Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций Советский патент 1987 года по МПК E21B47/04 

поглощения в скважрше н исключение ручного ввода данных в ходе СПО. Для этого устройство снабжено третьим коммутатором 11 , блоком 19 управления, тремя задатчиками 31 - 33 погонного, объема труб (Т) и тремя задатчиками 34-36 границ участков Т бурильной колонны. Ручной ввод погонного объема Т осуществляется один раз - в начале строителъства скважины, В каждом цикле СПО ввод погонного объема обраба1

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам контроля за текущим состоянием системы колонна - скважина - пласт, прогнозирования, выявления в сигнализации возникновения аномальных и аварийных ситуаций в ходе спускоподъемных операций (СПО), во время простоев при СПО, а также во время простоев при бурении с останов кой циркуляции промывочной жидкости и является усовершенствованием устройства по авт.св, N 1270308.

Целью изобретения является повышение точности определения начала проявления и выброса или поглощения в скважине и исключение необходимост ручного ввода данных в ходе СПО.

На фиг.1 представлена типичная компановка бурильной колонны; на фиг.2 и 3 - структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.4 - структурная схема блока обработки сигналов расходометра; на фиг,5 - структурная схема блока вычисления длины труб; на фиг.6 - структурная схема логического блока; на фиг,. - структурная схема блока управления; на фиг.8 - структурная схема блока индикации; на фиг. 9 - таблица переключений комбинационной логической схемы.

Устройство для контроля за уровнем Промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций содержит радиоактивное реле 1 уровня с блоком 2 обработки сигналов, насос 3 контура долина, расходомеры 4 и 5, сигнализатор 6 состояния буровых насосов, блотываемых Т осуществляется автоматически коммутатором 11, на входы которого подаются сигналы с выходов за- датчиков 31-33 погонного объема Т, Коммутатор 11 управляется сигналами с блока 19, которые формируются на основе сравнения текущей длины колонны с блока 18 вычисления длины Т с заданными границами между участками Т с различными погонными объемами, 2 3 . п. ф-ль 5 9 ил о

ки 7 и 8 обработки сигналов расходомеров, коммутаторы 9 - 11, селектор 12, блок 13 вычисленид расхода жидкости, блок 14 вычисления объема жидко- 5,сти, блок 15 вычисления объема труб, блок 16 вычисления показателя ослож- ненности, блок 17 определения направления СПО, блок 18 вычисления длины труб, блок 19 управления, блок 20 ин 3 дикации, логический блок 21, датчик

22перемещения талевого блока, датчик

23веса, задатчики 24 и 25 интервала времени и интервала длины соответственно, задатчики 26 и 27 .допустимого

5 показателя осложненности соответственно при спуске и при подъеме, задатчики 28 и 29 допустимого расхода соответственно при проявлении и при поглощении, задатчики 30 - 33 погон0 ного объема., задатчики 34 - 36 границ участков колонны, элементы 37-40 сравнения и ключи 41 - 44,

Блоки 7 и 8,обработки сигналов расходомеров состоят из блока 45 пре5 образования сигнала, элемента 46 памяти, элемента 47 сравнения, элемента 48 задержки и элемента НЕ 49.

30

Блок 18 вычисления длины труб состоит из блока 50 вычисления длины колонны, элемента 51 памяти, элемента . 52 вычитания, элемента 53 сравнения, одновибратора 54, дифференцирующего элемента 55, элемента И 56 и элемента 35 ИЛИ 57.

Логический блок 21 состоит из таймера 58, триггеров 59 - 62, элементов 63 - 65 задержки, элементов И 66 - 71 и элементов ИЛИ 72-81.

Блок 19 управления состоит из шифратора 82, элементов 83 --87 сравнения, элементов 88 и 89 памяти, элементов И 90 и 91, элементов ИЛИ 92 - 95 и элементов НЕ 96 и 97.

Блок 20 индикации состоит из инди- (Катора 98 Проявление, индикатора 99 Поглощение, индикатора 100 qф„ индикатора 100 т,, индикатора 102 , индикатора-сигнализатора 103 Закрыть превентор Промыть с увеличением плотности, индикатора-сигнализатора 104 Промыть с уменьшением плотности индикатора-сигнализатора 105 Стоп СПО Внимание.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом СПО в задатчики вводятся исходные параметры: в задатчик 24 - интервал времени усреднения расхода промывочной жидкости на простаивающей Скважине at, в задатчик 25 - интервал длины труб 41, на котором производится усреднение показателя осложненности га при спускоподъеме, в задатчик 26 - допустимая величина показателя осложненности при спуске

m

доп. с

в задатчик 27 - допустимая

величина показателя осложненности при зо бивкй поверхности жидкости радиоак- подъеме ,, в задатчик 28 - допустимая величина расхода промывочной жидкости на простаивающей скважине при проявлении q „,, в задатчик 29 .f

допустимая величина расхода промывочной жидкости при поглощении на простаивающей скважине, в задатчики 30 - 33 - погонный объем составляющих колонну труб V на соответственно первом Vj , втором V, , третьем Vp . и четвертом V участках (фиг,1), в задатчики 34 - 36 - границы участков .колонны: соответственно первого и второго второго и третьего Ij.,, третьего и четвертого Ij. . При этом ввод в задатчики 30-36 осуществляется по данным геоло- го-технического наряда (ТТН) на скважину один раз на весь цикл строительства скважины. Величины других заданий могут изменяться от цикла к циклу iB зависимости от геолого-технической обстановки на скважине.

