Станция геолого-технологических исследований Советский патент 1990 года по МПК E21B47/12 

en

Јь

00

ко

3154

2, а оттуда на АР 17-22, на К 12-15 и на устройство 11. С помощью дегазатора 4 газовоздушная смесь из бурового раствора подается на газоанализатор 6 и хроматограф 5. С их выходов сигналы подаются на входы АР 21 через К 16, с помощью которого на диаграммной бумаге производится отметка сигнала исправленной глубины и содержа-

ние предельных углеводородных газов. С выхода Д 7 сигналы поступают в блок 8, где происходит подсчет расхода промывочной жидкости на выходе, времени бурения одного метра скважины и коэффициента разбавления. Эти параметры регистрируются АР 22 с приходом метки глубины с устройства 10. 3 з .п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к геолого-технологическим исследованиям при бурении разведочных скважин на нефть и газ. Цель изобретения - повышение достоверности информации и оперативности ее обработки. Для этого станция содержит датчики (Д) 1 технологических параметров, преобразователи 2 напряжение - частота, распределительное устройство 3, дегазатор 4, хроматограф 5, суммарный газоанализатор 6, Д 7 расхода промывочной жидкости, Д 9 глубин, блок 8 определения параметров бурения, устройства 10 и 11 формирования меток глубин и исправленных глубин, ключи (К) 12 - 16 и аналоговые регистраторы (АР) 17 - 22. Сигналы с Д 9 поступают в устройство 10, где происходит пересчет угла поворота вала лебедки Д 9 в перемещение бурового инструмента. С устройства 10 скорректированные метки подаются на устройство 11, блок 8 и на К 12 - 15. На АР 17 - 20 при этом происходит отметка действующей глубины. С Д 1 сигналы поступают на преобразователи 2, а оттуда на АР 17 - 22, на К 12 - 15 и на устройство 11. С помощью дегазатора 4 газовоздушная смесь из бурового раствора подается на газоанализатор 6 и хроматограф 5. С их выходов сигналы подаются на входы АР 21 через К 16, с помощью которого на диаграммной бумаге производится отметка сигнала исправленной глубины и содержание предельных углеводородных газов. С выхода Д 7 сигналы поступают в блок 8, где происходит подсчет расхода промывочной жидкости на выходе, времени бурения одного метра скважины и коэффициента разбавления. Эти параметры регистрируются АР 22 с приходом метки глубины с устройства 10. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам определения технологических параметров и предназначено для проведения омплекса геолого-технологических исследований при бурении разведочных 20 скважин на нефть и газ.

Целью изобретения является повышение достоверности информации и оперативности ее обработки.

На фиг.1 приведена принципиальная 25 электрическая схема станцииj на фиг.2- схема устройства формирования исправленных глубин; на фиг.З - схема счетно-решающего устройства,- на фиг о4 - схема устройства формирования меток 30 глубин; на фиг.5 - датчик глубин; на фиг.6 - распределительное устройство.

Станция содержит датчики 1 технологических параметров, преобразова- 35 тели 2 напряжение - частота, распределительное устройство 3, дегазатор 4, хроматограф 5, суммарный газоанализатор 6, датчик 7 расхода промывочной жидкости на выходе, блок 8 опре- 40 деления параметров бурения, датчик 9 глубин, устройство 10 формирования меток глубин, устройство 11 формирования исправленных глубин, ключи 12- 16, аналоговые регистраторы 17-22. Д5

Для регистрации технологических параметров в функции времени с отметкой действующих глубин станция имеет следующие датчики технологических параметров 1 (тиг.1): датчики нагруз- JQ ки на крюк W,,., датчик момента на роторе Мр, датчик момента на машинном ключе Мк, датчик потока на выходе Vn , датчик давления в нагнетательной линии Рвх , датчик давления в затрубном „ пространстве Р6Ы)( , датчик расхода промывочной жидкости на входе скважины Q6)i, датчик плотности промывочной жидкости на входе скважины вх,

датчик плотности промывочной жидкости на выходе скважины У1 вых , датчик удельного сопротивления cf ua , датчик температуры промывочной жидкости на входе скважины ТВх , датчик температуры промывочной жидкости на выходе скважины Твш , датчики уровней промывочной жидкости IB приемных емкостях V2; V3, датчик числа ходов насосов пи.

