Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций Советский патент 1988 года по МПК E21B47/04 

10

20

11432204

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам контроля за текущим состоянием системы колонна- скважина-пласт, прогнозирования, выявления и сигнализации возникновения аномальных и аварийных ситуаций в ходе спускоподъемйых операций (ШО). во время простоев при СПО, а также во время простоев при бурении с оста-: новкой циркуляции промывочной жидко- 1 сти и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1328499.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет поддержания равновесного состояния системы скважина - пласт в ходе ОТО и увеличение точности обнаружения отклонений от равновесного состояния.

На фиг, 1 представлена компоновка бурильной колонны; на фиг. 2 - функциональная схема устройства; на фиг.3 - то же, продолжение; на фиг. 4 - функциональная схема блока обработки сигналов расходомера; на фиг. 5 - функциональная схема блока вычисления длины труб; на фиг. 6 - функциональная схема блока вычисления объема жидкости; на фиг. 7 - функциональная схема блока вычисления расхода жидкости; на фиг. 8 - функциональная схема блока вычисления объема труб; на фиг. 9 - функцио- ,е нальная схема блока логического; на фиг. 10 - функциональная схема блока управления; на фиг. 11 - функциональная схема блока индукции; на фиг.12- функциональная схема блока вычисле- дд ния показателя осложненности; на фиг. 13 - зависимость сигнала на выходе блока обработки сигналов расходомера при выполнении подъема бурильной колонны от времени; на фиг. 14 - то же, на выходе блока вычисления расхода жидкости от времени при появлении на простаивающей скважине.

Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций содержит радиоактивное реле уровня, состоящее из источника 1 и приемнипровод 9 нагнетательный, трубопровод 10 долива, трубопровод 11, первый и второй клапаны 12 и 13, элемент 14 управления, сигнализатор 15 состояния буровых насосов, первый и второй блоки 16 и 17 обработки сигналов расходомеров, первый, второй и третий мультиплексоры 18-20, демуль- типлексор 21, блок 22 вычисления расхода жидкости, блок 23 вычисления объема жидкости, блок 24 вычисления объема труб, блок 25 вычисления показателя осложненности, блок 26 оп- 5 ределения направления СПО, блок 27 вычисления длины труб, блок 28 управления, блок 29 индикации, блок 30 логический, датчик 31 перемещения талевого блока, датчик 32 веса, задатчик 33 интервала времени, задатчик 34 интервала длины 35 Допустимых показателей осложенности при спуске и подъеме, задатчик 36 допустимых расходов и при поглощении и проявлении, задатчик 25 37 погонных объемов, задатчик 38 границ участков колонны, первьй, второй, третий, четвертьй компараторы 39-42 и первый, второй, третий и четвертьй ключи 43-46.

Блоки 16 и 17 обработки сигналов, расходомеров (фиг. 4) состоят из блока 47 преобразования сигнала, элемента 48 памяти, компаратора 49, эле- ,мента 50 задержки и элемента НЕ 51. I Блок 27 вычисления длины труб (фиг. 5) состоит из блока 52 вычисления длины колонны, элемента 53 памяти, элемента 54 вычитания, компаратора 55, одновибратора 56, элемента И 57 к элемента ИЛИ 58.

Блок 23 вычисления объема жидкости (фиг. 6) состоит из элемента 59 памяти, элемента 60 задержки, сумматора 61 и цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 62.

Блок 22 вычисления расхода жидкости (фиг. 7) состоит из элемента 63 памяти, ЦАП 64 и делителя 65.

Блок 24 вычисления объема труб (фиг. В) состоит из ЦАП 66 и умножителя 67.

Блок 30 логический (фиг. 9) состоит из таймера 68, триггеров 6930

45

50

ка 2, блок 3 обработки сигналов, эле- 72, элементов 73-75 задержки, эле 55 ментов И 76-81 и элементов ИЛИ 82-92.

ктронасос 4 контура долива, расходомера 5 в контуре долива, расходомера . 6 в желобе слива, доливочную емкость 7, трубопровод 8 всасьюающий, трубоБлок 28 управления (фиг. 10) состоит из шфpaтopa 93, компараторов 94- 98, элементов 99 и 100 памяти, эле0

0

е д

провод 9 нагнетательный, трубопровод 10 долива, трубопровод 11, первый и второй клапаны 12 и 13, элемент 14 управления, сигнализатор 15 состояния буровых насосов, первый и второй блоки 16 и 17 обработки сигналов расходомеров, первый, второй и третий мультиплексоры 18-20, демуль- типлексор 21, блок 22 вычисления расхода жидкости, блок 23 вычисления объема жидкости, блок 24 вычисления объема труб, блок 25 вычисления показателя осложненности, блок 26 оп- 5 ределения направления СПО, блок 27 вычисления длины труб, блок 28 управления, блок 29 индикации, блок 30 логический, датчик 31 перемещения талевого блока, датчик 32 веса, задатчик 33 интервала времени, задатчик 34 интервала длины 35 Допустимых показателей осложенности при спуске и подъеме, задатчик 36 допустимых расходов и при поглощении и проявлении, задатчик 5 37 погонных объемов, задатчик 38 границ участков колонны, первьй, второй, третий, четвертьй компараторы 39-42 и первый, второй, третий и четвертьй ключи 43-46.

Блоки 16 и 17 обработки сигналов, расходомеров (фиг. 4) состоят из блока 47 преобразования сигнала, элемента 48 памяти, компаратора 49, эле- ,мента 50 задержки и элемента НЕ 51. I Блок 27 вычисления длины труб (фиг. 5) состоит из блока 52 вычисления длины колонны, элемента 53 памяти, элемента 54 вычитания, компаратора 55, одновибратора 56, элемента И 57 к элемента ИЛИ 58.