Сигнализатор 6 состояния буровых насосов, установленный в приводе буровых насосов или на манифольде, позволяет определять момент отключений буровых насосов и прекращения цирку- ляции промывочной жидкости в скважитивным реле 1 уровня. Количество-доливаемой жидкости измеряет расходоме ром. При вытеснении промывочной жидкости из скважины она изливается в

2g желоб, причем количество вытесненной жидкости измеряется расходомером 5.

Устройство позволяет поддерживать уровень промывочной жидкости в скважине в процессе СПО между отметками

40 h,3-5 м (место установки желоба) и h2(-10)-(-15) м (место установки ра диоактивного реле 1 уровня), т.е. амп литуда колебания высоты столба бурового раствора

45

йЪ. h,-hj 13т 20 м.

(1)

50

чему соответствует амплитуда колебания гидростатического давления на за бое скважины при плотности промывочной жидкости, например, р 200 кг/м JPr.c p-g/ 3ti 0,26 -г 0,40 МПа. (2) Блок 17 определения направления,, СПО (фиг.3) анализирует сигналы с датчика 22 перемещения талевого блок и датчика 23 веса, поступающие на . gg его первый и второй входы, и выдает сигналы 1 в момент начала цикла подъема (на выход второй) или спуска (на выхо,д первый) загруженного элеватора, которые подаются на восьмой

не, т.е. момент завершения очередного долбления и перехода к СПО временной остановки бурения. При этом на выходе сигнализатора 6 появляется сигнал 1, который подается на первый вход логического блока 21 и вторые входы ключей 41 и 42, последние отпираются и подключают выходы расходомеров 4 и 5 к первым входам блоков 7 и 8 обработки сигналов расходомеров. При возобновлении циркуляции ключи 41 и 42 автоматически запираются, что приводит к прекращению работы устройства.

Для снижения уровня промывочной 1 жидкости ниже установки радиоактивного реле 1 уровня блок 2 обработки сигналов включает насос 3 долива,. ко- торьй закачивает промьточную ж -щкость в скважину и заполняет ее до отметки установки радиоактивного реле 1 у|зов- ня. Насос 3 долива включается с такой частотой и на такое время, какие необходимы для поддержания уровня промывочной жидкости в скважине. Контур долива работает автономно от других частей устройства, точность поддержания уровня определяется точностью отбивкй поверхности жидкости радиоак-

тивным реле 1 уровня. Количество-доливаемой жидкости измеряет расходомером. При вытеснении промывочной жидкости из скважины она изливается в

желоб, причем количество вытесненной жидкости измеряется расходомером 5.

Устройство позволяет поддерживать уровень промывочной жидкости в скважине в процессе СПО между отметками

h,3-5 м (место установки желоба) и h2(-10)-(-15) м (место установки радиоактивного реле 1 уровня), т.е. амплитуда колебания высоты столба бурового раствора

45

йЪ. h,-hj 13т 20 м.

(1)

0

чему соответствует амплитуда колебания гидростатического давления на забое скважины при плотности промывочной жидкости, например, р 200 кг/м JPr.c p-g/ 3ti 0,26 -г 0,40 МПа. (2) Блок 17 определения направления,, СПО (фиг.3) анализирует сигналы с датчика 22 перемещения талевого блока и датчика 23 веса, поступающие на . g его первый и второй входы, и выдает сигналы 1 в момент начала цикла подъема (на выход второй) или спуска (на выхо,д первый) загруженного элеватора, которые подаются на восьмой

или девятьй входы логического блока 2 1 .

Логический блок 21 (фиг.6) управляет работой переключающих элементов устройства - коммутаторов 9 и 10, се лектора 12, ключей 43 и 44, а также индикаторов 96 и 97 и индикаторов- сигнализаторов 103 и 104. Сигнал с блока 17, поступающий в цикле подъема свечи на восьмой вход логического блока 21, проходит-на первьй вход элемента ИЛИ 78 и второй вход элемента ИЛИ 79, устанавливая на втором и третьем выходах блока 21 сигналы 1, на первые входы элементов ИЛИ 72 и 74, сбрасывающ1гх своими выходными сигналами соответственно элемент 63 задержки и триггер 62, на первый

