Устройство для автоматического диагностирования технического состояния эксплуатационной колонны труб в паронагнетательных скважинах Советский патент 1990 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при промысловых исследованиях скважин, в частности для оп- ределения технического состояния эксплуатационной колонны труб в паро- нагнетательных скважинах в процессе раротеплового воздействия на нефтяные пласты.

Цель изобретения - повышение оперативности диагностирования технического состояния эксплуатационной колонны труб паронагнетательных скважин за счет автоматической обработки термограмм непосредственно в процес- се измерения температуры теплоносителя.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока управления-, где а,-а - входы блока управления; Ь,-Ь6 - выходы блока управления; на фиг.З - блок-схема алгоритма работы устройства, на фиг.4 - характерная термограмма паронагнетательной сква- жины в режиме ее прогрева: где Нс глубина скважины; t - температура теплоносителя-, Нп - глубина перфорации обсадной колонны; ДН - приращение глубины скважины; t - приращение температуры теплоносителя, участок АБ термограммы соответствует негерметичной части эксплуатационной колонны труб.

Устройство содержит датчик 1 тем- пературы, датчик 2 глубины, счетчик 3 глубины, блок k индикации, блок 5 аналого-цифрового преобразователя,

первый-четвертый регистры 6-9 памяти, блок 10 вычитания, первый и второй блоки 11-12 сравнения, блок 13 уставки, триггер 1 контроля, элемент 15 Mi блок 16 сигнализации и блок 17 управления. Последний содержит триггеры 18, 19, элементы 20, 21 И, элемент 22 ИЛИ, элемент 23 ИЛИ-НЕ, элемент 2k НЕ, генератор 25 тактовых импульсов, регистр 26 сдвига.

Выход датчика 1 температуры подключен к информационному входу блока 5 аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к информационному входу первого регистра 6 памяти. Выход первого регистра 6 памяти одновременно подключен к первому входу блока 10 вычитания и к информационному входу второго регистра 7 памяти, выход и управляющий вход которого подключены соответственно к второму входу блока 10 вычитания и к четвертому выходу-Ь блока 17 управления. Четвертый вход а блока 17 управления подключен к инверсному выходу триггера 14 контроля, вход которого подключен ко второму выходу

блока 10 вычитания.

i

Первый выход блока 10 вычитания подключен к информационному входу третьего регистра 8 памяти, выход которого одновременно подключен к первому входу первого блока 11 сравнения и к информационному входу четвертого регистра 9 памяти. Выход и управляющий вход четвертого регистра 9 памяти подключены соответственно к второму входу первого блока 11 сравнения и к

шестому выходу Ь6 блока 17 управления Пятый вход as блока 17 управления одновременно подключен ко входу блока 16 сигнализации и к выходу перво- го блока 11 сравнения. Управляющие входы первого регистра 6 памяти и третьего регистра 8 памяти подключены соответственно к третьему Ь3 и пятому Ь выходам блока 17 управле- ния. Третий вход а блока 17 управления подключен к выходу второго блока 12 сравнения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам счетчика 3 глубины и блока 13 уставки. Второй Ъг и первый Ь{ выходы блока 17 управления подключены соответственно к управляющему входу блока 5 аналого-цифрового преобразователя и к первому входу элемента 15 И. Выход элемента 15 И подключен ко входу счетчика 3 глубины, выход ко которого подключен ко входу блока Ц индикации. Второй вход элемента 15 И одновременно подключен к выходу дат- чика 2 глубины и ко второму входу ai блока 17 управления. Первый вход а блока 17 управления является входом пуска устройства.

Устройство работает следующим об- разом.