Блок 23 вычисления объема жидкости (фиг. 6) состоит из элемента 59 памяти, элемента 60 задержки, сумматора 61 и цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 62.

Блок 22 вычисления расхода жидкости (фиг. 7) состоит из элемента 63 памяти, ЦАП 64 и делителя 65.

Блок 24 вычисления объема труб (фиг. В) состоит из ЦАП 66 и умножителя 67.

Блок 30 логический (фиг. 9) состоит из таймера 68, триггеров 690

5

0

Блок 28 управления (фиг. 10) состоит из шфpaтopa 93, компараторов 94- 98, элементов 99 и 100 памяти, элементов И 101 и 102, элементов ИЛИ 103-106, элементов НЕ 107 и 108.

Блок 29 индикации (фиг. 11) состоит из индикатора 109 Проявление, индикатора 110 Поглощение, индикатора 111 индикатора 112 тф индикатора 113 , индикатора 114 1ксп, индикатора-сигнализатора 115 Закрыть превентор Промыть с увеличением плотности, индикатора-сигнализатора 116 Промыть с уменьшением плотности, индикатора-сигнализатора 117 Стоп СПО Внимание

Блок 25 вычисления показателя ос- ложненности (фиг. 12) состоит из делителя 118, мультиплексора 119, компараторов 120 и 121, элемента ИЛИ 122 и задатчика 123 уровня напряжения 1.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом СПО в задатчики вводятся исходные параметры: в за- датчик 33 - интервал времени усреднения расхода промьшочной жидкости на простаивающей скважине в за- датчик 34 - интервал длины труб /il, на котором производится усреднение показателя осложенности m при спус- коподъеме; в задатчик 35 - допустимые величины показателя осложенности при спуске Годоаси при подъеме в задатчик 36 - допустимые величины расхода промьшочной жидкости при поглощении q доп. псгл и при проявлении q доп. пр на простаивающей скважине; в задатчик 37 - погонные объемы составляющих колонну труб VOP на участках: первом v р , втором - VQд, третьем - о.ь четвертом

V

0.4

ды участков

(фиг. 1); в задатчик 38 - грани колонны соответственно

первого и второго - 1 ; второго и третьего - la-ij третьего и четвертого - 1з-4- (фиг. 1) .Причем ввод в задатчики 37 и 38 осуществляется по данным геолого-технического наряда (ГТН на скважину один раз на весь цикл строительства скважины. Величины дру- гик заданий могут изменяться от цикла к циклу в зависимости от г.еоло- го-технической обстановки на скваики- не.

Сигнализатор 15 состояния буровых насосов (фиг. 2), установленньй на приводе буровых насосов или на ма- нифольдё, позволяет определять момент отключения буровых насосов и

о-

10

15

20

-

45

) у- 50 -

432204

прекращения циркуляции промывочной жидкости в скважине, т.е. момент завершения очередного йолблёйия и перехода к СПО либо временной остановка бурения. При этом на выходе сигнализатора 15 появляется сигнал 1, который подается на первый вход блока 30 логического, ка вторые входы ключей 43 и 44, последние отпираются и подключают вькоды расходомеров 6 и 5 к первым входам блоков 16 и, 17 обработки сигналов расходомеров, на второй вход электронасоса 4 контура долина, который включается и работает в течение всего времени, пока отсутствует циркуляция в скважине. Электронасос 4 подает- промьшочную жидкость, поступающую по трубопроводу 8, всасывающему из долнвочной емко сти 7, в трубопровод 9 нагнетательный, из которого она или доливается в скважине, проходя через открытьй клапан 12, трубопровод 10 долива и 25 расходомер 5, или возвращается через открытый клапан 13 и трубопровод 11 обратно в доливочную емкость 7.

При возобновлении работы буровых насосов электронасос 4 отютючается, ключи 43 и 44 запираются, что приводит к прекращению работы устройства.

При снижении уровня промывочной жил,кости ккуке отметки радиоактивного реле уровня, состоящего из источника 1 и приемника 2. блок 3 обработки сигналов подает команду на включение элемента 14 управления, по которой на первом и втором выходах последнего появляются воздействия, поступающие на вторые входы управле ния клапанов 12 и 13 соответственно. Это приводит к открытию клапана 12 и закрытию клапана 13; процесс-переключения клапанов происходит за доли секунц. Жидкость поступает в скважину и заполняет ее до от меткн радиоактивного реле уровня. В момент поднятия уровня промывочной жидкости в скважине до приемника 2 радиоактивного реле уровня с выхода блока 3 на выход элемента 14 управления поступает сигнал на прекращение долива, по которому клапан 12 закры30

35

40

50

вается, а клапан 13 открьшается. В ходе переключения клапанов 12 и 13 в нагнетательном трубопроводе 9 возникает кратковременный гидравлический удар, связанный с переключением направления потока промьюочной жидкое

514322П4 ,.6

ти. До следующего цикла долива жид- тов ИЛИ 82 и 84, сбрасывающих своими выходными сигналами соответственкость циркулирует по замкнутому пути.

Контур долива работает автономно от других частей устройства, точность поддержания уровня промывочной жидкости в скважине определяется точностью отбивки поверхности промывочной жидкости радиоактивным реле уровня. Количество доливаемой в скважину жидкости измеряется расходомером 5, При вытеснении промывочной жидкости из скважины она изливается в желоб; количество вытесненной жидкости измеряется расходомером 6.

