Устройство контроля процесса бурения нефтяных и газовых скважин Советский патент 1988 года по МПК G05B23/02 

/J

4

О5

со

4

00

tfiuft

11

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к системам контроля процесса бурения.

Целью изобретения является повышение достоверности распознавания аварийных ситуаций.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные Диаграммы работы устройства.

Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 датчиков, блок 2 ручного ввода, дешифратор 3, коммутатор 4, элемент ИЛИ 5, регистр 6, элемент 7 задержки блок 8 индикации, блок 9 постоянной памяти, блок 10 оперативной памяти, выход 11 синхронизации, входную адресную шину 12, вход 13 синхрониза- 1щи, управляющий вход 14, информаци- руную шину 15.

Устройство работает следующим обра 3 ом.

Для функционирования устройства применен метод распознавания образов, основанный на формуле Байеса

()

Р{Бк1П Р(ХП/ВК)

Р(Х)

ПО

P(Bj,/X) - апостериорная вероятность образа Вц (k-ro осложнения) при системе параметров X;

Р(В|) - априорная вероятность появления события В,.;

P(Xj,/B) - условная вероятность появления параметров Х при наличии образа В. Сопоставляя апостериорные вероятности, можно выдвигать предположение о принадлежности предъявленного объек та к тому, или иному образу.

Имеет место то состояние технологического процесса (нормальное состояние, та или иная осложненная ситуация), для которого Р(Вц,/Х) имеет наибольшее значение.

Величины Р(В) и Р(Хп/В.) рассчитываются заранее на основе статистического материала и записываются в блок постоянной памяти системы.

Учитывая, что при данном векторе параметров X знаменатель формулы (1) постоянен, его можно найти из условия

Р(ВК/Х) 1.

(2)

Мини-(микро)-ЭВМ выставляет по своей адресной шине, т.е. на входную адрес69432

ную шину 12 устройства, код адреса, сигнал режима чтение/запись на управляющий вход 14 устройства и сигнал синхронизации на вход 13 синхронизации.

Старшие разряды адресной шины мини-ЭВМ с входной адресной шины 12 устройства поступают на информационg ные входы дешифратора 3, на управляющий вход которого поступает сигнал СХЗ с входа 13 синхронизации. При анализе этих сигналов дешифратор 3 вырабатывает управляющие сигналы, оп5 ределяемые кодом, поступившим от мини-ЭВМ (микро-ЭВМ).

Дешифратор 3 вырабатывает на своих выходах упрвляющие сигналы, только njki поступлении одного из четырех

0 кодов (а, 5 , В иг).

При поступлении по старшим разрядам входной адресной шины 12 устройства кода q (фиг. 2) и наличии сигнала на входе 13 синхронизации устрой5 ства возбуждается первьй выход 16

дешифратора 3, сигнал с которого поступает на управляющий вход блока 9 постоянной памяти, с информационного выхода блока 9 постоянной памяти на

0 двунаправленную информационную шину ,15 устройства вьщается информация из ячейки, номер которой определяется кодом, поступившим на адресный вход блока 9 постоянной памяти с младших разрядов входной адресной шины 12. Сигнал с первого выхода 16 дешифратора 3 одновременно поступает на вход элемента ИПИ 5, с выхода которого через элемент 7 задержки поступает на выход 11 синхронизации

5

0

устройства, при получении которого мини-ЭВМ (микро-ЭВМ) считывает информацию с двунаправленной информационной шины устройства. Таким образом, при поступлении кода а производится считывание информации мини-ЭВМ (микро-ЭВМ) с блока 9 постоянной памяти. При поступлении кода 5 на входную адресную шину 12 системы и наличии сигнала на входе 13 синхронизации ми0 ни-ЭВМ (микро-ЭВМ) производит обращение к блоку 10 оперативной памяти, Режим Чтение или Запись информации определяется состоянием сигнала на управляющем входе 14. Чтение про5 изводится следующим образом (фиг. 2) Мини-ЭВМ (микро-ЭВМ) согласно организации своего интерфейса выставляет код адреса, сигнал СХЗ, которые соответственно поступают на входную адресную шину 12 и вход 13 синхронизации. По приходу этих сигналов возбуждается второй вькод 17 дешифратора 3, сигнал с которого поступает на первый управляющий вход блока 10 оперативной памяти. Производится выборка ячейки, номер которой определяется кодом, поступившим с младших разрядов входной адресн-ой шины 12 на адресные входы блока 10 оперативной памяти. Информация с двунаправленного входа блока 10 оперативной памяти поступает на двунаправленную информационную шину 15, откуда считывается мини-(микро-) ЭВМ по приходу на выход 11 синхронизации с выхода элемента 7 задержки задержанного сигнала с второго выхода 17 дешифратора 3.