триггеров 61 и 62 и установке на пятом выходе блока 21 сигнала О, на вторые входы триггеров 59 и 60, обну ляя сигналы на их выходах, и вторые входы элементов И 66 и 67. Последнее приводит при наличии единичного сигнала, например , на третьем входе бло ка 21 к появлению 1 на выходе элемента И 66, затем последует появлени единичных сигналов на первом и четвертом выходах блока 21, а спустя вы держку времени элемента 64 задержки к появлению 1 на его выходе и уста новке триггера 59 в единичное состоя 15 ние. Последнее приводит к появлению сигнала 1 на втором входе элем ента ИЛИ 76, а значит, и на седьмом выход блока 21, и на первом входе элемента И 71, а при наличии единичного сигна

вход триггера 61, устанавливая на

его выходе сигнал 1, который пода- . 2о ла на шестом входе блока 21 и на его ется на первьй вход элемента И 68 и выходе, а з начиТ, на девятом выходе второй вход элемента ИЛИ 81 и с выхода последнего на пятьй выход блока 21 При появлении в процессе подъема бурильного инструмента единичного сигнала «а пятом входе блока 21 он подается на второй вход элемента И 69 и второй вход элемента И 68, с выхода

блока 21.

Во время простоя при наличии единичного сигнала на четвертом входе

5 блока 21 и сигнала с таймера 58 логи ческий блок 21 работает аналогично, сигналы 1 появляются на втором, четвертом и шестом выходах блока 21, а при наличии единичного сигнала на

последнего - на первьй вход элемента ИЛИ 75, а с его выхода - на шестой выход блока 21.

В процессе спуска бурильного инструмента логический блок 21, работает

5 блока 21 и сигнала с таймера 58 логический блок 21 работает аналогично, сигналы 1 появляются на втором, четвертом и шестом выходах блока 21, а при наличии единичного сигнала на

30 седьмом входе и восьмом выходе блока. 21.,

В процессе подъема колонны труб из

скважины устройство работает следую- аналогично, только сигнал 1 с бло-. . щим образом.

ка. 17 поступает на девятьй вход бло- ,, момент начала цикла подъема пер-. ка 21, что приводит к появлению еди- вой свечи () управляющий сигнал с ничных сигналов на первом, третьем и пятом вьрсодах блока 21 , а при наливторого выхода логического блока 21 поступает на второй вход блока 8 обработки сигналов расходомера а значит, на второй вход элемента 46 памяти и вход элемента 48 задержки (фиг. 4), что приводит к записи в элемент 46 памяти нулевого сигнала-, поступающего на его первьй вход с блока

нал 1 на седьмом выходе блока 21. - Во время простоев при СПО и бурении на восьмой и девятьй входы логического блока 21 сигналы 1 не поступают, значит, они отсутствуют и на

40

второго выхода логического блока 21 поступает на второй вход блока 8 обработки сигналов расходомера а значит, на второй вход элемента 46 памяти и вход элемента 48 задержки (фиг. 4), что приводит к записи в элемент 46 памяти нулевого сигнала-, поступающего на его первьй вход с блока

выходе элемента ИЛИ 72, поэтому эле- 45 преобразования сигнала, и последу- мент 63 задержки, спустя вьщержку , ющему обнулению выхода блока 45 по

истечении выдержки времени, создаваемой элементом 48 задержки, а также

времени мин (максимальная продолжительность цикла спускоподъема одной свечи) после прихода последнего

на четвертые входы коммутаторов 9 и

сбрасывающего сигнала 1 с выхода CQ 10(фиг.3). Последнее воздействие элемента, ИЛИ 72, формирует на выходе , подключает выходы коммутаторов 9 и сигнал, запускающий таймер 58 в рабо- 10 к вторым входам, при этом сигнал ту. Таймер 58 генерирует управляющие с задатчика 27 тп, „ проходит на вы-г сигналы с периодом , длительность ход коммутатора 10 и далее на первые которого определяется сигналом, пос- гс входы элемента 39 сравнения и ключа тупающим на второй вход таймера 58 43, отпертого единичным сигналом на. с задатчика 24. Сигнал с таймера 58 его втором входе, а нулевой сигнал с поступает на в торые .входы элементов выхода элемента 46 памяти подается ИЛИ 73 и 74, что приводит к сбросу на выход коммутатора 9, на третий

триггеров 61 и 62 и установке на пятом выходе блока 21 сигнала О, на вторые входы триггеров 59 и 60, обнуляя сигналы на их выходах, и вторые входы элементов И 66 и 67. Последнее приводит при наличии единичного сигнала, например , на третьем входе блока 21 к появлению 1 на выходе элемента И 66, затем последует появление единичных сигналов на первом и четвертом выходах блока 21, а спустя выдержку времени элемента 64 задержки - к появлению 1 на его выходе и установке триггера 59 в единичное состоя- ние. Последнее приводит к появлению сигнала 1 на втором входе элем ента ИЛИ 76, а значит, и на седьмом выходе блока 21, и на первом входе элемента И 71, а при наличии единичного сигна

ла на шестом входе блока 21 и на его выходе, а з начиТ, на девятом выходе

ла на шестом входе блока 21 и на его выходе, а з начиТ, на девятом выходе

блока 21.

