Устройство для измерения глубины скважин в процессе бурения Советский патент 1990 года по МПК E21B47/04 

31

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых сквалагн, а именно к технике измерения истинной глу бины бурящихся скважин/

Целью изобретения является повы- 1шение точности измерения глубины I скважины,,

На черте;;се прнвг ден; функциональная схема прегцшгаемого устройства

Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения содержит датчики оборгг- оп лебедки 1 j веса на крюке 2 и положения клиньев 3, блок 4 логики сп :уо 7;ций из первого узла г руч1 ;- к:.- Г, м -форма- ции, распрк/,,-;:::vi-; . /; -:. iVvi ,:«, триггере- 7 y;V .-.-.;:. : , :--ь.. ;- , i:- i O РОГО узя, -- ,--, } ./ : ;-.;i: J;

ции,, перзО ---: v:-:; . i , - , v- :-: ,

триггера lU i/rp ,,; .- : i . :.i :2

и третьегс; : ч :.ил;о1 г

1А и ВГОрГ ГО ; :-jij- -. :, М :j -:Oка 16 яадгь;-:: -: ь: :; элемент л;сЕГ аул:и--.1 Г .:;; орз 14

I нуля , второго -;,Г : г . :..i:i;:.

ния И второго - i:o-:;v:( : , ъа-ii; :;;ия;

блок 22 С 1(е -Ч ЬКСЯ. , Г(,-:0:Г : ; p-irji|сИВНОГО С Ча- :-;Xii - ; - .. -: . ч

|счетчика 24 -. за ,;, б (;:.

125 КОрреРЛ ИИ, ;ОС д г ,Я о10 , о;-- Пр1:ИБ|ного счетчкка 2; ;;:::: i-v-iirtftTa, п;на |ратора 27 импульсо о , иеопоп панели 128 набора кода, :vin--i - тг}:и г;м-:а Х9. I первого фор1.1 -|ри: И - ::-: 3;j -. ; I третьего ;xnew :-i 31 ,:; -:)) о

|ШИфратОр:: J2., 3jj,, ::-: : Л; - : . :: ivi jiporo 1яифр-:;:тора V.,

|пульсов, второй панели 36 набоп; ко- 1да, реверсивного счетчика 37 км- пульсов V. второго ihopf-гиронагЕ lij 5S импульсов,. ,Патчик I оборотов лебедки черйз первый узсш 5 ;;уч-ого IJBO- да информа |т-1И ссед тнеп f ii.coMfjNS распределит ля 6 г-г/лпульсол, выходы которого одкозре;-: зиио г;: : ;и ненЕ 1 с

установочнь ;и ч:ч:о/-у;м ; v:ni: управлег ия ргверсО): L- входами первого злемента li. выход которого через блок i6 задержки соединен с первым 1ходо:1 ключа 17, датчик 2 веса на сое/ип-ен с первьм входом нерьогс элеменга 9 сравнения,; к второму которого подключен выход второ о узла 8 руч- ног л чзоде ртнформации. а в:,;ход элемента 9 -.угавнения соетгинен однозр е- менно с вторым входом перногчч элемента И 11 и первьи-{ входом нторого

5350л

элемента И 12, первый выход триггера 7 управления реверсом подключен к первому входу первого злемента И 11, а второй.выход к третьему входу второго элемента И 12 и первому входу третьего элемента И 13 одновременно, выходы реверсивных счетчиков 23 Над забоем и 24 Глубина забоя

JQ подключены к входам второго элемента 21 сравнения, выход которого соединен с вторглм входом третьего элемента И 13, а выходы элементов И 11 - 13 подсоединен :, к трем входам второ5 го элемента ИЛИ 15; выход которого (;0(-ди,.;н с вторьм I; ,:одом ключа |7. Б1;КСД которогг; подсоединен к входу формирователя 30 JJKJV. льсо:8 j второй иыход триггера У у тазления реверсом

Q соединен также с прг-вы№г входами пер- fioro и второго злгмекток 18 к 20 сов- падеиия,, вторые входи которых под- кл5очены к входам . вфратоуа IC луля

ЯЫХОД которого СОСДН -лелг : НУО;-:ОМ

5 реверсивного счетчика 2,- Над ьгбоем а выходы перБОГ О и йторсгю зле.з;й- тов 18 и 20 совпадения подключены со- ответс1 венно к упрайляюаи л Бхсдаи с-че 1 чккоз 23 Нлд зае овь: к 24 Глу;(j С;ин. забоя . Кроме гого,, оба зыхода TViwrrepa 7 управления раверсом подклю- че ньс к 5Т1равляющи1ч входам реверсив- кого счетчика 26 в итксв каната, к :-.четному входу которого подсоединен