При поступлении сигнала Пуск на первый вход а, блока 17 управления устройство приводится в исходное сое- тояние. Далее при спуске датчика 1 температуры в скважину через каждый интервал глубины &Н на выходе датчика 2 глубины получается один импульс, который одновременно поступает на

второй вход а2 блока 17 управления и на первый вход элемента 15 И. Так как на второй вход элемента 15 И поступает высокий потенциал с первого выхода Ъ блока 17 управления, то импуль- сы с выхода датчика 2 глубины, пройдя через элемент 15 И, поступают на вход счетчика 3 глубины. Как видно из фиг.1, выход счетчика 3 глубины связан с первым входом второго блока 12 сравнения, второй вход которого связан с выходом блока 13 уставки, где предварительно устанавливается глубина перфорации Нп обсадной колонны. Поэтому во втором блоке 12 сравнения происходит сравнение содержимого счетчика 3 глубины Нс с выходным импульсом блока 13 уставки, т.е. сравнение Hf и Нп.

Если Нс И„, то на выходе второго блока 12 сравнения получается сигнал 1м, который поступает на третий вход а$ блока 17 управления. При этом на втором выходе Ь блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на вход запуска блока 5 аналого-цифрового преобразователя. Так как выход датчика 1 температуры теплоносителя подключен на информационный вход блока 5 аналого-цифрового преобразователя} то в блоке 5 аналого-цифрового преобразователя происходит преобразование текущего значения выходного аналогового сигнала датчика 1 температуры в цифровой код, Далее на четвертом выходе Ь. блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступав на вход разрешения записи второго регистра / памяти. Так как выход первого регистра 6 памяти подключен на информационный вход второго регистра 7 памяти, то при этом предыдущее значение температуры теплоносителя с выхода первого регистра 6 памяти записывается во второй регистр 7 памяти. Далее на тре тьем выходе Ь блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на вхрд разрешения записи первого регистра 6 памяти. Так как выход блока 5 аналого-цифрового преобразователя подключен на информационный вход первого регистра 6 памяти, то при этом текущее значение температуры теплоносителя t, с выхода блока 5 аналого-цифрового преобразователя записывается в первый регистр 6 памяти. Далее значения t; и t соответст-, венно с выхода первого 6 и второго 7 регистров памяти поступают соответственно на первый и второй входы блока 10 вычитания, где определяется абсолютное значение разности температур | &t;/ t, - .

Коли |At;/ЈЈ , где 5 заданное число, то это означает, что нет признака негерметичности эксплуатационной колонны труб. В этом случае на первом выходе блока 10 вычитания получается сигнал О и триггер 14 контроля остается s исходном (нулевом) состоянии, т.е. с инверсного выхода триггера контроля на четвертый вход а,, блока 17 управления поступает сигнал 1. В этом случае устройство переходит в режим ожидания поступления следующего сигнала с вы10

f5

хрда датчика 2 глубины на второй вход аг блока 17 управления и при поступлении сигнала с выхода датчика 2 глубины на второй вход а„ блока 17 управления все вышеописанные операции повторяются.

Если /A,f, / Ј, то это означает, что имеется признак негерметичности эксплуатационной колонны. В этом случае на первом выходе блока 10 вычитания получается сигнал 1, который поступает на вход триггера И контроля и переключает его в единичное состояние. Поэтому с инверсного выхода триггера И контроля на четвертый вход а блока 17 управления поступает сигнал О. В этом случае устройство переходит к уточнению достоверности признака негерметичности эксплуатаци- 20 онной колонны труб и определению глубины негерметичности колонны труб. При этом на шестом выходе Ьб блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на вход разрешения 25 записи четвертого регистра 9 памяти. Так как выход третьего регистра 8 памяти подключен на информационный вход четвертого регистра 9 памяти, то при этом содержимое третьего реги- о стра 8 памяти, т.е. предыдущее значение разности температур At;, , записывается в четвертый регистр 9 памяти. Далее на пятом выходе Ъ5 блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на вход разрешения записи третьего регистра 8 памяти. При этом текущее значение разности температур kt; записывается в третий регистр 8 памяти. Далее значения Atj и сооответственно с выхода тре45

ЛЦ,

тьего 8 и четвертого 9 регистра памяти поступают соответственно на первый и второй входы первого блока 11 сравнения, где происходит сравнение &t;

,с 1М-

Если ДЦ 6 At;.., , то это означает, что предыдущий признак негерметичности эксплуатационной колонны труб является ложным. При этом на выходе первого блока 11 сравнения получается сигнал О, который поступает на вход блока 16 сигнализации и на пятый вход а5 блока 17 управления. В этом случае

бины на второй вход а. блока 17 управления все вышеописанные операции повторяются.