Источник 1, в качестве которого используется плутоний-бериллиевый источник медленных нейтронов, и приемник 2 помещаются в насосно-компресно элемент 63 задержки и триггер 72: на первый вход триггера 71, устанавливая на его выходе сигнал 1, который подается на первый вход элемента И 78 и второй вход элемента ИЛИ 91 и с выхода последнего на пятый выход

Q блока 30, При появлении в процессе подъема бурильной колонны сигнала 1 на пятом входе блока 30 он подается на второй вход элемента И 79 и второй вход элемента И 78, с хода последнего - на первый вход элемента ИЛИ 85, а с его выхода - на шестой выход блока 30.

В процессе спуска бурильной колонны блок 30 логический работает анасорные трубки диаметром 73 мм и тол- 2о логично, только импульс щиной стенки 5 мм, которые привариваются диаметрально противоположно к наружной поверхности последней свечи спускаемого кондуктора и цементи 1 с первого выхода блока 26 поступает на девятый вход блока 30, что приводит к появлению единичных сигналов на первом, третьем и пятом выходах блока руются вместе с колонной. Устройство 25 30, а при наличии сигнала 1 на

пятом входе - сигнала 1 на седьмом выходе блока 30.

Во время простоев при СПО и бурения на восьмой и девятьй входы блока

-8-13 мм (место установки радио- зо логического импульсы 1 не поступают,, значит они отсутствуют и на выходе элемента ИЛИ. 82, поэтому элемент 73 задержки, спустя выдержку времени D 3 3-5 мин (максимальная продолжительность цикла спускоподъепозволяет поддерживать уровень промывочной жидкости в скважине в процессе СПО между отметками h ,0- 4,0 м (место установки желоба) и h,

активного реле уровня), т.е. амплитуда колебания высоты столба бурового раствора составляет

ч

Ih h - hj 11-17 м,

чему соответствует амплитуда колебания гидростатического давления на забое скважины при плотности промывочной жидкости, например, р 2000

fr. 0,22-0,33 Ша.

Блок 30 логический (фиг. 9) управляет работой переключающих элементов устройства - мультиплексоров 18 и 19, демультиплексора 21, ключей 43 и 46, а также индикаторов 109 и 110 и индикаторов-сигнализаторов 115 и 116. Сигнал с второго выхода блока 26 определения направления СПО, поступаю1щй в момент начала цикла подъема на восьмой вход блока 30 логического, проходит на первый вход элемента ИЛИ 88 и второй вход элемента ИЛИ 89, устанавливая на втором и третьем выходах блока 30 сигналы 1, на: первые входы элеменма одной свечи) после прихода последнего сбрасьгоающего сигнала 1 с выхода элемента ИЛИ 82, формирует на выходе сигнал, запускающий таймер ,

XQ 68 в работу. Таймер 68 генерирует

последовательность управляющих импуль сов длительностью 10 мкс с периодом Т utf т.е. период работы таймера 68 определяется величиной сигнала,

-с поступающего на второй вход таймера

68с задатчика 33. Единичный импульс с таймера 68 поступает на вторые вхо- элементов ИЛИ 83 и 84, что приводит к сбросу триггеров 71 и 72 и уста новке -на пятом выходе блока 30 сигнала О, на вторые входы триггеров

69и 70, обнуляя сигналы на их выходах, и вторые входы элементов И 76 и 77. Последнее приводит при наличии единичного сигнала, например на тре тьем входе блока 30, к появлению 1 на выходе элемента И 76, затем последует появление единичных сигналов на первом и четвертом выходах блока 30,

50

логично, только импульс

но элемент 63 задержки и триггер 72: на первый вход триггера 71, устанавливая на его выходе сигнал 1, который подается на первый вход элемента И 78 и второй вход элемента ИЛИ 91 и с выхода последнего на пятый выход

блока 30, При появлении в процессе подъема бурильной колонны сигнала 1 на пятом входе блока 30 он подается на второй вход элемента И 79 и второй вход элемента И 78, с выхода последнего - на первый вход элемента ИЛИ 85, а с его выхода - на шестой выход блока 30.

В процессе спуска бурильной колонны блок 30 логический работает с первого выхода блока 26 поступает на девятый вход блока 30, что приводит к появлению единичных сигналов на перо логического импульсы 1 не поступают,, значит они отсутствуют и на выходе элемента ИЛИ. 82, поэтому элемент 73 задержки, спустя выдержку времени D 3 3-5 мин (максимальная продолжительность цикла спускоподъема одной свечи) после прихода последнего сбрасьгоающего сигнала 1 с выхода элемента ИЛИ 82, формирует на выходе сигнал, запускающий таймер ,

Q 68 в работу. Таймер 68 генерирует

последовательность управляющих импульсов длительностью 10 мкс с периодом Т utf т.е. период работы таймера 68 определяется величиной сигнала,

с поступающего на второй вход таймера

68с задатчика 33. Единичный импульс с таймера 68 поступает на вторые вхо- элементов ИЛИ 83 и 84, что приводит к сбросу триггеров 71 и 72 и установке -на пятом выходе блока 30 сигнала О, на вторые входы триггеров

69и 70, обнуляя сигналы на их выходах, и вторые входы элементов И 76 и 77. Последнее приводит при наличии единичного сигнала, например на третьем входе блока 30, к появлению 1 на выходе элемента И 76, затем последует появление единичных сигналов на первом и четвертом выходах блока 30,

0

714322048

а спустя выдержку времени Df элемен- по истечении времени Dyj 1 мкс,

та 74 задержки, к появлению 1 на выходе последнего и установке триггера 69 в единичное состояние. Последнее приводит к появлению сигнала 1 на втором входе элемента ИЛИ 86, а значит и на седьмом выходе блока 30, и на первом выходе элемента И 81, а при наличии единичного сигнала на шестом входе блока 30 - и на его выходе, а значит и на девятом выходе блока 30.