Устройство формирования исправных глубин содержит (фиг.2) триггер 23 метки, блок 24 начальной установки, мультиплексор 25, одновибратор 26, делитель 27, счетчик 28 адреса, реверсивный счетчик 29 отставания, оперативное запоминающее устройство 30 (ОЗУ), программный переключатель 31, ключевой элемент 32. Устройство представляет собой длинную линию задержки на основе оперативного ЗУ. При включении питания блок 24 начальной установки устанавливает все узлы данного устройства в исходное состояние. С приходом метки действующих j глубин Н, которая формируется в бло- ке 10 (фйг.1), триггер 23 метки переходит в единичное состояние. На вход мультиплексора 25. поступает двухразрядный код с ручного переключателя, устанавливаемого оператором. Мультиплексор содержит логическое устройство для распознавания сигналов Управление 1, Управление 2. В зависимости от выбранного режима работы устройства формирования исправленных глубин (сигналы У-1, У-2) мультиплексор 25 пропускает импульсные сигналы либо QBK, либо Q9blx, либо Т , либо П н на вход одновибратора 26 и ключевого элемента 32. С выхода одновибратора 26 сигнал поступает на счетчик 28 адреса, на делитель 27, на ключевой элемент 32 и на триггер 23 мет5154

ки. Счетчик адреса меняет свое состояние, после чего в ОЗУ 30 сначала происходит опрос ячейки, соответственно данному адресу, а затем запись в ту же ячейку новой информации, приходящей с триггера 23 метки. Ключевой элемент 32 формирует режим считывания - записи ОЗУ 30. Счетчик 29 отставания служит для задержки метки действующих глубин На. Величина задержки вводится вручную с программного переключателя 31. Таким образом, счетчик 29 отставания определяет цикл работы всего устройства. Новый цикл работы всего устройства начинается с нулевого адреса (счетчик 28 адреса - в нулевом состоянии). Далее происходит считывание и запись во все ячейки ОЗУ 30, количество которых определяет величина отставания, устанавливаемая вручную. Каждый новый цикл работы устройства начинается с записи в счетчик 29 отставания величины отставания. Связи от програм- много переключателя 31 поступают на входы параллельной записи реверсивного счетчика 29. Программный переключатель представляет собой типовой преобразователь десятичного числа в двоично-десятичный код. Связь одно- вибратора 26 и триггера 23 необходима для того, чтобы сигнал глубины записывался с выхода триггера 23 в ОЗУ 30 только в одну ее ячейку (выбор ячейки ОЗУ осуществляет счетчик 28 адреса).

Режим работы устройства выбирается с помощью галетного переключателя оператором в зависимости от количест- ва и номенклатуры устанавливаемых на буровой датчиков.

Счетчик 29 является реверсивным, но используется только в режиме вычитания с предварительной записью.1 Режим сложения в счетчике не используется. Связь между счетчиком 29 и блоком 24 начальной установки служит для сброса (обнуления) счетчика 28 адреса и записи новой установки с программного переключателя 31 в счетчик 29. Ключевой элемент 32 служит для формирования сигналов чтения (считывания) ОЗУ 30. Со счетчика 28 адреса информация поступает в ОЗУ 30 в параллельном двоичном коде.

На мультиплексор 25 поступают сигналы Q&x пи, с распределительного устройства 3 (фиг.1) и То Q 6ЫХ с

Q 5 0 5 о

Q

П

5

5

5

блоком 8 определения параметров бурения (фиг.1).

Сигнал Н и с устройства формирования исправленных глубин поступает на ключ 16 (фиг.1).

- Блок 8 определения параметров бурения (фиг.З) содержит генератор 33 импульсов, делители 34 и 35, счетчики 36-38, регистр 39, цнфроаналого- вые преобразователи 40-42.

Блок определения параметров бурения работает следующим образом. Частота с генератора 33 поступает на де- литель 35, где происходит формирование сигналов 12,5 с, 30 с, 1 мин. Сигналы 30 с и 1 мин поступают на восьмиразрядный счетчик 36, который производит их подсчет, а с выхода счетчика информации поступает на циф™ роаналоговый преобразователь (ЦАП) 40,

На выходе ЦАП 40 получается напря жение, пропорциональное количеству сигналов 30 с или 1 мин, пришедших на счетчкк 36 за промежуток времени между метками действующих глубин Н, которые поступают с устройства 10 (фиг.1) и обнуляют счетчик 36.