.. выход блока 16 задержки: выход счету чика 26 через первуто панель 28 набора кода подключен к входу парного шифратора 32, пять выходов которого соединены с первьми входами злемен- тов И 33,. вьгходы которых подключены к входам элемента ИЛИ 31, а выход последнего соединен с первым входом ключа-триггера 29, к второму ч т реть- еиу входам которого лтодключены соот j. ветственно выходы ген.ерз.тора 27 и фор- i-ирователя 30 импульсов а выход ключа-триггера 29 подключе} к входам счетчика 35 импульсоь и реверсивного счетчика 37 импульсов к управляющим :.ходам последнего подсоединены выходы триггера 7 управлен;ия реверсом, . а вьгход реверсивного сче.тчи:-са 37 импульсов подключен к входу формиро - вателя 38; выход которого соединен с объединенными входами счетчиков 23 Над забоем и 24 Гг/убипа забоя, выход формироБЙтеля 30 к:-тулъсов подключен одновремек:-::; к зхсадам счетчика 35 импульсов и форккрозателя 38,

выход счетчика 35 импульсов через вторую панель 36 набора кода соединен с входом второго шифратора 34, выходы которого подключены к вторым входам элементов И 33. Устройство работает следующим образом

Во время операции Бурение сигнлы с датчика 1 оборотов лебед ки в вде последовательности импульсов поступают в блок 4 логики через узел 5 ручного ввода информации на распрделитель 6 импульсов, который распрделяет импульсы датчика 1 оборотов лебедки по каналам в зависимости от направления его вращения. Импульсы, поступающие с распределителя 6.импульсов на элемент ИЛИ 14, преобразуются в счетные импульсы, а импульсы, поступающие на триггер 7, - в сигналы, с помощью которых производится управление реверсом счетчиков устройства. При движении колонны вверх уровень логической 1 появляется на первом выходе триггера 7, а если колонна движется вниз - на втором выходе.

Счетные импульсы проходят через элемент ИЛИ 14, блок 16 задержки, поступают на ключ 17 и на счетный вход счетчика 26 блока 25 коррекции. Ключ .17 пропускает импульсы при наличии разрешения с элемента ИЛИ 15. Это разрешение вьщается при поступлении хотя бы на один вход элемента ИЛИ 15 сигнала с уровнем логической 1. Разрешающие сигналы поступают с элементов И 11 - 13, которые реализуют алгоритм работы ключа 17.

В предлагаемом устройстве ключ 17 разрешает счет витков каната, а также глубины забоя Н и высоты подъема инструмента над забоем Н, только в том случае, ,если колонна движется, а в случае, когда двигается только талевая система с крюком, а колонна неподвижна, счет блокируется.

Случаи, когда в процессе бурения возможно перемещение колонны, сведены в таблицу.

Пусть триггер 7 реверса указывает направление движения колонны вниз, клинья отжаты, а долото находится в скважине ниже уровня роторного стола (т.е., долото погружено в скважину и, соответственно, Н,. Данная комбинация условий предполагает воз53506

можность движекич колонны, так как иной ситуации, кроме как колонна висит на крюке и движется вместе с ним, при такой комбинации быть не может. Этот случай реализован на третьем элементе И 13s на первый вход которого поступает сигнал логической 1 с второго выхода триггера 7 управле- ,.., чия реверсом, а на второй вход поступает сигнал с второго элемента 21 сравнеш гя, на выходе которого сигнал соответствует уровню логической 1, если Н Hj J и уровню логического 1 О, если показание счетчика над забоем больше глубины забоя. На третий вход элемента И 13 сигнал поступает с первого выхода триггера 10 положения клиньев. Таким образом, при вы- 20 полнении указанных условий на выходе третьего элемента И 13 появляется - уровень логической 1 и-ключ 17 через элемент рши 15 открывается, разрешая счет.

25 Если триггер 7 управления реверсом дает направление движения колонны вниз, а клинья посажены, то счет перемещения колонны ведется до тех пор, пока вес на крюке не станет. 3Q меньше некоторого порогового значения WP, которое равно весу натянутой талевой системы и крюка. Данные условия проверяются на втором элементе И 12; на выходе которого появляется Зфовень логической единицы только в том случае, если , триггер 7 реверса указывает направление движения колонны вниз, а клинья зажаты, т.е. с второго выхода триггера 10. Q положения клиньев поступает сигнал логической единицы.