Во время простоя при наличии единичного сигнала на четвертом входе

блока 21 и сигнала с таймера 58 логический блок 21 работает аналогично, сигналы 1 появляются на втором, четвертом и шестом выходах блока 21, а при наличии единичного сигнала на

седьмом входе и восьмом выходе блока. 21.,

В процессе подъема колонны труб из

,, момент начала цикла подъема пер-. вой свечи () управляющий сигнал с

0

второго выхода логического блока 21 поступает на второй вход блока 8 обработки сигналов расходомера а значит, на второй вход элемента 46 памяти и вход элемента 48 задержки (фиг. 4), что приводит к записи в элемент 46 памяти нулевого сигнала-, поступающего на его первьй вход с блока

на четвертые входы коммутаторов 9 и

вход селектора 12 и далее при сигнале 1 на его втором входе на второй выход селектора 12 и первый вход блока 14 вычисления объема жидкости. Сигнал „с выхода ключа 43 подается на восьмой вход блока 20 индикации, что вызывает срабатывание индикатора 102 и световую индикацию величины гпдопп (фиг.5).

В ходе подъема свечи уровень промывочной жидкости в скважине понижается, что вызывает ее автоматический долив. Сигнал с расходомера 4 через открытый ключ 42 поступает на первый

вход блока 45 преобразования сигнала, )5 ных труб. После подъема i-й свечи на на выходе которого объем долитой жидкости V . представляется в удобной

. для дальнейшей об1: аботки цифровой

форме. За время подъема первой свечи, ее отвинчивания, установки в магазин,20 спуска незагруженного элеватора уровень жидкости в результате долива восстанавливается, а на выходе блока

45появляется сигнал, пропорциональный объему долитой после подъема пер- 25 вой свечи жидкости V,., .

В начале цикла подъема второй свечи по сигналу 1 с второго выхода блока 21 V записывается в элементе

46памяти и поступает аналогично опи- ЗО санному на первый вход блока 14 -вычисления объема жидкости, а сигнал

на выходе блока 45 вновь обнуляется и начинается накапливание нового объема жидкости V,. , долитой в скважину nocjje подъема второй свечи. Блок 14 осуществляет суммирование сигналов, поступающих на первый вход, после подъема i-й свечи в момент начала цикла подъема (1+1)-й свечи на выходе 40 блока 14 устанавливается сигнал, пропорциональный объему долитой с момента начала суммирования жидкости:

V«.rO+V.,+V,.,+ ...+V. ZV.,. (3) .

выходе блока 15 устанавливается сигнал, пропорциональньм объему поднятых с начала отсчета труб: V,,p-l,..p- (Ь,„,„,-1,,, / . (5)

По сигналам и V, поступающим на первый и второй входы блока 16 вычисления показателя осложненнос- ти после поднятия i-й свечи, па выходе формируется сигнал Ш;, величина которого определяется так:

,0, если V,.

V,

m.

,t.i

V,

если , .

(6)

т, 1

Сигнал m. с выхода блока 16 ется на вторые входы элементов

35

пода- 39

и 40 сравнения и первьш вход ключа 44. Сигнал т. с выхода ключа 44, открытого единичным сигналом на его втором входе, подается на седьмой вход блока 20 индикации, что вызывает срабатывание индикатора 101 m.j,, и световую индикацию величины т-.

Элемент 40 сравнения проверяет условие

ш; 1,0,(7)

при выполнении которого сигнал 1 с его выхода подается на пятьй вход логического блока 21, на шестом выПо сигналам с датчика 22 перемеще- 45 °Д2 последнего устанавливается единил талевого блока и датчика 23 веса, поступающим на первый и второй входы блока 50 вычисления длины колонны (фиг.5), последний формирует на выходе сигнал, пропорциональный текущей 50

длине колонны 1 . В начале цикла подъема первой свечи l.g . запоминается в элементе 51 памяти, на его выходе устанавливается сигнал

KOA-t

-скб

В ходе подъема сигнал подается на третий выход блока 18 вычисления длины труб и на первьй вход элемента 52 вычитания, на второй вход которого подается сигнал с

л

284998

выхода элемента 51 памяти, на выходе элемента 52 вычитания формируется сигнал текущей длины обработанных труб

1г /Ь.о.., ()

г подаваемый на первьй вход элемента 53 сравнения и на второй выход блока 18 вычисления длины труб, а с последнего - на третий вход блока 15 вычисления объема труб (фиг.З), на первый (О вход которого подается сигнал V.p погонного объема труб текущего Р-го участка бурильной колонны с выхода коммутатора 11 для реализации блоком функции вычисления объема обработанных труб. После подъема i-й свечи на

5

О

0

выходе блока 15 устанавливается сигнал, пропорциональньм объему поднятых с начала отсчета труб: V,,p-l,..p- (Ь,„,„,-1,,, / . (5)

По сигналам и V, поступающим на первый и второй входы блока 16 вычисления показателя осложненнос- ти после поднятия i-й свечи, па выходе формируется сигнал Ш;, величина которого определяется так:

,0, если V,.