Запись информации в блок 10 оперативной памяти производится следуюпщм образом (фиг. 2б). Мини-(микро-)ЭВМ согласно организации своего интерфейса выставляет одновременно на свои шины и линии: код 5 адреса, сигнал Запись, записываемую информацию, затем после окончания переходных процессов выставляет сигнал СХЗ. При этом возбуждается второй выход дешифратора 3, который производит выборку ячейки блока 10 оперативной памяти, номер которой определяетря по коду, приходящему на адресный вход блока 10 оперативной памяти с младших разрядов входной адресной шины 12, В выбранной ячейке происходит запись информации, поступающей с дву- направленной информационной шины на двунаправленный вход блока 10 оперативной памяти. Обмен заканчивается после того, как сигнал с второго выхода дешифратора 3 проходит через элемент ИЛИ 5 и элемент 7 задержки и поступает на выход 11 синхронизации.

При вьиаче мини-(микро-)ЭВМ кода производится запись информации от мини-(микро-)ЭВМ в регистр 6 аналогично описанному выше режиму записи в блок 10 оперативной памяти. При этом выборка регистра 6 производится ,сигналом, поступающим с третьего выхода дешифратора 3, Записываемая информация поступает на и нформационные вх оды регистра 3 с двунаправленной информационной шины 15.

При вьщаче миниЧмикро- ЭВМ кода г, производится считывание информации с блока 1 датчиков или.блока 2 ручного ввода через коммутатор 4 (фиг.2а). . При поступлении кода г на информационные входы дешифратора 3 и сигнала синхронизации на его управляющий вход с его четвертого выхода сигнал поступает на стробирующий вход коммутатора 4, разрешая передачу на двунаправленную информационную шину 15 информации с

того информационного входа коммута- тора 4, номер которого определяется кодом, поступающим на управляющий вход коммутатора 4 с младших разрядов входной адресной шины 12. Одно5 временно сигнал с четвертого выхода шифратора, проходя через элемент ИЛИ 5, поступает на элемент 7 задержки, с которого по окончании переходных процессов поступает на выход 11 син0 хронизации, сигнализируя о завершении обмена.

Для вычисления апостериорных вероятностей Р() используется таблица априорных вероятностей (табл.1).

5 Априорные вероятности Р(Хр/В,) в

этой таблице представлены для диапазонов величия параметров, которые заданы уставками. Для определения Р(ХП/В) из таблицы величина параметQ ра сравнивается с каждой уставкой. Так, сначала проверяется, больше ли о-й параметр о-й уставки, если нет, сравнивается со следующей и т.д. Если величина параметра превьш1ает значение уставки, выбирается столбец априорных вероятностей для данной уставки для всех классов. Такая про цедура повторяется для всех введенных и считанных параметров бурения. Найденные

р1 из таблицы значения Р/Х„/В) и априорные вероятности используются для вычислений P() по формулам (1) и (2).

Таблица априорных вероятностей формируется на основе статистичес5

5

0

5

ких данных, а затем организуется в блоке 9 постоянной памяти (табл. 2).

В процессе вычислений появляются промежуточные результаты, которые хра- хрч1нятся в блоке 10 оперативного запоминающего устройства, организация информации в котором сформирована так, как показано в табл. 3.