Если At &(:;( , то это означает, что на данной глубине имеется негерметичность в эксплуатационной колонн труб. При этом на выходе первого бло ка 11 сравнения получается сигнал 1 который поступает на вход блока 1б сигнализации и на пятый вход а$ бло ка 17 управления. При этом блок 16 сигнализации сигнализирует о наличии негерметичности эксплуатационной ко- уюнны труб на данной глубине. При по ступлении сигнала 1 на пятый вход а блока 17 управления на первом выходе Ъц блока 17 управления получается низкий потенциал, который посту пает на второй вход элемента 15 И. Поэтому элемент 15 И закрывается, по ступление импульсов с выхода датчика 2 глубины на вход счетчика 3 глубины прекращается, а блок Ц индикаци показывает глубину негерметичности эксплуатационной колонны труб. На этом работа устройства заканчивается

Если Нс Нп, то на выходе второг блока 12 сравнения получается сигнал О, который поступает на третий вход а3 блока 17 управления. В этом случае на первом выходе Ь4 блока 17 управления получается низкий потенциал, который поступает на второй вход элемента 15 И. Поэтому элемент 15 И закрывается.

Блок 17 управления работает следующим образом.

При поступлении сигнала на первый 40 вход а4 блока 17 управления триггер

35

18 сустанавливается в единичное состояние и высокий потенциал с его выхода поступает на второй вход (2) элемента 20 И, первый вход (1) которого подключен к выходу генератора 25 тактовых импульсов. При поступлении сигнала на второй вход а2 блока 17 управления, триггер 19 устанавливает ся в единичное состояние и высокий потенциал с его выхода поступает на четвертый вход (4) элемента 20,И. По этому при поступлении сигнала 1 на третий вход а3 блока 17 управления, этот сигнал одновременно поступает н

устройство переходит в режим ожидания вход элемента 24 НЕ и на третий вход

поступления следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины на второй вход аг блока 17 управления и при поступлении сигнала с выхода датчика 2 глу3 элемента 20 И. При этом элемент 20 И открывается, импульсы с выхода генератора 25 тактовых импульсов, пройдя через элемент 20 И, поступают

0

5

0 5 о 5

бины на второй вход а. блока 17 управления все вышеописанные операции повторяются.

Если At &(:;( , то это означает, что на данной глубине имеется негерметичность в эксплуатационной колонне труб. При этом на выходе первого блока 11 сравнения получается сигнал 1, который поступает на вход блока 1б сигнализации и на пятый вход а$ блока 17 управления. При этом блок 16 сигнализации сигнализирует о наличии негерметичности эксплуатационной ко- уюнны труб на данной глубине. При поступлении сигнала 1 на пятый вход а блока 17 управления на первом выходе Ъц блока 17 управления получается низкий потенциал, который поступает на второй вход элемента 15 И. Поэтому элемент 15 И закрывается, поступление импульсов с выхода датчика 2 глубины на вход счетчика 3 глубины прекращается, а блок Ц индикации показывает глубину негерметичности эксплуатационной колонны труб. На этом работа устройства заканчивается.

Если Нс Нп, то на выходе второго блока 12 сравнения получается сигнал О, который поступает на третий вход а3 блока 17 управления. В этом, случае на первом выходе Ь4 блока 17 управления получается низкий потенциал, который поступает на второй вход элемента 15 И. Поэтому элемент 15 И закрывается.

Блок 17 управления работает следующим образом.