Напряжение с выхода ЦДЛ 40,подается на аналоговый регистратор 22 (фиг.1). Таким образом3на регистраторе фиксируется время бурения 1 м. Сигналы, приходящие с лопастного расходомера 12,5 л, поступают на делитель 34, на выходе которого формируются сигналы &Vp и Д . Сигнал AVp подается на счетчик 38 и необходим для подсчета расхода промывочной жидкости на выходе скважины. Информация на счетчике 38 обновляется каждые 12,5 с. С приходом сигнала 12,5 с от делителя 35 происходит перезапись информации с выхода счетчика 38 в регистр 39 и далее на вход ЦАП 42. При этом предыдущая информация об объеме расхода на выходе регистрируется аналоговым регистратором, а счетчик 38 обнуляется и начинается новый цикл для подсчета величины объема расхода на выходе. Сигналы ДУ поступают на счетчик 37 и необходимы для определения величины коэффициента разбавле- - ния. Счетчик 37 подсчитывает количество сигналов AV. за время между метками Н „ и подает со своих выходов информацию на ЦАП 41. С выхода ЦАП 41 напряжение, пропорциональное количеству сигналов подается на I аналоговый регистратор, на котором.

происходит отметка величины коэффициента разбавления с приходом метки Нл при этом счетчик 37 обнуляется, и начинается новый цикл определения данного параметра. С помощью делителей 35 и 34 формируются импульсные сигналы T и Q ЬЬ1Х соответственно и подаются на вход устройства формирования исправленных глубин.

Устройство формирования меток глубин (фиг,4) содержит компараторы 43- 45, которые служат для определения режима бурения, генератор 46 импульсов, распределительный блок 47, клю- чевые элементы 48 и 49, счетчик 50, делитель 51, триггер 52, программный переключатель 53. Устройство работает от оптоэлектронного датчика глубины (например, ДОЛ-1), с которого приходят сигналы направления и тактовые. iC распределительного устройства 3 ,(фиг.1) на входы компараторов 44-45 подаются сигналы: нагрузка на долото Wo., давление на входе в скважину Р6Х и нагрузка на крюке Wk.

Распределительный блок 47 представляет собой программируемую логическую матрицу ПЛМ, которая программируется в соответствии с необходимым режимом работы устройства формирования меток глубин.v Распределительный ,блок работает следующим образом: если сигналы WK, Wa, РБХ превышают установленные граничные значения (устанавливаемые оператором с помощью переменных резисторов) на компараторах 43-45, то-на выходе распределительного блока 47 появляется сигнал, разрешающий работу ключевых элемен - тов 48 и 49.

Частота с генератора 46 подается одновременно на входы ключевых элементов 48 и 49 и далее на вход счетчика 50 и делителя 51 соответственно Сигнал с выхода блока 47, поступающий на входы ключевых элементов 48 и 49, либо разрешает, либо запрещает прохождение частоты на выход с генератора 46. Таким образом, в зависимости от состояний выходов компараторов блок 47 формирует на своем выходе либо блокирующий сигнал, либо сигнал разрешения работы счетчика 50 посредством запрета прохождения частоты с генератора 46 через ключевой элемент 48.

Сигнал с выхода счетчика 50, появляющийся в момент, когда счетчик

0

5

0

5

0

5

0

5

50 достигает нулевого значения, поступает на триггер 52 и на вход блока 47. При этом триггер 52 устанавливается в состояние, блокирующее работу ключевых элементов 48 и 49, а блок 47 блокирует работу ключевых элементов 48 и 49 до тех пор, пока триггер 52 не отработает по сигналу с выхода счетчика 50.

Для приведения в соответствие каждого тактового импульса, приходящего с датчика глубины, к перемещению бурового инструмента в метрах используется счетчид 50, в котором происходит запись коэффициента пересчета в двоичном коде, устанавливаемого вручную с помощью программного переключателя 53.