Алгоритм функционирования системы следующий. Мини-(микро-)ЭВМ считывает величины параметров, характеризующих процесс бурения,с блока 1 датчиков и блока 2 ручного ввода информации и засылает в соответствующие

ячейки (CQ- ) блока оперативной памяти. Затем для каждого параметра определяется номер градации, т.е. величина параметра сравнивается с со- ответ-ствующими уставками, которые выбираются из блока 9 постоянной памяти из ячеек с адресами, определяемыми по формуле

141

А 4 2 +

,

Мтахт,

где А - начальный адрес блока 9 постоянной памяти;

К

таг. количество классов диагности- ig блок индикации и блок ручного ввода

рования;

- номер данного параметра; - число градаций каждого параметра;- текущая градация параметра.

Величины К

wax

И записаны

соответственно в ячейках А+2 и А+1 блока 9 постоянной памяти. При изменении номера градации m выбираются последовательно уставки и производится их сравнение с величиной параметра. Если величина параметра оказалась больше уставки, то ее номер и записывается в соответствующую данному параметру п ячейку „ блока 10 оперативной памяти. Определяются номера уставок для всех параметров аналогичным образом. Затем для каждого класса К определяется выражение Р(ВЦ)ПР(ХГ,/В|) , причем величины Р(Вц считываются по адресам из блока 9 постоянной памяти, а величины условных вероятностей ) считываются из этого блока по адресам

А- 2ч-К„(,

,+к,

-1)М„„ +п-М„„ К„„,нгде m - номер градации соответствующего параметре п,

Вычисленные выражения Р(В)) ПР(/Вц) для каждого класса сохраняются в ячейках с адресами ( D) блока 10 оперативной памяти. После вычисления этого выражения д«я каждого класса производится вычисление Р(Х) из формулы (2). Зная числитель и знаменатель выражения (1), апостериорные вероятности P().

Номер того класса, для которого Р(ВК/Х) имеет наибольшее значение.

1416943

записывается для последующей индикации в регистр 6. Затем процедура счн- тывания величин параметров с блока 1 датчикоа и блока 2 ручного ввода информации повторяется, повторяется . и весь процесс вычислений.

Формула изобретения

Устройство контроля процесса бурения нефтяных и газовых скважин, содержащее блок датчиков, блок постоянной памяти, блок оперативной памяти.

0

5

0

5

0

5

0

5

информации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания аварийных ситуаций, дВ него введены элемент ИЛИ, элемент задержки, коммутатор, регистр и дешифратор, подключенный синхронизирующим входом к. синхронизирующему входу устройства, адресным входом - к адресным входам устройства, блока постоянной памяти, блока оперативной памяти, коммутатора, первым выходом подключенного к синхронизирующему входу блока постоянной памяти и первому входу элемента ИЛИ, вторым выходом - к синхронизирующему входу блока оперативной памяти и второму входу элемента ИЛИ, третьим выходом - к управляющему входу регистра и третьему входу элемента ИЛИ, четвертым выходом - к синхронизирующему входу коммутатора и к четвертому входу элемента ИЛИ, соединенного через элемент задержки с синхронизируюпщм выходом устройства, подключенного управ- ля Ю1цим входом к управляющему входу блока оперативной памяти, соединенного информационным выходом с информационным выходом блока оперативной памяти, с информационным выходом устройства, с информационным входом регистра, подключённого выходом к ин формационному входу блока индикации, информационный вход коммутатора соединен с выходом блока оперативной памяти, первая группа управляющих входов коммутатора подключена к выходам соответствующих датчиков блока датчиков, вторая группа управляющих входов коммутатора соединена с выходами соответствующих элементов блока ручного ввода информации.

Изобретение относится к области . л бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к системам контроля процесса бурения. Целью Изобретения является повышение достоверности распознавания аварийных ситуаций. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок 1 датчиков, блок 2 ручного ввода, дешифратор 3, коммутатор 4, элемент ИЛИ 5, регистр 6, элемент 7 задержки, блок 8 индика- 1ЩИ, блок 9 постоянной памяти, блок 10 оперативной памяти, выход 11 синхронизации, входную адресную шину 12 вход 13 синхронизатора, управляющий вход 14, информационную шину 15, что позволяет анализировать большое число количественных и использовать качественные параметры, характеризующие технологический процесс бурения. 2 ил, 3 табл. Ф (Л