Во время простоя при наличии единичного сигнала на четвертом входе блока 30 и импульса с таймера 68 блок 30 логический работает аналогично, только сигналы 1 появляются на втором, четвертом и шестом выходах блока 30, а при наличии единичного сигнала на седьмом входе блока 30 - и на восьмом выходе блока 30.

Единичньй уровень сигнала на пятом выходе блока 30 логического сохраняется в течение всего времени

10

20

даваемой элементом ЬО задержки; а также на четвертые входы (адр. входы А2) мультиплексоров 18 и 19 (фиг, 3). Последнее воздействие под- ключает выходы мультиплексоров 18 и 19 к вторым входам (инф. входы ХЗ), при этом сигнал с второго выхода за- датчика 35 i проходит на выход мультиплексора 19 и далее на первые входы компаратора 41 и ключа 45, отпертого единичным сигналом на втором входе; а нулевой снгна т с выхода мента 48 памяти подается на второй вход мультиплексора 18, на третий вход (инф. вход Y) демультиплексо- ра 21 и далее при сигнале 1 на его втором входе (адр.вход А2) на второй выход (инф. выход Y2) демуль- типлексора 21 и первый вход блока 23 вычисления объема жидкости. Сигнал m дс,„ „ с выхода ключа 45 подается на восьмой вход блока 29 индикации,

25 что вызывает срабатьшание индикаторов 113 in лог, и световую индикацию величины m дор п (фиг. 11).

спускоподъема, а длительность сигналов 1 на первом-четвертом выходах блока 30 определяется длительностью управляющих импульсов, поступающих с выходов блока 26 определения направления СПО в моменты начала циклов спуска или подъема бурильной колонны на длину свечи или с выхода таймера 68. Длительность указанных управляющих импульсов в устройстве принята одинаковой и равной 10 мкс. Сигналы с выходов элементов ИЛИ 87 и 88 поступают соответственно на первый и второй входы элемента ИЛИ 9 на выходе которого, а значит на десятом выходе блока 30, единичные импульсы длительностью 10 мкс появляются всякий раз, когда они появляются на первом или втором выходе блока 30

В процессе подъема колонны труб из скважины устр ойство работает следующим образом. В момент начала цикла подъема первой свечи (i 1) управляющий сигнал с второго выхода блока 30 логического поступает на второй вход блока 17 обработки сигналов расходомера, а значит - на второй вход элемента 48 памяти и вход элемента 50 задержки (фиг. 4), что приводит к записи в элемент 48 памяти нулевого сигнала, поступающего на его первый вход с блока 47 преобразования сигнала, и nocnefl-y- ющему обнулению выхода блока 47

0

даваемой элементом ЬО задержки; а также на четвертые входы (адр. входы А2) мультиплексоров 18 и 19 (фиг, 3). Последнее воздействие под- ключает выходы мультиплексоров 18 и 19 к вторым входам (инф. входы ХЗ), при этом сигнал с второго выхода за- датчика 35 i проходит на выход мультиплексора 19 и далее на первые входы компаратора 41 и ключа 45, отпертого единичным сигналом на втором входе; а нулевой снгна т с выхода элеg мента 48 памяти подается на второй вход мультиплексора 18, на третий вход (инф. вход Y) демультиплексо- ра 21 и далее при сигнале 1 на его втором входе (адр.вход А2) на второй выход (инф. выход Y2) демуль- типлексора 21 и первый вход блока 23 вычисления объема жидкости. Сигнал m дс,„ „ с выхода ключа 45 подается на восьмой вход блока 29 индикации,

5 что вызывает срабатьшание индикаторов 113 in лог, и световую индикацию величины m дор п (фиг. 11).

В ходе подъема свечи уровень промывочной жидкости в скважине понижается, что вызывает ее автоматический долив. Сигнал с расходомера 5 через открытый ключ 44 поступает на первый вход блока 47 преобразования сигнала, на выходе которого объем долитой жидкости . представляется в удобной для дальнейшей об- работки цифровой форме. За время подъема первой свечи, ее отвинчивания, установки в магазин, спуска ненагруженного элеватору и др. уровень жидкости в результате долива восстанавливается, а на выходе блока 47 появляется сигнал, пропорциональный объему долитой после подъе- ма первой свечи жидкости v,.

В начале цикла подъема второй сверчи (i 2) по переднему фронту им- 1 с второго выхода блока

0

5

0

5

пульса

130 логического v , , записывается в элементе 48 памяти и поступает анало- I гично описанному на первый вход блока 23 вычисления объема жидкости, а сигнал на выходе блока 47 вновь обнуляется и начинается накапливание нового объ55

ема жидкости v ,

долитой в скважину после подъема второй свечи. На фиг. 13а показана зависимость величины сигнала на втором выходе блока 30 логического от времени в процессе

1432204 10

подъема колонны, а на фиг. 136 - сиг- сления длины труб и на первый вход нал на выходе блока 17 обработки сиг-г элемента 54 вычитания, на второй вход

Изобретение относится к бурению нефтяньйс и газовых скважин (С), а именно к контролю, выявлению и сигнализации аномальных и аварийных ситуаций в ходе спускоподъемных операций. Цель изобретения - повьшение точности контроля за счет поддержания равновесного состояния системы С-пласт в ходе спускоподъемных операций и увеличение точности обнаружения отклонений от равновесного состояния. Для этого устройство имеет электронасос 4, расходомер 5, радиоактивное реле уровня, блок 3 обработки сигналов, доливочную емкость 7, всасывающий и нагнетательный трубопроводы 8 и 9, трубопровод 10 долина, трубопровод 11 обратный, клапаны 12 и 13, элемент 14 управления, сигнализатор 15 состояния буровых насосов. Реле состоит из источника 1 и приемника 2, В момент отключения буровых насосов сигнализатор 15 приводит в действие электронасос 4, который работает в течение всего времени отсутствия циркуляции в С. Промывочная жидкость либо доливается в С, проходя через открытый клапан 12, трубопровод 10 долива и расходомер 5, либо возвращается через открытый клапан 13 и трубопровод 11 в доливочную емкость 7. Реле уровня устанавливают в С и оно подает сигналы на блок 3, связанный с элементом 14 управления„ Этим исключается инерционность контура долива. Применение данного устр-ва позволяет производить контроль в ходе спуско-подъ- емных операций в сложных геолого-технических условий. 5 з.п. ф-лы, 14 ил, 1 табл. с S оо го Pife.2

налов расходомера.