При движении бурового инструмента вниз сигнал Направление разрешает работу ключевого элемента 49. С приходом тактового сигнала ТС от датчика глубины триггер 52 устанавливается в состояние, при котором ключевые элементы 48 и 49 открываются и начинают пропускать импульсы определенной частоты с генератора 46 (при условии бурения). Элемент 48 подает импульсы на вычитающий вход счетчика 50, а элемент 49 на вход делителя 51. Как только счетчик 50 досчитывает до нуля, вырабатывается сигнал, который устанавливает триггер 52 и распреде - лительный блок 47 в состояние, которое закрывает ключевые элементы. Таким образом, каждому тактовому сигналу с датчика глубины с помощью счетчика 50, в который записывается в двоичном коде и коэффициент пересчета, приводится в соответствии определенное, зависящее от коэффициента пересчета, количество импульсов, поступающих от генератора 46. Далее эти импульсы делятся на делителе 51 и на его выходе формируются метки действующих глубин ценой 0,5 или 1,0 м.

Коэффициент пересчета, необходимый для приведения в соответствие тактовых импульсов датчика глубины к перемещению бурового инструмента, определяется экспериментально перед началом бурения.

При отсутствии бурения (нагрузка на долото равна 0 или отсутствует циркуляция и т.п.) или при движении бурового инструмента вверх элементы

48 и 49 закрываются и .метки действующих глубин перестают формироваться.

Датчик глубин (фиг.5), имеющий два выхода, представляет собой опто- электронный датчик, вал которого связан с валом буровой лебедки. Таким образом,при вращении буровой лебедки в любом направлении на выходе датчика формируются два сигнала, один из которых определяет направление вращения буровой лебедки, а другой является импульсным и необходим для определения перемещения бурового инструмента.

Излучающие световоды 54-56 при прохождении мимо них отверстия в диске заставляют срабатывать фотодиоды 57-59. С фотодиодов сигналы поступают на формирователи 60-62, которые представляют собой транзисторные ключи. С формирователя 61 сигнал поступает на одновибратор 63. С выхода од- новибратора 63 и формирователей 60-62 сигналы поступают на триггеры 64 и 65, с помощью которых производится определение направления перемещения бурового инструмента и формирование тактовых сигналов, количество которых пропорционально величине перемещения бурового инструмента. На выходе датчика глубин стоят передатчики 66 и 67, которые необходимы для работы на длинную линию (не менее 100 м), вращающийся диск 68 с отверстиями, укрепленными на валу датчика. Сигнал от датчика глубин (выход, импульсы ТС) поступает на «триггер 52 устройства формирования меток глубин (фиг.4).

Распределительное устройство (фиг.6) представляет собой устройство для -выбора определенного набора технологических параметров, регистрируемых на аналоговых регистраторах. Это связано с тем, что датчиков технологических параметров по количеству больше, чем каналов регистрации на аналоговых регистраторах. Выбор набора технологических параметров, регистрируемых на регистраторах, производится с помощью ручных переключателей 69-75 и определяется оператором станции в зависимости от. режима работы буровой.

Станция работает следующим образом.

Сигналы с датчика 9 глубин (фиг. 1) поступают на устройство 10 формирова7 ния меток действующих глубин, в ко0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тором производится пересчет угла поворота вала лебедки датчика глубин в перемещение бурового инструмента. Скорректированные в устройстве 10 метки действующей глубины подаются на устройство 11 формирования исправ ленных глубин, на блок 8 и на ключи 12-15. С приходом метки действующей глубины на ключи 12-15 на двухканаль- ных аналоговых регистраторах 17-20 происходит отметка действующей глубины.

Сигналы с датчиков 1 поступают на преобразователи напряжение - частота 2, где производится нормирование входных сигналов и вычисление параметров: нагрузка на долото W , дифференциальный суммарный объем в приемных емкостях ДWe, суммарное число ходов буровых насосов в аналоговой пн и импульсной Пн/имп форме, а также импульсный сигнал QBX/ИМП выхода преобразователя 2 сигналы подаются на двухканальные аналоговые регистраторы 17-22, на ключи 12-15, на устройство формирования исправленных глубин.

Сигналы регистрируются в виде непрерывных кривых на диаграммной бумаге аналоговых регистраторов 17-22, причем на диаграмме производится отметка глубин с помощью ключей 12-15. Для управления работой устройства 10 формирования меток глубин с распределительного устройства 3 берутся три сигнала: нагрузка на крюк W, давление на входе нагнетательной линии РВХ , нагрузка на долото W,,.