V,

m.

,t.i

V,

если , .

(6)

т, 1

Сигнал m. с выхода блока 16 ется на вторые входы элементов

5

пода- 39

и 40 сравнения и первьш вход ключа 44. Сигнал т. с выхода ключа 44, открытого единичным сигналом на его втором входе, подается на седьмой вход блока 20 индикации, что вызывает срабатывание индикатора 101 m.j,, и световую индикацию величины т-.

Элемент 40 сравнения проверяет условие

ш; 1,0,(7)

при выполнении которого сигнал 1 с его выхода подается на пятьй вход логического блока 21, на шестом выничный сигнал и срабатьгеает индикатор 98 Проявление.

Элемент 39 сравнения проверяет выполнение неравенства

0

т.

m

А 0|. tv ЭТОГО

(8)

при выполнении этого условия на его выходе устанавливается сигнал 1, которьй подается на щестой вход блока 20 индикации, что вызывает срабатыва- 5 ние индикатора-сигнализатора 105,

световую индикацию транспаранта Стоп СПО Внимание и звуковой сигнал.

Показатель осложненности m определяется как частное от деления двух

объемов, каждьм из которых есть интегральная величина, полученная в результате суммирования сигналов, поступающих с расходомера и датчика 22 перемещения талевого блока. С целью исключения влияния систематических погрешностей каналов измерения V. и V на точность определения величи ны m интегрирование объемов промывочной жидкости и металла труб осун1еств- ляется на конечных интервалах длины колонны труб al, задаваемых задатчи- ком 25. Элемент 53 сравнения (фиг.5) проверяет условие

IT /. й1, (9) при вьшолнении которого сигнал 1 .с его выхода подается на первый вход элемента ИЖ 57, а с выхода последне

при выполнении (11-1) сигнал 1 устанавливается на его первом выходе, при выполнении (11-2) - на втором, при выполнении (11-3) -на третьем. Анало- 15 гично работают элементы 83 и 85 сравнения. Сигналы с второго и третьего выходов элементов 83 - 85 подаются на первьш и второй входы соответственно элементов ИЛИ 92 - 94, на вького - на первый вход элемента И 56, в момент начала цикла подъема следующей 20 Дах пocлeдн rx единичные сигналы уста- свечи ёдиничньй сигнал приходит с навливаются в случае выполнения сле- выхода дифференцирующего элемента 55 на второй вход элемента И 56, что приводит к запуску одновибратора 54, вырабатывающего сигнал сброса, по 25 1, которому обнуляются выходы блоков 14 и 15, а в элементе 51 памяти эапомидующих условий

kOA -1 Кол - -2-5

i 1.

(12-1) (12-2) (12-3)

нается новое значение длины колонны -КйА. fe ( номер интервала длины /з 1 с начала подъема).

Дальнейшая работа устройства протекает аналогично описанному, объем поднятьк с начала отсчета труб вычисляется согласно уравнению

T..p IT,). - Kt.A .l. - -kO.i.i

в процессе подъема производится последовательная обработка труб различных участков бурильной колонны (фиг.1): четвертого (), третьего . (), второго () и первого (), Автоматическое определение погонного объема V обрабатываемых в данный момент времени труб выполняет коммутатор 11, на первый, второй, третий и четвертый входы которого подаются сигналы Vp,, V.g,,., Vg и V, соответственно с задатчиков 30 -- 33 погонного объема (фиг.З), управляемый по пятому и шестому входам сигналами с первого и второго выходов блока 19 управления на первый, второй и третий входы лоследнего подаются сигналы

Vl соответственно с задатчиков 34, 35 и 36. Сигналы 1. , 1. , l,j. поступают (фиг.7) на вто- рые входы соответственно элементов 83, 84 и 85 сравнения, на первые входы которых подается сигнал 1 j с

кол 3-4

Сигналы с выходов элементов ИЛИ 93 и 94 поступают на вторые входы элементов И 90 и 91 на первые входы которых поступают сигналы с первых 30 выходов соответственно элементов 83 и 84 сравнения. В любой момент времени в ходе СПО сигнал 1 присутствует только на одном из входов шифратора 82: на первом входе - с выхода эле- (10) 35 ™И 92, когда

1кол li-j (); (13-1) на втором входе - с выхода элемента И 90, когда

(13-2) ,

1. . 1,, 1, . ();

-1-2

40 на третьем входе - с выхода элемента И 91, когда

4-5 1кол 4-4 (); (13-3)

на четвертом входе - с первого выхода элемента 85 сравнения, когда

(). (13-4) Шифратор 8,2 преобразует код 1 на входах в двоичньй код на вы45

ходах Y Х

Y . На.первом Y.

