Устройство предупреждения прихватов бурового инструмента Советский патент 1980 года по МПК E21B44/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для предупреждения прихватов, возникающи.х вследствие затяжек и посадок при подъеме и спуске бурильного инструмента.

Наиболее близким к описьтаемому изобретению по технической сущности является устройство для предотвращения прихватов бурового инструмента, содер жащее датчик веса бурового инструмента соединенный с первым входом блока веса через корректор, а со вторым его входом - через первую схему совпадения блок управления, первый вход которого связан с третьим входом блока веса, а второй - со вторым входом схемы совпадения, блок индикации, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, а второй вход - с выходом корректора LIJ ,

Однако это устройство не предупреждает прихваты при спуске бурового снаряда, / ве юят11ость их возникновения не

меньше, чем при его подъеме. Недостатком известного устройства является также низкая точность определения допустимых значений веса на крюке, а необходимость в повышении точности становится очевидной, если учесть, что прихват раз-вивается практически мгновенно.

Цель изобретения - обеспечение анализа предаварийньк ситуаций как при подъеме, так и при спуске бурового инструмента и повышение точности определения допустимьпс значений его веса.

Цель достигается тем, что устройство предупреждения прихватов бурового инструмента, содержащее датчик веса бурового инструмента, соединенный с первым входом блока веса через корректор, а со вторъгм его входом - через первую схему совпадения, блок управления, порвый въкод которого связан с третьим входом блока веса, а второй - со нторым входом схемы совпадения, блок индикации, вьрсод которого соодиппи с входом исполнительного механизма, а пго37рой пход - с выходом корректора, снабжено вьтитатепсм, переключателем, коммутатором, инвертором, триггером, схемой ИЛИ и второй схемой совпадения, при этом первый выход блока управления связан с первым входом переключателя через вычитатель и коммутатор, а также с нулевым входом триггера непосредственно и входами схемы ИЛИ и второй схемы совпадения через инвертор, причем выход схемы совпадения соединен с вторым входом вычитатепя, выход схемы ИЛИ соединен с блоком индикации через переключатель, триггер и вторую схему совпадения, второй вход схе- мы ИЛИ связан с выходом переключателя, а вьгкод блока веса соединен с третьим входом вьгчитателя. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства, Устройство содержит датчик 1, соединенный через схему совпадения 2 с входом вычитателя 3, блок веса 4, корректор 5, выход которого связан с пере ключателем 6 через блок веса 4, вычи- татель 3 и коммутатор 7, а вход - с вы ходом датчика 1, блок управления 8, соединенный первым выходом с входом блока веса 4 и вычитателя 3, а вторым с входом инвертора 9, триггера 1О и схемы совпадения 2, схему ИЛИ 11, вь ход которой связан с исполнительным механизмом 12 через переключатель 6, триггер 1О, вторую схему совпадения 13 и блок индикации 14, при этом выход инвертора 9 соединен с входами схемы ИЛИ 11 и второй схемой совпадения 13, а выход корректора 5 связан с вторым входом блока индикации 14. Устройство работает следующим обра зом. От датчика 1 на вход схемы совпадения 2 поступает сигнал, частота кото рого пропорциональна весу бурового инс румента. На второй вход схемы совпаде ния 2 от блока управления 8 подаются импульсы калиброванной длительности (временные ворота). Выбор режима ра боты устройства Спуск или Подьем осуществляется оператором с помощью переключателя 6. После выбора режима работы буровой снаряд приподнимается над забоем и по команде оператора в блок веса 4 с датчика 1 через схему совпадения 2 вносится информация о пй ном весе бурового снаряда. По окончании временных ворот бло управления 8 переносит информацию об исходном весе с блок,л веса 4 в вычита 74 3„ В течение следующего импульа временных ворот из величины исходного веса, занесенной в вычитатель 3, вычитается информация о текущем весе бурового снаряда, поступающая на вход вычитателя от датчика 1 через схему совпадения 2. По- окончании временных ворот из вычитателя 3 выводится информация о величине разности между исходным и текущим весом бурового снаряда и в него вновь вводится информация с блока веса 4 по команде с блока управления 8 об исходном весе. Далее цикл повторяется. Величина допустимого значения разности исходного и текущего веса задается коммутатором 7 путем подключения переключателя 6 к младщему разряду вычитателя 3, который соответствует контрольной точке (границе) допустимого значения величины отклонения исходного и текущего веса. Величина разности исходного веса забойного снаряда и текущего веса всегда будет находиться в младщих .