При движении колонны вверх, т.е.- когда уровень логической 1 появляется на первом выходе триггера 7 5 реверса, разрешение на счет перемещения колонны дается только в случае, когда W(, независимо от положения клиньев. Разрешение счета при зажатых клиньях объясняется тем, что 0 перед отжатием клиньев для их расклинивания колонну обычно подают несколько вверх, а это в свою очередь приводит к некоторому проскапьзыванию колонны вверх при зажатых клиньях. J Данный случай реализован на первом элементе .И 11, на входы которого поступают сигналы с первого элемента 9 сравнения и с первого выхода триггера 7 реверса. При появлении уровня..

35

алогической 1 на выходе первого : элемента И 11 на ключ 17 через второй iэлемент ИЛИ 15 поступает сигнал, раз- |регааюпшй счет.

Пороговое значение веса на крюке WQ при посадке и снятии с клиньев выбрано одинаковым, что обеспечивает точность моментов блокировки счета перемещения колонны.

Счетчик 26 блока коррекции 25 производит непрерывный счет витков каната на барабане буровой лебедки. С этого счетчика поступают сигналы через первую панель 28 на первый шифратор 32. Последний имеет пять выходов (по максимально - числу слоев каната на барабане буровой лебедки)о В зависимости от номера слоя витков каната на соответствующем выходе шифратора 32 появляется сигнал, который поступает на вход соответствующего элемента И 30

Пройдя ключ 17s счетные импульсы поступают на форг-шрователь 30 импульсов блока 25 коррекций. Передние фронты сформированных импульсов производят набор счетчика 35 и через формирователь 38 импульсов считьшаются , счетчиком 25, а задние фронты подключают выход генератора 27 через т-слюч- триггер 29 на счетные входы счетчиков 35 и 37.

Накопление дробкы-х импульсов гене ратора 27 на указанных счетчиках происходит до определенного числа п,- пг соответствующего номеру сло витков каната на барабане лебедки„ В момент, когда число импульсов на счетчике 35 соответствует номеру слоя; на соответствующем выходе шифратора 34 тоже появляется сигнал.

совпадении сигналов шфраторо 32 и 34 с соответствуюпхего злемента И 13 через элемент ИЛИ 31 ка ключ- триггер 29 поступает разрешение на переюдачение. Ключ-триггер 29 прерывает подачу дробных импульсов с генератора 27 на входы счетчиков 35 и 37, С приходом каждого счетного им- пупьса происходит сброс счетчика 35 с последующим запуском счетчиков 35 и 37

i:.-.tm образом, на ечетчике 37 пр.-..-.-ходит накопление дробных им- генератора 27 до величины с последующим суммированием , его 3 блоке 22 счетчиков через форми0

25

30

рователь импульсов 38. Этот импульс является корректирующим.

Суммирование счетных импульсов счетчиком 24 возможно только при наличии разрещения, которое поступает с элемента 20 при совпадении сигналов с триггера 7 управления реверсом и с дешифратора 19 нуля. Последний выдает сигнал при наличии контакта бурового инструмента с забоем (счетчик 23 показывает 0000).

При движении инструмента вверх управляющий сигнал триггера 7 управления реверсом переключает счетчик 23 на суммирование, а показания счетчика 24 Глубина забоя при этом не изменяются. При этом показания счетчика 23 увеличиваются до тех пор, I пока долото и часть колонны находятся в скважине но,, как только долото поднимается выше уровня роторного стола, т.е„ И,,-., вьгходе второго элемента 21 сравнения появляется нулевой уровень, которьй через третий элемент И 13 запрещает дальнейший счет.. При движении инструмента вниз совпадение происходит на элементе 18, а счетчик 23 переключается на вычитание.

Таким образом, при наличии контакта бурового инструмента с забоем счетные импульсы считываются счетчиком 24 Глубина забоя, а при отсутствии контакта - счетчиком 23 Над забоем, причем отсчет показаний глу - бины сквахшнь: и положения инструмента относй тельно забоя производится в

метрахо

I Узел 5 ручного ввода информации предназначен для первичной установки счетчиков 23 24 и 26. Панели 28 и 36 служат для внесения поправок при применении различньпс типов лебедок j и при измерении диаметра каната талевой системы,

Снабжение.устройства тремя дополнительными блокировочными элементами 11-13 позволяет значительно повысить точность измерения глубины сква- жин, в особенности положения инструмента при спуско-подъемных операциях, так как имеющийся в устройстве блок 4 логики позволяет практически распоз- навать все ситуадаи, связанные с дви- жением инструмента и полностью исключает счет при холостых пробегах крюка. Точное измерение положения инструмента при спуско-подъемных операциях

поможет предотвратить аварийные ситуации и сократить время на проведение спуска-подъема.