Блок 23 вычисления объема жидкости (фиг, 6) осуществляет суммирование сигналов, поступаюпщх на первый вход; после подъема i-й свечи в момент начала цикла подъема (1+1)-й свечи на выходе блока 23 устанавливается сигнал, пропорциональный объему долитой с момента начала суммиро- вания жидкости

V.X.i «,2 .3 ...V,; .i.

(1)

5 объема труб (фиг. 3), на первый вход которого подается сигнал v „ р погонСуммирование производится сумма-ного объема труб р-го текущего участтором 61, на первый вход которого по-ка бурильной колонны с выхода мультиступает сигнал v., с первого входаплексора 20 для реализации блоком 24 блока 23, а на второй вход - сигнал, 20 вычисления объема обработанпропорциональный сумме, полученнойных труб. Подаваемый на второй вход

после завершения предьщущего (i-l)-roблок 24 сигнал 1-f по (2) в цифровой

цикла подъема и запомненной в элемен-форме поступает на вход ЦАП 66

те 59 памяти. В момент начала (i+1)-(фиг. 8), с выхода которого аналогого цикла сигнал, пропорциональный v по (l), с выхода сумматора 61 поступает на первый вход (инф. вход D) элемента 59 памяти, а с десятого блока 30 логического на третий вход блока 23, а значит на вход элемента 60 задержки, поступает единичный импульс. Спустя вьщержку времени Dto- 3 МКС, достаточную для поступления сигнала v с первого выхода блока 17 на первый вход блока 23 и для выполнения суммирования импульс 1 подается на второй вход (вход разрешения записи С) элемента 59 памяти, по переднему фронту которого в нем запоминается величина v., в цифровой форме. Этот сигнал подается на вход ЦАП 62, с выхода пследнего V . в аналоговом виде поступает на выход блока 23 и далее на первый вход блока 25 вычисления показателя осложненности.

По сигнешам с датчика 31 перемещения талевого блока и датчика 32 веса, поступающим на первый и второ входы блока 52 вычисленпя длины колонны (фиг.5), последний формирует на выходе сигнал, пропорциональный текущей длине колонны в скважине. В начале цикла подъема первой свечи 1 коп 1скв запоминается в элементе 53 памяти, на выходе последнего устанавливается сигнал LI , LCKS . В ходе подъема сигнал подается на третий выход блока 27 вычикоторого подается сигнал с выхода элемента 53 памяти; на выходе элемента 54 вычитания формируется сигнал текущей длины обработанных труб

IT 1Ькол..- 1.,лЬ (2)

подаваемый на первый вход компаратора 35 и на второй выход блока 27 вычисления длины труб, а с последнего - на второй вход блока 24 вычисления

объема труб (фиг. 3), на первый вход которого подается сигнал v „ р погонвый сигнал подается на второй вход умножителя 67, на первый вход последнего поступает сигнал с первого вхоа блока 24. После подъема i-й свечи с выхода умножителя 67 на выход блока 24 поступает аналоговый сигнал, величина которого пропорциональна объему поднятых с начала отсчета труб

35

i.-, о.р ITJ .r IKO..

(3)

Сигнал v - с выхода блока 24 поступает на второй вход блока 25 вы-. числения пoкaзafeля осложненности 40 (фиг. 3). По сигналам v . и v после подъема i-й свечи на выходе блока 25 формируется сигнал т,, величина которого определяется так:

m

m

. 1,0, если V,.;- 0; v. 0; (4)

) 0; v, О (5)

V.i

, если V,.,.

Сигналы V JJ. . и VT ;

с первого и

второго входов блока 25 (фиг. 12) подаются на одноименные входы делителя 118, на выходе которого формируется сигнал т,- по (5), поступающий на первый вход (инф. вход XI)

мультиплексора 119. Сигналы v ,j , и VT.; подаются также на первые входы компараторов 120 и 121 соответственно, вторые входы которых соединены с общим проводом блока 25 и имеют

нулевой потенциал. Компараторы 120 и 121 проверяют вьшолнение условий v. , 0 0 соответственно; сигналы с их выходов поступают на пер- вьм и второй входы элемента ИЛИ 122. При вьыолнении хотя бы одного из указанных условий на выходе элемента ИЛИ 122 устанавлизается единичный сигнал, подаваемый на третий (адр. вход AI) вход мультиплексора 119, четвертый вход которого (адр, вход А2) соединен с общим проводом блока. На втором входе (инф. вход Х2) мультиплексора 119 постоянно присутствует сигнал с задатчика 123, величина которого соответствует аналоговый единице. При нулевом уровне сигнала на третьем входе мультиплексора 119 выход последнего, а значит и выход блока 25 подключены к первому входу (вход XI), поэтому на выходе блока 25 устанавливается сигнал т по (5), а при единичном уровне сигнала на третьем входе мультиплексора 119 на выходе блока 25 устанавливается сигнал т.. по (4).

Сигнал т- с выхода блока 25 подается (фиг. 3) на вторые входы компараторов 41 и 42 и первый вход ключа 46. Сигнал т- с выхода ключа 46, открытого единичным сигналом на его втором входе, подается на седьмой вход блока 29 индикащш, что вызывает срабатьшание индикаторов 112 ш ф и световую индикацию величины mj (фиг.11).

