители 31 и 3 мощности, второй сигнализатор 33 и второй индикатор 34.

времени со счетчика 26 передается в блок памяти 27 и на делитель 28;, а оттуда на ЭС 29 и 30, Если число импульсов за текущий период времени меньше этого числа, то имеет место заклинка шарошки Д. Сигнал с ЭС 29 через У 31 мощности поступает на сигнализатор 33 на прекращение бурения, в противном случае - через У 32 мощности на индикатор 34, 1 ил.

0

Устройство работает следующим образом.

После приработки Долота на забое включается устройство и на вькоде

.преобразователя 1 частоты вращения ротора можно наблюдать положительные импульсы, частота которых пропорциональна скорости вращения ротора и которые через первый усилитель-формирователь 2 и первый элемент 3 задержки с регулируемым временем поступают на счетный вход второго триггера 10, а также на первый вход установки 1

первого триггера 9. При работе долота возникают упругие колебания, ко- торые после усиления гидравлическим усилителем 12 распространяются.до устья скважины по буровому раствору. Гидравлические импульсы воспринимаются преобразователем 4 колебаний , давления бурового растворам поступают через предварительный усилитель 5 на полосовой фильтр 6, полоса пропуска5 ния которого выбирается путем перекоммутации элементов фильтра. Выход фильтра соединен с вторым усилителем- формирователем 7, с которого импульсы поступают на первый делитель 8 часп тоты с регулируемым коэффициентом деления. На выходе этого делителя получаются импульсы,частота которых уменьшена кратно числу шарошек долотами подаются на второй нулевой вход первого триггера 9, Первый элемент 3 задержки с регулируемым временем обеспечивает синхронизацию времени поступления сигналов на первый элемент 11 рравнения от преобразователя 1 скорости вращения ротора и преобразователя 4 колебаний давления бурового раствора. Первый элемент 11 сравнения

5

0

по совпадению длительности сигналов, получаемых на выходах триггеров 9 и 10, выдает сигнал, пропорциональный моменту, сопротивления, оказываемого долоту на забое. При этом запускаетс реле 13 времени, настроенное на задаваемый период измерения приращения момента на долоте, и включается интегратор 14, результат с которого поступает на второй элемент 15 задержки, где время задержки равно времени измерения приращения момента сопротивления. Реле 13 времени после одного срабатывания самоблокируется. С второго элемента 15 задержки сигнал поступает на первый вход второго делителя 17., на второй вход которого поступает интегральное значение момента сопротивления на долоте, посчитанное во втором интеграторе 16, Результат от деления передается на второй и третий элементы 18 и 19 сравнения. Если это значение меньше некоторого порогового зна- чени, то с выхода третьего элемента 19 сравнения на первый сигнализатор 22 через первый усилитель 20 мощности поступает сигнал о необходимости прекрап4ения бурения, В противном случае с выхода второго элемента 18 сравнения на табло первого индикатора 23. через второй усилитель 21 мощности передается информация о текущем изменении момента сопротивления на забое. Таким образом, работа указанной группы автоматических устройств дает возможность сравнить между собой текущие интегральные значения моментов на забое за принятый заранее промежуток времени, т,е, выявляется возможность исследовать зависимость момента на долоте от времени его работы.

На вход второй группы устройств поступает сигнал от второго усилителя-формирователя 7, который преоб.разовывает сигналы, соответствующие колебаниям давления, в последовательность прямоугольных импульсов определенной амплитуды, длительность которых пропорциональна длительности сигналов. Эти прямоугольные импульсы заполняются счетными импульсами от генератора 25 импульсов. Сигналы с второго усилителя-формирователя 7 и генератора 25 импульсов подаются на соответствующие входы элемента И 24, который выдает количество сигналов от генератора 25 импульсов, пропорциональное длите г ьности сигнала со второго усилителя-формирователя 7, С выхода элемента И 24 сигналы передаются на счетчик 26 с задаваемым временем цикла. После приработки долота g оператор с помощью тумблера с двумя положениями Подготовка и Работа передает в блок 27 памяти некоторое число импульсов со счетчика 26 за заданный циклом период времени (при

10 этом тумблер находится в положении

Подготовка), Эта информация сохра- . няется в блоке 27 памяти до подъема долота. После этой записи тумблер переключается в положение Работа, При

15 зтом /токазание счетчика за заданный период времени поступает на первый вход третьего делителя 28, в котором сравниваются между собой текущее ко- « личество сигналов, зависящее от сос0 тояния долота, с количеством сигналов, соответствующим первичной нормальной работе долота, которое хранится в блоке 27 памяти. При нормальном состоянии долота периодически по ступаю5 щее на третий делитель 28 число импульсов равно или близко к числу импульсов, постоянно хранящихся в блоке

27памяти. Поэтому в этом случае их отношение близко к единице.