С помощью дегазатора 4 газовоздушная смесь, извлеченная из бурового раствора, подается на суммарный газоанализатор 6 и хроматограф 5. С выхода суммарного газоанализатора снимается сигнал, пропорциональный суммарным газопоказателям и подается на один нз входов двухканального регистратора 21 через ключ 16. С помощью ключа 16 на диаграммной бумаге производится отметка сигнала исправленной глубины. На другой вход аналогового регистратора 21 подаются сигналы с выхода хроматографа 5, которые пропорциональны содержанию предельных углеводородных газов от метана до гек- сана. Хромотограмма имеет вид серии пик, смещенных по оси времени. При этом по первому каналу происходит запись суммарных газопоказаний и отмет- .

ка истинных глубин, т.е. производится привязка регистрируемых параметров к глубине.

Сигналы с датчика расхода промывочной жидкости на выходе скважины поступают в блок 8 определения параметров бурения (фиг.1), где происходит подсчет следующих параметров: расход промывочной жидкости на выходе QBbu , время бурения одного метра скважины Т, коэффициент разбавления Е. Эти параметры регистрируются в виде кривых на диаграммной бумаге аналогового регистратора в функции действующих глубин. Начало регистрации на регистраторе 22 происходит с хтои- ходом метки глубины с устройства 10 формирования меток глубины,

После окончания регистрации параметров происходит запуск протяжки ленты аналогового регистратора 22 на длину, соответствующую выбранному масштабу глубин.

Устройство формирования исправленных глубин представляет собой длинную линию задержки, которая по сигналу действующих глубин корректирует глубину Ни. V /

Сигналы исправленных глубин получаются тактированием устройства 11 формирования исправленных глубин (фиг.1) сигналами времени, либо сигналами расхода промывочной жидкости на выходе скважины, либо сигналами расхода промывочной жидкости на входе скважины, либо сигналами с датчиков ходов -насосов. Режим работы устройства выбирается оператором. Величина отставания, на которую следует задержать метки действующих глубин для получения исправленных глубин, определяется экспериментально и периодически вводится в устройство формирования исправленных глубин.

Формула изобретения

5

5

0

5

0

5

0

5

верности информации и оперативности ее обработки, она снабжена датчиками технологических параметров, преобразователями напряжение - частота, распределительным устройством,, устройством формирования меток глубины, устройством формирования исправленных глубин, пятью ключами и тремя дополнительными аналоговыми регистраторами, при этом датчики технологических параметров соединены через преобразователи напряжение - частота с входами распределительного устройства, выходы

VWK Рвх/Чвх и ув,г/Йвь„г/р кот°- рого подключены к первым входам трех первых аналоговых регистраторов непосредственно 5 выходы Мл/Мк, Уи/Раых и Твх/Т6ЫХ/Рвх через первые ключи на вторые входы тех же аналоговых регистраторов, выход Vp/AVg и пн распределительного устройства первый непосредственно, а второй через четвертый ключ подключены к первому дополнительному аналоговому регистратору, выходы хроматографа и суммирующего газоанализатора подключены соответственно первый непосредственно, второй через пятый ключ к входам второго дополнительного аналогового регистратора, при этом выходы датчика глубины соединены с первыми входами устройства формирования меток глубины, вторые входы которого являются входами ручного управления, входы W- WK, P Ь) соецинены с соответствующими выходами распределительного устройства, выход устройства формирования меток глубины подключен к управляющим входам ключей устройства формирования исправленных глубин и счетно-решающего устройства, аналоговые выходы QBI,IXJ Т и Е которого соединены с входами третьего дополнительного аналогового регистратора, з импульсные выходы Q 6Ь|Х и Т4 с соответствующими входами устройства формирования исправленных глубин, импульсные входы Q &х и пн которого соединены с соответствующими выходами распределительного устройства.

д п 5

Q ,. 5

5

входом Нл которого являются вторые входы второго и третьего счетчика, выходы последних соединены с соответствующими цифроанапоговыми преобразователями, выходы Т4 и Е которых являются соответствующими выходами блока определения параметров бурения, выходы первого счетчика через регистр подключены к третьему цифроана- логовому преобразователю, выход QBbix которого ,чется соответствующим выходом блока определения параметров.

Нд

Упаа8ление1

Фиг. г

Фиг.з

ОЗУ

we

Фиг.Ь