Формула изобретения

Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее датчики оборотов лебедки, веса на крюке и положения клиньев, блок логики, включающий первый узел ручного ввода информации, распределитель импульсов, триггер управления ревер- ссж, первый и второй элементы ИЛИ, . ключ, первый и второй элементы совпадения, дешифратор нуля и блок задержки, блок счетчиков, включающий реверсивный счетчик Над забоем и счет чик Глубина забоя, блок коррекции, при этом датчик оборотов лебедки через первый узел ручного ввода информации соединен с входом распределителя

20 рой выходы датчика положения клиньев соединены с установочными входами триггера, первый выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И, второй выход соединен с пто

импульсов, первый выход которого подключен к первому входу триггера управ 25 рым входом второго элемента И, выход ления реверсом и первому входу пер- датчика веса на крюке подключен к пер вого элемента ИЛИ. второй выход соеди вому входу первого элемента сравнения,

второй вход которого соединен с выходом второго узла ручного ввода ин- ЗС формации, выход подключен к первому входу второго элемента И и второму

ней с вторым входом триггера управления реверсом и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен через блок задержки к первому выходу блока логики и первому входу ключа, выход которого соединен с вторым выходом блока логики, второй вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый вьпсод триггера управления реверсом соединен с третьим выходом блока логики, второй выход подключен к четвертому выходу блока

входу первого элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом триггера управления реверсом, выход ,с подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И третий вход подключен к выходу третьего элемента И, первый вход которого

ки, причем первьп .; второй к третий выходы блока логики соответственно соединены с первым вторым и третьим входами блока коррекции, выход которого подключен к первым входам реверсивного счетчика Над забоем и счетчика Глубина забоя, вторые входы KOTOpbix соответственно соединеQ ны с пятым и шестым выходами блока логики, вход которого подключен к первому выходу реверсивного счетчика Над забоем, отличающееся тем, что, с целью повьшения

5 точности измерения, оно снабжено триггером, первым, вторым и третьим элементами И, вторым узлом ручного ввода информации, первым и вторьгм элементами сравнения, причем первый и вто0 рой выходы датчика положения клиньев соединены с установочными входами триггера, первый выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И, второй выход соединен с пто

5 рым входом второго элемента И, выход датчика веса на крюке подключен к пер вому входу первого элемента сравнения,

входу первого элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом триггера управления реверсом, выход подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И третий вход подключен к выходу третьего элемента И, первый вход которого

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение точности измерения глубины скважины. Устройство содержит датчики 1-3 оборотов лебедки, веса на крюке и положения клиньев, блок 4 логики, блок 22 счетчиков, блок 25 коррекции. Блок 4 логики включает узел 5 ручного ввода информации, распределитель 6 импульсов, тригер 7 управления реверсом, элементы ИЛИ 14 и 15, элемент 16 задержки, ключ 17, элементы 18 и 20 совпадения, дешифратор 19 нуля. Блок 22 включает счетчики 23 и 24 "Над забоем" и "Глубина забоя". Для достижения цели устройство имеет второй узел 8 ручного ввода информации, триггер 10, элементы 9 и 21 сравнения, элементы И 11-13. При движении колонны вверх триггер 7 устанавливается в единичное состояние, при движении вниз - сбрасывается. Выходные сигналы триггера 7 управляют реверсом счетчиков устройства. Импульсы счета глубины с датчика 1 через ключ 17 и блок 25 коррекции поступают на счетные входы счетчиков 23 и 24. Ключ 17 запрещает счет импульсов при срабатывании элементов 11-13. Срабатывание последних исключает ошибочный подсчет глубины при неподвижной колонне и проскальзываниях. В узле 8 устанавливается пороговое значение веса, равное весу натянутой талевой системы и крюка. Устройство предотвращает аварийные ситуации и сокращает время на проведение спуско-подъемных операций. 1 ил., 1 табл.

логики и первым входам первого и вто- д(, соединен с третьим входом второго

роге элементов совпаденик, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора нуля, вход которого подключен к входу блока логики, а выходы первого и второго элементов совпадения соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока логи.-элемента И и вторым выходом триггера управления реверсом, второй вход подключен к выходу второго элемента сравнения, первый и второй входы которо- 45 го соединены соответственно с выходом счетчика Глубина забоя и вто- рым выходом реверсивного счетчика Над забоем.