0 При заклинивании шарошек долота изменяется форма и длительность колебаний делений, вызываемьгх ударом об уступ забоя, В этом случае число импульсов, зарегистрированных счетчиком

5 26, значительно меньше, чем количество импульсов, число которых записано В блоке 27 памяти, В этом случае их отношение значительно меньше единицы (примерно 0,66),

0 Сигнал с выхода третьего делителя

28поступает на четвертый и пятый элементы 29 и 30 сравнения. Если отношение текущего количества сигналов меньше некоторого порогового значе5 ния, то с выхода четвертого элемента I29 сравнения через третий усилитель 31 мощности поступает сигнал на второй сигнализатор 33, что свидетель- (Ствует о необходимости прекращения

0 бурения, В противном случае с пятого элемента 30 сравнения через четвертый усилитель 32 мощности поступает сигнал на второй индикатор 34, где можно наблюдать состояние долота

5 (степень его износа).

Предлагаемое устройство позволяет получать характеристику всего процесса износа долота, а также фиксировать моменты как кратковременной за-

клинки шарошек, так и положения, когда заклинка шарошек превосходит допустимое время и необходимо для предотвращения аварии прекпатить бурение.

Формула изобретения

Устройство для контроля состояния шарошечного долота,содержащее по- следовательно соединенные преобразователь частоты вращения ротора,пер- вьй усилитель-формирователь и первый элемент задержки,выход которого соединен с первым единичным входом первого и со счетным входом второго триггеров, выходы которых соединены С соответствующими входами первого элемента сравнения последовательно со Соединенные преобразовательколебаний Давления буровогораствора,предварительный усилитель,полосовойфильтр, второй усилитель-формировательи первы делитель частотыс регулируемымкоэффициентом деления, выход которого сое- динен с вторым нулевым входом первого триггера, а также первый усилител мощности, подключенный к первому сигИ, генератором, счетчиком, элементом задержки, блоком памяти, четырьмя элементами сравнения, тремя усилите лями мощности, сигнализатором и индикатором, при этом выход первого элемента сравнения через последовательно соединенные первый интегратор и второй элемент задержки соединен с первым входом второго делителя, а через последовательно соединенные реле времени и второй интегратор соединен с вторым входом второго делителя, выход которого через последовательно соединенные второй элемент сравнения и второй усилитель мощности соединен с входом первого индикатора, а через третий элемент сравнения - с входом первого усилителя мощности, причем выход второго усилителя-формирователя соединен с первым входом элемента И, выход генератора импуль- jCOB соединен с вторьм входом элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, выход счетчика соединен с первым и через блок памяти с вторым входами третьего делителя, выход которого через последовательно соединенные четвертый элемент сравнения и третий усилитель мощности подклюнализатору, первый индикатор и гидравлический усилитель, о т л и ч а ю- 30 чен к входу второго сигнализатора, а щ е е с я тем, что, с целью повьшхе- через последовательно соединенные пя- ния точности контроля, устройство тый элемент сравнения и четвертый снабжено двумя интеграторами, двумя усилитель мощности подключен к входу делителями, реле времени, элементом второго индикатора.

Редактор С.Лисина

Составитель В.Шилов

Техред Н.Глущенко Корректор О.Луговая

Заказ 7394/27Тираж 532.-- Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

И, генератором, счетчиком, элементом задержки, блоком памяти, четырьмя элементами сравнения, тремя усилите лями мощности, сигнализатором и индикатором, при этом выход первого элемента сравнения через последовательно соединенные первый интегратор и второй элемент задержки соединен с первым входом второго делителя, а через последовательно соединенные реле времени и второй интегратор соединен с вторым входом второго делителя, выход которого через последовательно соединенные второй элемент сравнения и второй усилитель мощности соединен с входом первого индикатора а через третий элемент сравнения - с входом первого усилителя мощности, причем выход второго усилителя-формирователя соединен с первым входом элемента И, выход генератора импуль- jCOB соединен с вторьм входом элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, выход счетчика соединен с первым и через блок памяти с вторым входами третьего делителя, выход которого через последовательно соединенные четвертый элемент сравнения и третий усилитель мощности подключен к входу второго сигнализатора, а через последовательно соединенные пя- тый элемент сравнения и четвертый усилитель мощности подключен к входу второго индикатора.

Изобретение относится к технике нефтяных и газовых скважин и позволяет с повышенной точностью осуществлять контроль состояния долота (Д) автоматически. С выхода преобразователя 1 сигналы, пропорциональные скорости вращения Д, через последовательно соединенные усилитель (У) 2 и элемент 3 задержки поступают на вхо- /уЬм- :- .ды триггеров 9 и 10. На второй вход триггера 9 поступают -усиленные гидравлическим У 12 упругие колебания с преобразователя 4 через последава- тельно соединенные У 5, полосовой фильтр 6, У 7, формирователь ri делитель 8 частоты. С выходов триггеров 9 и 10 за счет регулировки времени элемента 3 сигналы постзгпают синхронно на элемент сравнения (ЭС) 11, выходной сигнал которого пропорционален моменту сопротивления Д на забое. Интегратор 14 суммирует эти сигналы ; за задаваемый промежуток времени, а на выходе интегратора 16 сигнал пропорционален интегральному значению момента сопротивления на Д. Частное от деления показаний интеграторов 14 и 16. с делителя 17 поступает на ЭС 18 и 19. С них в зависимости от роста величины момента сопротивления на Д сигналы через У 20 и 21 мощности передаются на сигнализатор 22 на прекращение бурения или на индикатор 23. I С ГС 00 со со 05