Компаратор 42 проверяет условие

т. 1,0,

(6)

при выполнении которого сигнал 1 с. его выхода подается на пятый вход блока 30 логического, на шестом выходе последнего устанавливается единичный сигнал и срабатывает индикатор 109 Проявление (фиг. 11).

Компаратор 41 проверяет вьшолнение неравенства

ПЦ ШАОП.П

(7)

при выполнении этого условия на его выходе устанавливается сигнал 1, который пof aeтcя на шестой вход блока 29 индикации, что вызывает срабатывание индикатора-сигнализатора 117, световую индикацию транспаранта Стоп СПО Внимание.

. 143220412

Показатеаь осложеннос ти m определяется как частное от деления v на

V , С целью исклмчения влияния систематических погрешностей каналов

измерения v, и v на точность опре- .деления величины m интегрирование (суммирование) объемов промывочной

жидкости и металла труб осуществляется на конечных интервалах длины колонны/II, задаваемых задатчиком 34. Коь паратор 55 (фиг. 5) проверяет условие

15

IT 1.

(8)

при вьтолнении которого сигнал 1 с его выхода подается на первый вход элемента ИЛИ 58, а с выхода последнего - на первый вход элемента И 57; в момент начала цикла подъема следующей свечи единичный импульс приходит с десятого выхода блока 30 логического на пятый вход блока 27 и второй вход элемента И 57, что приводит к запуску одновибратора 56, вырабатывающего импульс сброса, по которому обнуляются выход элемента 59 памяти (фиг. 6) и выход блока 23, а в элементе 53 памяти запоминается новое значение длины колонны L кол. kCk - номер интервала длины Jl с начала подъема) . В этот момент времени сигнал с выхода элемента 54 вычитания 1т О .поступает на второй вход блока 27 и далее (фиг. 3) на второй вход блока 34, выход последнего также обнуляется в соответствии с (3). Дальнейшая работа устройства протекает аналогично описанному, объем поднятых с начала отсчета труб вычисляется согласно уравнению

V

о.рT.i

о.р

код.и -iCOA.ir

(9)

45

50

Б процессе подъема производится последовательная обработка труб различных участков бурильной колонны (фиг. 1): четвертого (Р 4), третьего (Р 3), второго (Р 2) и первого (Р 1). Автоматическое определение

погонного объема v

о.р

обрабатываемых

5

в данньй момент времени, труб выполняет мультиплексор 20, на первый, второй, третий и четвертый входы которого подаются сигналы v ,; v, , Vo.4 соответственно с первого, второго, третьего и четвертого выходов задатчика 37 (фиг. 3), управляемого

13

по пятому и шестому входам (адр. входы А1, А2) сигналами с первого и второго выходов блока 28 управления; на первый, второй и третий входЬ последнего подаются сигналы 1 -.j , и 1з-4 соответственно с первого, второго и третьего выходов задатчика 38. Сигналы It4 1 г-з и I 3-4 по- ступйют (фиг. 10) на вторые входы ответственно ко тараторов 94-96, на первые входы Которых подается сигнал , поступающий на четвертый вход блока 28 с третьего выхода блока 27 вычисления длины труб (фиг. 3). Компаратор 95 (фиг. 10) проверяет вьшол- нение условий

на третьем входе - с выхода элемента

И 102, когда 1,, 1

(Р 3);

(18)

на четвертом входе - с первого выхода компаратора 96, когда

1з-4 1

кол

(р 4).

(19)

7 1

г-3

-кед

KDA

2-э Ij-i

При выполнении (10) сигнал 1 уста- 25 навливается на его первом выходе;при выполнении (11) - на втором; при выполнении (12) -на третьем.Аналогично работают компараторы 94 и 95. Сигналы с второго и третьего выходов ком- зо параторов 94-96 подаются на первый и второй входы элементов ИЛИ 103-105 на выходах последних единичные сигналы устанавливаются в случае выполнения следующих условий:

Шифратор 93 преобразует код 1 из п на входах XI-X4 в двоичньй код на выходах Y1, Y2, На первом Y1 и g втором Y2 выходах шифратора 93 формируется двоичное число, соответствующее номеру разряда входа (0-3), на который подана 1. Сигналы с первого (10) и второго выходов шифратора 93 по2Q даются на первый и второй выходы (t1) блока 28.управления, а с них

(фиг. 3-) - на пятый и шестой входы (12) . (адр. входы А1, А2) мультиплексора 20. Работа шифратора 93 однозначно- описывается таблицей переключений.

35

(13) (14) (15)

Сигналы с выходов элементов ИЛИ 104 и 105 поступают на входы элементов И 101 и 102, на первые входы которых поступают сигналы с первых,- выходов, соответственно компараторов 94 и 95. В любой момент времени в ходе СПО сигнал 1 присутствует только на одном из входов шифратора 93: на , первом входе - с выхода элемента ИЛИ 103, когда

Im ,; (р Oi, (16)

на втором входе - с выхода элемента g И 101, когда

Ь.а 1 кол .i (р 2); (17)

14

входе - с выхода элемента

102, когда 1,, 1

(Р 3);

(18)

на четвертом входе - с первого выхода компаратора 96, когда

1з-4 1

кол

(р 4).