0} J- iid.iiepBUM i И втором

выходах шифратора 82 формируется .jQ двоичное число, соответствующее номеру разряда входа (ОтЗ), на который подана Г|. Сигналы с первого и второго выходов шифратора 82 подаются на первый и второй выходы блока 19 упра- 5J вления,-а с них (фиг.З) - на пятый и шестой входы коммутатора 11. Так, при выполнении условия (13-3), напри- мер, т.е. при подъеме труб третьего участка колонны (), сигнал 1

третьегЬ выхода блока 18 вычисления длины труб (фиг.З). Элементы 83 - 85 осуществляют сравнение сигнала текущей длины колонны 1

ко

с сигналами

границ участков 1. , 1,, 1, например элемент 84 сравнения проверяет выполнение условий

iz-,; (11-1)

(11-2)

-кол 1 1

J-KOA - J-4-3

1,

-l-J

(11-3)

при выполнении (11-1) сигнал 1 устанавливается на его первом выходе, при выполнении (11-2) - на втором, при выполнении (11-3) -на третьем. Анало- гично работают элементы 83 и 85 сравнения. Сигналы с второго и третьего выходов элементов 83 - 85 подаются на первьш и второй входы соответственно элементов ИЛИ 92 - 94, на вькоДах пocлeдн rx единичные сигналы уста- навливаются в случае выполнения сле- 1,

Дах пocлeдн rx единич навливаются в случае 1,

дующих условий

kOA -1 Кол - -2-5

i 1.

кол 3-4

(13-2) ,

1. . 1,, 1, . ();

-1-2

на третьем входе - с выхода элемента И 91, когда

4-5 1кол 4-4 (); (13-3)

на четвертом входе - с первого выхода элемента 85 сравнения, когда

(). (13-4) Шифратор 8,2 преобразует код 1 на входах в двоичньй код на вы

ходах Y Х

Y . На.первом Y.

0} J- iid.iiepBUM i И втором

выходах шифратора 82 формируется двоичное число, соответствующее номеру разряда входа (ОтЗ), на который подана Г|. Сигналы с первого и второго выходов шифратора 82 подаются на первый и второй выходы блока 19 упра- вления,-а с них (фиг.З) - на пятый и шестой входы коммутатора 11. Так, при выполнении условия (13-3), напри- мер, т.е. при подъеме труб третьего участка колонны (), сигнал 1

20

установлен на третьем входе шифратора 82 (Х2 1), при этом на его первом выходе О (), на втором - 1 (Y,1).

Такая же комбинация сигналов уста- навливается на управляющих входах коммутатора 11 (, а 1), которая соответствует двоичному числу . Это приводит к подключению выхода коммутатора 11 к входу Х - третьему ю входу коммутатора 11 (фиг.З) и подаче на первый вход блока 15 вычисления объема труб сигнала V Vp .

Работа комбинационной логической схемы, состоящей из элементов 83-85 J5 сравнения, И 90 и 91, ИЛИ 92 - 94, шифратора 82 и коммутатора (мультиплексора) 11, модет быть однозначно описана с помощью таблицы переключений (фиг.9).

В ходе подъема бурильной колонны. новьш отсчет 1 блок 18 вычисления длины труб начинает не только в момент выполнения условия (9), но и в моменты перехода от участка труб одного погонного объема к участку труб другого погонного объема.

При подъеме, например, труб третъ- его участка колонны кодовая комбинация сигналов с выходов шифратора 82 (, ), поступившая на первые входы элементов 88 и 89 памяти, фиксируется в момент перехода на третий участок: на выходах элементов 88 .и 89 памяти запоминаются сигналы соответственно О и 1. Последние подаются на первые входы элементов 86 и 87 сравнения, на вторые входы которых поступают текущие сигналы с первого и второго выходов соответственно шиф- о ратора 82. Пока продолжается подъем труб третьего участка комбинация сигналов на выходах шифратора 82 не изменяется, при этом для напряжений на первом и втором входах элемента 86 сравнения вьтолняется условие U Uj и,,д„, а для элемента 87 сравнения - , в результате на выходах элементов 86 и 87 сравнения установлены единичные сигналы, а на выходах элементов НЕ 96 и 97 - нулевые. В момент окончания подъема труб третьего участка ( перехода к подъему труб второго участка сигналы на первом и втором выходах шифратора 82 изменяются на 1 и О соответствен- ,но (, ). При этом на входах элементов 86 и 87 сравнения условие U,Uj не вьтолняется, на их выходах

30

25

35

45

50

55

устанавливаются сигналы О, а на вы- хоДах элементов НЕ 96 и 97 - сигналы 1, которые поступают на первый и второй входы элемента ИЛИ 95, а сигнал 1 с выхода последнего - на третий выход блока 19 управления, четвертый вход блока 18 вычисления длины труб, а значит, (фиг.5) на второй вход элемента ИЛИ 57 и с его выхода на первый вход элемента И 56. В момент начала цикла подъема следующей свечи сигнал 1 поступает на второй вход.элемента И 56, что приводит к запуску одновибратора 54, вьфабаты- вающего сигнал сброса, обнуляются выходы блоков 14 и 15, в элементе 51 памяти запоминается новое значение

0

J5

о

30

- kOA.k

кроме этого, сигнал сброса с

первого выхода блока 18 вычисления длины труб поступает на пятьй вход блока 19 управления, а значит, на вторые входы элементов 88 и 89 памяти, в которых запоминается новая комбинация выходных сигналов шифратора 5 82, установившаяся до следующей смены погонного объема труб.