При поступлении сигнала на первый 0 вход а4 блока 17 управления триггер

5

18 сустанавливается в единичное состояние и высокий потенциал с его выхода поступает на второй вход (2) элемента 20 И, первый вход (1) которого подключен к выходу генератора 25 тактовых импульсов. При поступлении сигнала на второй вход а2 блока 17 управления, триггер 19 устанавливается в единичное состояние и высокий потенциал с его выхода поступает на четвертый вход (4) элемента 20,И. Поэтому при поступлении сигнала 1 на третий вход а3 блока 17 управления, этот сигнал одновременно поступает на

вход элемента 24 НЕ и на третий вход

3 элемента 20 И. При этом элемент 20 И открывается, импульсы с выхода генератора 25 тактовых импульсов, пройдя через элемент 20 И, поступают

на вход (1) сдвига регистра 26 сдвига. Поэтому последовательно на первом (1), втором (2) и третьем (3) выходах регистра 26 сдвига получаются импульсы, которые поступают соответственно на второй Ъг, четвертый Ь и третий b выходы блока 17 управления.

При получении импульса на четвер- том выходе С) регистра 26 сдвига этот импульс поступает на первый вход элемента 21 И.

Поэтому если на четвертом входе ал блока 17 управления имеется высокий потенциал, то при этом на выходе элемента 21 И получается сигнал, который поступает на первый вход элемента 22 ИЛИ. Поэтому- на выходе элемента 22 ИЛИ получается сигнал, который одновременно поступает на вход установки в нулевое состояние триггера 19 и на вход (2) сброса регистра 26 сдвига. Поэтому содержимое регистра 26 сдвига приводится в исходное сое- тояние, триггер 19 переходит в нулевое состояние, элемент 20 И закрывается и поступление импульсов на вход (1) сдвига регистра 26 сдвига прекращается до поступления сигнала на вто- рой вход aj, блока 17 управления. При поступлении сигнала на второй вход а2 блока 17 управления все вышеописанные операции повторяются.

Если же на четвертом входе а. блока 17 управления имеется низкий потенциал, то поступление импульсов на вход (1) сдвига регистра 26 сдвига продолжается. Поэтому последовательно на пятом (5) и шестом (6) выходах ре- гистра 26 сдвига получаются импульсы, которые поступают соответственно на шестой bg и пятый Ъ5 выходы блока 17 управления.

При получении импульса на седьмом выходе 7 регистра 26 сдвига этот импульс поступает на второй вход элемента 22 ИЛИ. Поэтому на выходе элемента 22 ИЛИ получается сигнал, который одновременно поступает на вход уста- новки в нулевое состояние триггера 19 и на вход (2) сброса регистра 26 сдвига. При этом содержимое регистра 26 сдвига приводится в исходное состояние, триггер 19 переходит в нуле- вое состояние, элемент 20 И закрывается и поступление импульсов на вход (1) сдвига регистра 26 сдвига прекращается до поступления сигнала на второй вход а„ блока 17 управления. При поступлении сигнала на второй вход а4 блока 17 управления все вышеописанные операции повторяются.

При поступлении сигнала на пятый вход ag. блока 17 управления этот сигнал одновременно поступает на вход установки в нулевое состояние триггера 18 и на первый вход элемента 23 ИЛИ-НЕ. При этом триггер 18 переходи в нулевое состояние, на выходе элемента 23 ИЛИ-НЕ получается нулевой сигнал, который поступает на первый выход Ь блока 17 управления. На это работа блока 17 управления заканчивается.

При поступлении на третий вход as блока 17j управления нулевого сигнала последний поступает на третий вход 3 элемента 20 И и на вход элемента 2 НЕ. При этом элемент 20 И закрывается, а на выходе элемента 2k HE получается сигнал 1, который поступает на второй вход элемента 23 ИЛИ- НЕ. Далее на выходе элемента 23 ИЛИ-НЕ получается нулевой сигнал, который поступает на первый выход Ь4 блока 17 управления, и, на этом работа блока 17 управления заканчивается.