(19)

25 зо

35

При вьшолнении условия (18) т.е. при подъеме труб третьего участка колонны (), сигнал 1 установлен на третьем входе шифратора 93 (Х3 1), при этом на его первом вьтходе - О (), на втором входе - 1 (Y2 1). Такая же комбинация сигналов устанавливается на пятом и шестом управляющих входах мультиплексо- р.а 20 (, ), которая соответствует двоичному числу 10 1 2 ,а . Это приведет к подключению выхода мультиплексора 20 к входу ХЗ - третьему входу (фиг. 3) - и подаче на первый вход блока 24 вычисления объема труб сигнала

о.р

Vo,3

В ходе подъема бурильной колонны новый отсчет IT блок 27 вычисления длины труб (фиг, 3) начинает не то17

ет индикатор 11О Поглощение ; выполнении условия

1432204

дикаторе 111 q

вход компаратор которого подает с первого выход стимых расходов нении условия

m

f. .c

(22)

срабатывает индикатор-сигнализатор 117 Стоп СПО Внимание и звучит сигнал.

В процессе спуска бурильной колон- ны блок 27 вычисления длины труб, блок 28 управления и мультиплексор 20 срабатывают 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 16 и 17 обработки сигналов расходомеров. В случае отсутствия проявлений и поглощений сигнал на пер- вом входе элемента 48 памяти (фиг. 4) не изменяется во времени, при этом на выходе компаратора 49 устанавливается 1, а на вторых выходах бло

ков 16 - 17 - сигналы О.

При возникновении, например поглощения на простаивающей скважине осуществляется автоматический долив промывочной жидкости, сигнал с расходомера 5 поступает на первый вход блока 17 и на его втором выходе устанавливается 1, поступающая на четвертый вход блока 30 логического. Последнее вызывает появление на седьмом выходе блока 30 сигнала 1, по которому срабатывает индикатор 110 Поглощение блока 29 индикации, и появление единичных сигналов на его втором и десятом выходах с периодом их следования Т 4t, по каждому из которых с первого выхода блока 17 поступает сигнал v.j , пропорциональный объему долитой за предыдущий период 4t жидкости. Этот сигнал поступает на выход мультиплексора 18 и на первый вьгход демультиплексора 21, так как единичный сигнал устанавливается в этом режиме на первом входе (адр.вход А1) демультиплексора 21. Блок 22 вычисления расхода, жидкости (фиг. 7) по сигналу на втором входе V

. 3

и сигналу 4t, поступающему

на первый вход с задатчика 33, формирует на выходе сигнал

, . . -, (гз)

который подается на пятый вход блока 29 индикации и индуцируется на ин18

дикаторе 111 q

а также на первый вход компаратора 40, на второй вход которого подается сигнал q 40. пот с первого выхода задатчика 36 допустимых расходов (фиг о 3), При вьтол- нении условия

}

q

ЙОП. ПОГЛ.

(24)

на выходе компаратора 40 устанавливается сигнал 1, который подается на шестой вход логического блока 30, что приводит к появлению сигнала на девятом выходе последнего и cpa-i батыванию индикатора-сигнализатора 116 промыть с уменьшением плотности.

При возникновении проявления на Простаивающей скважине срабатывает индикатор 109 Проявление, сигнал v снимается с первого выхода блока 16 обработки расходомера по управляющему сигналу с первого выхода логического блока 30, а вычисленное значение q . сравнивается с q . пр на компараторе 39 (фиг. 3). При выполнении условия

30

q; q

ЛОП .пр

(25)

5

0

5

0

5

срабатывает индикатор-сигнализатор 115 Закрыть превентор Промыть с увеличением плотности.

Аналоговый сигнал q . по (23) на выходе блока 22 вычисления расхода жидкости (фиг. 7) изменяется по величине в моменты, отстающие друг от друга во времени на величину, крат- ную 4t, так как цифровой сигнал v - , поступающий на первый вход (инф. вход D )элемента 63 запоминания устанавливается на выходе последнего, а значит и на входе ЦДЛ 64 в момент прихода единичного импульса с девятого выхода логического блока 30 через третий вход блока 22 на второй вход (вход разрешения записи) с элемента 63 запоминания. Синхроимпульсы приходят на третий вход блока 22 при возникновении или проявлении на простаивающей скважине через интервалы времени ut. На фиг. 14 показана зависимость величины сигнала на выходе блока 22 при возникновении проявления на простаивающей скважине, t интенсивность которого вначале ра- стет, а затем стабилизируется на уровне q np .

лько. в момент выполнения условия. (8), но и в моменты перехода от участка труб одного погонного объема к участку другого погонного объема.

При подъеме, например, труб третьего участка колонны кодовая комбинация сигналов с выходов шифратора 93, поступившая на первые входы элементов 99 и 100 памяти, фиксируется в момент перехода на третий участок, на выходах элементов 99 и 100 памяти запоминаются сигналы соответственно

о

М. Последние подаются на

первые входы компараторов 97 и 98, на g тающего аналогично блоку 17,

В момент начала цикла cnvcica i-й

вторые входы которых поступают текущие сигналы с первого и второго выходов соответственно шифратора 93, Пока продолжается подъем труб третьего участка.комбинация сигналов на выходах шифратора 93 не изменяется, при этом на выходах компараторов 97 . и 98 присутствуют единичные сигналы, а на выходах элементов НЕ 107 и 108 - нулевые сигналы. В момент окончания 25 подъема труб третьего участка (1 «ол - 1.2-3) и перехода к подъему труб второго участка сигналы на первом и втором выходах шифратора 93 изменя-. е,тся на 1 и О соответственно (Y ЗО . ключа 45 1, Y2 0). При этом на входах компараторов 97 и 98 условие одинаковости напряжений не выполняется, на их выходах устанавливаются сигналы О, а на выходах элементов НЕ 107 и 108 - сигналы 1,которые поступают на первый и второй входы элемента ИЛИ lUb, а сигнал 1 - с выхода последнего на третий выход блока 28 управления, четвертьй вход блока 27 вычисления длины труб (фиг. 3), на второй вход (фиг, 5) элемента ИЛИ 58 и с его вы- хода на первый вход элемента И 57, В момент начала цикла подъема следующей свечи сигнал 1 поступает на второй вход элемента И 57, что приводит запуску одновибратора 56, вырабатывающему сигнал сброса; обнуляется выход блока 25 вычисления объема жидкости,в элементе 53 памяти запомимомент начала цикла cnycica свечи с первого выхода блока 30 логи ческого поступает управляющий сигнал на второй вход блока 16 и третьи вход