В процессе спуска бурильной колонны количество вытесняемой в желоб промывочной жидкости измеряется расходомером 5, сигнал с которого через открытый ключ 41 подается на первый вход блока 7 обработки сигналов расходомера, работающего аналогично блоку 8.

В момент начала цикла спуска (i+ +1)-й свечи с первого выхода логического блока 21 поступает управляющий сигнал на второй вход блока 7 и третьи входы коммутаторов 9 и 10, при этом сигнал с первого выхода блока 7, пропорциональньш объему промывочной жидкости V,j .., вытесненной i-й свечой, поступает на выход коммутатора 9, далее - на второй выход селектора 12 и первьй вход блока 14 вычисления объема жидкости, а сигнал с вькода задатчика 26 , поступает на выход коммутатора 10 и первые входы ключа 43 и элемента 39 сравнения.

После спуска i-й свечи на первый вход блока 26 вычисления показателя осложненности поступает сигнал, пропорциональньш объему вытесненной с момента начала отсчета жидкости:

V,

Iv.

(14)

V

. 1

Ж. f Ч.1 - объем жидкости, вытесненной i-й свечой.

а на второй вход поступает сигнал,, пропорциональный объему металла спущенных р скважину труб Vr.Va,,-lr,,,,,.,-:i.,,,,,/, (15) где |, - длина спущенной колонны

в момент начала отсчета k-ro интервала длины 4 ;

KOA.i теку1цая длина колонны после спуска i-й свечи.

По входным сигналам блок 16 формирует на выходе сигнал гп. . Величины т. и m р (-индицируются блоком 20 ин

дикации, при выполнении условия (/) с седьмого выхода логического блока 21 подается сигнал на второй вход блока 20 индикации и срабатывает индикатор 99 Поглощение, при выполнении условия

га., i m,5or,.c(16)

срабатывает индикатор-сигнализатор 105 Стоп СПО ВниманяеГ и звучит сигнал,

В процессе спуска бурильной колонны блок 18 вычисления длины труб, блок 19 управления и коммутатор 11 работают аналогично описанному

При вынужденных простоях во время СПО или бурения (с прекращением циркуляции) наличие перетока промывочной жидкости на устье скважины или ее поглощения определяется блоками 7 и 8 обработки сигналов расходомеров. В случае отсутствия проявления и поглощения сигнал на первом входе элемента 46 памяти (фиг.4) не измени ется во времени, при этом на выходе элемента 47 сравнения устанавливаетс единичный сигнал а на вторых выхода блоков 7 и 8 - сигналы О,

При возникновении, например, поглощения на простаивающей скважине осуществляется автоматический долив промывочной жидкости, сигнал с расходомера 4 поступает на первьй вход блока 8 и на его втором выходе устанавливается сигнал поступающий на четвертый вход логического блока 21, Последнее вызывает появление на седьмом выходе блрка 21 сигнала 1, по которому срабатывают индикатор 99 Поглощение блока 20 индикации, и появление единичных сигналов па его втором выходе с. периодом их следования dt., по каждому из которых с первого выхо да блока В поступает сигнал

V.

i

пропорциональньй объему долитой

за предьщущий период ut жидкости .Этот сигнал поступает на выход коммутатора 9 и на первьп вход селектора. 12, так как единичный сигнал устанавливается в эуом | ежиме на первом управляющем входе селектора. Блок 13 вычисления расхода жидкости по сигналу на втором входе V, . и сигналу At, поступающе1(у на первый вход с за- датчика 24 интервала времени, формирует на выходе сигнал

. ..

/ .t )

который подается на пятый вход блока 20 индикации и индицируется на инди- каторе 100 з также на первый вход элемента 38 сравнения, на второй вход которого подается сигнал q

АоЛ- погл

С задатчика 29 допустимого расхода при поглощении. При выполнении условия

Ч j У, Ч доп. погл(8)

выходе элемента 38 сравнения устана

навливается сигнал 1, который подается на щестой вход логического блока 21, что приводит ,к появлению.сигнала на девятом выходе последнего и срабатыванию индикатора-сигнализатора 104 Промыть с уменьшением плотности. При возникновении проявления в простаивающей скважине срабатывает индикатор 98 Проявление, сигнал V, . снимается с первого выхода блока 7 обработки сигналов расходомера по управляющему сигналу с первого выхода, логического блока 21, а вычисленное значение q .j сравнивается с .np элементе 37 сравнения. При выполнен ии

УСЛОВИЯ

qj ЧМП.ПР(19)

срабатывает индикатор-сигнализатор

i03 Закрыть превентор Промыть с- , увеличением плотности.