Применение устройства позволяет автоматически диагностировать техническое состояние эксплуатационной колонны труб в паронагнетательных скважинах путем обработки информации о температуре теплоносителя непосредственно в процессе ее измерения, оперативно и точно информировать о наличии негерметичности эксплуатационной колонны труб, а также фиксировать глубину негерметичности колонны труб непосредственно в процессе исследования работы паронагнетательных скважин

Формула изобретения

Устройство для автоматического диагностирования технического состояния эксплуатационной колонны труб в паронагнетательных скважинах, содержащее датчик температуры, датчик глубины, счетчик глубины, блок аналого-цифрового преобразователя, первый и второй регистры памяти, первый и второй блоки сравнения, блок уставки, блок сигнализации и блок управления, причем выход датчика температуры подключен

И 15

к информационному входу блока аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к информационному входу первого регистра памяти, выход которого подключен к информационному входу второго регистра памяти, управляющий вход которого подключен к четвертому выходу блока управления, третий выход которого подключен к управляющему входу первого регистра памяти, выход датчика глубины подключен к второму входу блока управления, второй выход которого подключен к управ- яющему входу аналого-цифрового преобразователя, выход счетчика глубины подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход и выход которого соответственно подключены к выходу блока уставки и к третьему входу блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения оперативности диагностирования технического состояния эксплуатационной колонны труб за счет автоматической обработки термограмм непосредственно в процессе измерения температуры теплоносителя, оно снабжено бло- 1 ком индикации, третьим регистром памяти, четвертым регистром памяти, блоком вычитания, триггером контроля

12

0

5

0

и элементом И, причем выход первого регистра памяти подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу второго регистра памяти, первый выход блока вычитания подключен к информационному входу третьего регистра памяти, выход которого одновременно подключен к первому входу первого блока сравнения и к информационному входу четвертого регистра памяти, выход и управляющий вход которого подключены соответственно к второму входу первого блока сравнения и к шестому выходу блока управления, пятый вход которого одновременно подключен к входу блока сигнализации и к выходу первого блока сравнения, управляющий вход третьего регистра памяти подключен к пятому выходу блока управления, четвертый вход которого подключен к выходу триггера контроля, вход которого подключен к второму выходу блока вычитания, первый выход блока управления подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу датчика глубины, выход элемента И подключен к входу счетчика глубины, выход которого подключен к входу блока индикации.

Начало

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Цель - повышение оперативности диагностирования технического состояния эксплуатационной колонны труб. Устройство содержит датчики 1, 2 температуры и глубины, блок 5 преобразователя, первый и второй регистры 6, 7 памяти, счетчик 3 глубины, первый и второй блоки 11, 12 сравнения, блок 17 управления, блок 13 установки, блок 16 сигнализации. Для достижения цели устройство имеет блок 4 индикации, триггер 14 контроля, блок 10 вычитания, элемент И 15, третий и четвертый регистры 8, 9 памяти. Датчик 1 опускается в скважину, глубина погружения H_с которого фиксируется датчиком 2. В блоке 13 хранится глубина перфорации колонны H_п. При H_с*98H_п производится оцифровка температуры. Текущее значение последней хранится в регистре 6, предыдущее - в регистре 7. В блоке 10 определяется значение разности температур ΔТ_I. При ΔТ_I*36E колонна герметична, в промывном случае имеется признак негерметичности. Последний проверяется в режиме контроля несколько раз. Значения ΔТ_I и ΔТ_I-1 храняться в регистрах 8, 9. При ΔТ_I*98 Δт_I-1 негерметичность подтвержается и срабатывает блок 16 сигнализации. При H_с*98H_п устройство находится в нерабочем состоянии. Применение устройства позволяет фиксировать глубину негерметичности колонны труб непосредственно в процессе работы скважины. 4 ил.

Привести устройство в исходное состояние

Вбести Н„ 8 блок /J

Увеличить содержипое блока д на единицу

Запустить S/IOK 5

Записать код Г/./ 6 блок 7

Записать над ti в блок 6

Вычислить д/V

включен триггер So

дописать код At-.f в Блок 9

Запасать код btt 6 блок 8

Нет

Включить tar 16

Saffffcmi/ Hc 6 блок 4

Конец

Нет

АЛ

Включить триггер

I

фие.З

н

фиг А