20

35

f rльтиплeкcopoв 1В и 19,при этом сигнал с первого выхода блока 16,пропор циональный объему про5«,шочной жидкое ти v, ; ,вытесненной i-й свечи,поступа ет на выход мультиплексора 18,дшхее - на второй выход демультиплексора 21 и на первый вход блока 23 вычислени

объема жидкости, а сигнал с первого выхода задатчика 35 тдоп поступает выход мультиплексора 19 и первые вх и кo mapaтopa 41,

После спуска i-й свечи на первый вход блока 25 вычисления показателя осложненности поступает сигнал, про пор :диональный объему вытесненной с момента начала отсчета жидкости

V

.i

Iv

i

Жи

(20)

40

где V . ; - объем жидкости, вытеснен

ной свечой, а на вто рой вход поступает сигнал, пропорци нальный объему металла спущенных в скважину труб

45

V.

VO.P i LkoA.v

1

V.OA,

(21

50

где Lnoi.k- длина спущенной колонны в момент начала отсчета k-ro интервала длины й1; текущая длина колонны по сле спуска i-й свечи. По входным сигналам блок 26 фор- мирует на выходе сигнал т.. Величины т,- и Шдд с индицируются блоком 129 индикации; при выполнении условия (6) с седьмого выхода блока 30 логического подается сигнал на второй вход блока 29 индикации и сраба

нается новое значение i что при- воддт в первьй момент времени к обнулению выхода элемента 54 вычитания и поступлению сигнала IT О с второго выхода блока 27 на второй вход (фиг. 3) блока 24 вычисления объема труб, последнее вызовет обнуление выхода блока 24, Кроме этого, сигнал сброса поступит (фиг. 3) на пятый

вход блока 28 управления а значит - на вторые входы (входы разрешения записи) элементов 99 к 100 памяти (фиг. 10), в которых запоминается новая комбинация выходных сиг налов шиф ратора 93, установившаяся до следующей смены погонного объема труб.

В процессе спуска бурильной колонны количество зытеснкемой в желоб жидкости измеряется расходомером 6, сигнал с которого через открытый ключ 43 подается на первый вход блока 16 обработки сигналов расходомера рабоВ момент начала цикла cnvcica i-й

5

О . ключа 45

момент начала цикла cnycica свечи с первого выхода блока 30 логического поступает управляющий сигнал на второй вход блока 16 и третьи входы

0

5

f rльтиплeкcopoв 1В и 19,при этом сигнал с первого выхода блока 16,пропорциональный объему про5«,шочной жидкое- ти v, ; ,вытесненной i-й свечи,поступает на выход мультиплексора 18,дшхее - на второй выход демультиплексора 21 и на первый вход блока 23 вычисления

объема жидкости, а сигнал с первого выхода задатчика 35 тдоп поступает на выход мультиплексора 19 и первые вхо- и кo mapaтopa 41,

После спуска i-й свечи на первый вход блока 25 вычисления показателя - осложненности поступает сигнал, про- пор :диональный объему вытесненной с момента начала отсчета жидкости

Iv

i

Жи

(20)

ЗО . ключа 45

40

где V . ; - объем жидкости, вытеснен

ной свечой, а на второй вход поступает сигнал, пропорциональный объему металла спущенных в скважину труб

ЗО . ключа 45

45

V.

VO.P i LkoA.v

ключа 45

сел.1

где Lnoi.k- длина спущенной колонны в момент начала отсчета k-ro интервала длины й1; текущая длина колонны после спуска i-й свечи. По входным сигналам блок 26 фор- мирует на выходе сигнал т.. Величины т,- и Шдд с индицируются блоком 129 индикации; при выполнении условия (6) с седьмого выхода блока 30 логического подается сигнал на второй вход блока 29 индикации и срабаВ течение всего времени выполнения СПО информация о текущей длине бурильной колонны в метрах выводитс с третьего выхода блока 27 вычисления длины труб (фиг. 5) на девятый вход блока 29 индикации (фиг. 3) и отображается в цифровой форме на индикаторе 114 1кол

В предлагаемом устройстве устранена инерционность электронасоса 4 в контуре долина промывочной жидкости, за счет чего достигается повышение точности поддержания равновесного состояния системы скважина- пласт в ходе СПО и увеличение точности обнаружения отклонения от равновесного состояния, т.е. возрастает достоверность, прогнозирования устройством ситуадаи в скважи-. не: последнее очень важно для скважин, проводимых в сложных геолого- технических условиях, характеризующихся наличием высокопроницаемых, малопрочных пластов и пластов с АВПД.

Формула изобретени

5

0

5

0

5

0

5

0

рез нагнетательнъй трубопровод к первым входам первого и второго клапанов, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами элемента управле}шя, вход которого соединен с выходом блока обработки сигналов, при этом выход первого клапана соединен с трубопро- , водом долива, выход второго клапана соединен через трубопровод с верхней частью доливочной емкости, при этом десятьй выход логического блока подключен к третьим входам блока вычисления расхода жидкости и блока вычисления длины труб, третий выход которого соединен с девятым входом блока индикации.

а выход является десятым выходом блока.

Фиг. 1

Ф«/8.4

Фаг. 5

Д/г. 7

Фиг.в

П

1

.

IK

.fO

4-® z

..J

ifj

т

F