Предлагаемое устройство позволяет работать с бурильной .колонной, в ко- торой выделяется четыре участка труб

или менее (фиг.1). Однако оно может быть модернизировано и для работы с бурильной колонной, имеющей более сложную компановку. Для этого необходимо увеличить число задатчиков погонного объема, задатчиков границ участков колонны, увеличить число информационных и адресных входов третьего коммутатора-мультиплексора, увеличить число каналов сравнения в комбинационной логической схеме блока управления без изменения общей конфигурации устройства и отдельных бло-. ков.

15

В устройстве производится автоматический ввод значений погонного объема обрабатываемых в ходе СПО труб, что способствует повышению точности вычисления устройством величины показателя осложненности при спускоподъ- еме, а значит более точному и достоверному выявлению поглощений и проявлений в скважине, оператор-бурильщик освобождается от необходимости оперативного ручного ввода погонного объема труб в процессе СПО и связанного с этим прерывания технологического процесса спускоподъема.

Формула изобретения

1,Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине

и выявления. аварийных ситуаций по авт. св. № 1270308, о т л и ч а.ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения начала проявления и выброса или поглощения в скважине и исключения необходимости ручного ввода данных в ходе спуско- подъемных операций, оно снабжено блоком управления, третьим коммутатором, вторым, третьим и четвертым задатчи- камй погонного объема, первым, вторым и третьим задатчиками границ участков колонны, причем выходы первого, второго и третьего задатчиков границ участков .колонны подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока управления, четвертьш и пятый входы которого соединены соответственно с третьим и первьгм выходами блока вычисления длины труб, третий выход - с четвертым входом блока вычисления длины труб, а первый и второй выходы соединены соответственно с пятым и шестым входами третьего коммутатора, к первому, второму, третьему и четвертому входам которого подключены выходы соответственно первого, второго, третьего и четвертого задатчиков погонного объема, а выход третьего коммутатора подключен к первому входу блока вычисления объема труб.. .

2.Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что блок управления включает шифратор, первьш, второй, третий, четвертый и пятый эле- менты сравнения, первый и второй элементы памяти, первый и второй элементы И, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первьй и второй

8А

IQ15

20 25 30 g4045QQ

gg

9916

элементы НЕ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов сравнения объединены и являются четвертым входом блока, вторые входы являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока, вторые и третьи выходы первого, второго и третьего элементов сравнения соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ, лервые выходы подключены соответственно к первому входу первого элемента И, первому входу второго элемента И и четвертому входу шифратора, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого элемента ИЛИ, первого элемента И, второго элемента И, первый выход шифратора является первым выходом блока и подключен к . второму входу четвертого элемента сравнения и первому входу первого элемента памяти, второй выход шифратора является вторым выходом блока и соединен с вторым входом пятого элемента сравнения и первым входом второго элемента памяти, выход которого подключен к первому входу пятого элемента сравнения, второй вход является пятым входом блока и соединен с вторым входом первого элемента памяти, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента сравнения, выход которого через первый элемент НЕ соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом блока, второй вход подключен к выходу второго элемента НЕ, вход которого соединен с выходом пятого элемента сравнения, при этом выходы второго и третьего элементов ИЛИ подключены соответственно к второму входу первого элемента И и второму входу второго элемента И.

3. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что блок вычисления длины труб, включающий блок вычисления длины колонны, элемент памяти, элемент вычитания, элемент сравнения, одновибратор, элемент дифференцирующий, элемент И, снабжен элементом ИЛИ, причем первый вход блока является первым входом блока вычисления длины колонны, второй вход которого является вторым входом блока и подключен к входу элемента дифференцирующего, выход которого соединен с

вторым входом элемента И первьй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, второй вход которого является четвертым входом блока, первый вход соединен с йыходом элемен 1 а сравнения, второй вход которого является третьим входом блокаj первый вход является вторым выходом блока и подключен к выходу элемента вычитания, пер-т

Р./

вый вход которого является третьим выходом блока и соединен с выходом блока вычисления длины колонны и первым входом элемента памяти, выход которого подключен к второму входу элемента вычитания, второй вход является первым выходом блока и соединен через одновибратор с выходом элемента И.

О1

Фи9.5

20

9В

4Ц

99

Ш

5

- 100

6

г

г

W5

,--r-u-rt L

,

Редактор И.Николайчук

Составитель А.Рыбаков

Техред Л,Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 3462/35Тираж 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

о

л

Изобретение относится к области бурения нефтяных п газовых скважин, а и: ;енно к устройствам к он роля, вы- HBJieHiiH и сигнализации возникновения аномальных и аварийны/: ситуаций при спусрсоподъемных операциях (СПО) на буровых установках,. Целью изобретения .тзляетс.я повьпаение точности определе- HifH начала проявления и выброса или