разрядах вычитателя 3. При подьеме в случае появления затяжки, вычитатепь проходит нулевое значение (текущий вес превыщает исходный), а при спуске - нет. Допустим, ведут подъем бурового снаряда (переключатель 6 находится в положении Подъем ). Передним фронтом импульса временных ворот, поступающего с блока управления 8, триггер 1О устанавливается в нулевое состояние. Если в процессе подъема бурового снаргяда его текущий вес превышает исходный и разность между ними превьш1ает допустимое значение, установленное оператором с помощью коммутатора 7, то на счетный вход триггера Юс коммутатора 7 через переключатель 6 поступает импульс и устанавливает триггер 1О в единичное состояние. По окончаниии временных ворот открывается схема совпадения 13 сигналом, поступающим с инвертора 9, и аварийный сигнал с триггера 10 через схему совпадения 13 направляется на блок индикации 14 и исполнительный механизм 12. При исчезновении предаварийной ситуации на счетный вход триггера Ю не поступает импульс с коммутатора 7, триггер 1О остается в нулевом состоянии: аварийный сигнал отсутствует. При спуске бурового, снаряда переключатель 6 устанавливается в положение Спуск. Передним фронтом импульса временных ворот триггер Ю устанавливается в нулевое состояние. Если в процессе спуска теку- щий вес бурового снаряда оказывается меньше исходного на величину, заданную оператором с помоилэю коммутатора 7, т.е. величина допустимого ЗЕШчения раэности текущего и исходного веса будет превышена, то с коммутатора 7 на счет ный вход триггера 10 через схему ИЛИ И и переключатель 6 не поступает импульс, т.е. триггер 1О остается в ну- левом состоянии. По окончании временных ворот задним фронтом импульса, поступающего с блока управления 8 через инвертор 9, схему ИЛИ 11 и переключатель 6 триггер 1О устанавливает- ся в единичное состояние и вьщает аварийный сигнал через схему совпадения 13 на блок индикации 14 и исполнитель ный механизм 12. В том случае, когда величина разнос ти исходного и текущего веса не превышает допустимого значения, с коммутаГора 7 через схему ИЛИ 11 и переключатель 6 на счетный аход триггера Ю поступает импульс и устанавливает триг гер 1О в единичное состояние. По окон- чании временных ворот блок управления 8 через инвертор 9, схему ИЛИ 11 и переключатель 6 вновь устанавливает триггер 1О в нулевое состояние и авари ный сигнал не поступает через схему совпадения 13 на блок индикации 14 и исполнительный механизм 12. Схема совпадения 13 предназначена для исключения ложного срабатьшания блока индикации 14 и исполнительного механизма 12 в т ечение временных ворот . Корректор 5 служит для корректировки исходного веса в процессе спускоподъемных операций и блокировки блока индикации 14, а также исполнительного механизма 12 при полной разгрузке талевой системы. При постановке бурово колонны на элеватор (это происходит каждый раз перед отвинчиванием или на- ворачиванием очередной свечи колонны бурильных труб) сигнал с датчика 1 рез ко изменяется и становится ниже заданного в корректоре 5 значения. При этом корректор 5 выдает сигнал на блок индикации 14 и блок веса 4. Этим сигналом блокируется блок индикации 14 и исполнительный механизм 12, а в блоке веса 4 осуществляется корректировка исходного веса, ранее записанного в него, на величину веса отвинченной или навинченной свечи колонны бурильных труб. Знак корректировки определяется режи- iVijiVi работы устройства: при спуске колонны бурильных труб исходный вес увеличиваегся, а при подъеме - уменьшается. Как топько колонна бурильных труб снимается с элеватора, соответственно снимается запрет с блока индикации 14 и через него с исполнительного механизма 12. Описываемое устройство предупреждения при-хватов бурового инструмента обеспечивает предупреждение прихватцв как при подъеме,так и при спуске бурового снаряда, и повьшхает точность определения допустимых значений веса на крюке: что позволяет повысить скорость подье- ма и спуска бурильного инструмента, Формула изобретения Устройство предупреждения прихватов бурового инструмента содержащее датчик веса бурового инструмента, соединен- дый с первым аходом блока веса через корректор, а со вторым его входом через первую схему совпадения, блок управления, первый выход которого соединен с третьим входом блока веса, а вторрй - со вторым аходом схемы совпадения, блок индикации, выход которого соединен с аходсил исполнительного механизма, а второй вход - с -выходом корректора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения анализа предаварий- ных ситуаций как при подъеме, так и при спуске бурового инструмента и повьщ1ения точности определе ля допустимых значений его веса, устройство снабжено вычитателем, переключателем, коммутатором, инвертором, триггером, схемой ИЛИ и второй схемой совпадения, при этом первый выход блока управления соединен с перзым входом переключателя через вычитатель и коммутатор, а также с нулевым входом триггера непосредственно и аходами схемы ИЛИ и второй схемы совпадения через инвертор, причем выход схемы совпадения соединен с вторым входом вычитателя, выход схемы ИЛИ соединен с блоком индикации через переключатель, триггер и вторую схему совпадения, второй аход схемы ИЛИ связан с выходом переключателя, а выход блока веса соединен с третьим входом вычитатоля. Источники информации, принятые во внимание при экспс)тиое 1. Авторское свидетельство CCCF 9 544746, кл. Е 21 В 23/00, 1976.

U

спуск

/Jodieii