Устройство для изменения механической скорости проходки скважин Советский патент 1980 года по МПК E21B45/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ ПРОХОДКИ СКВАЖИН

1

Изобретение относится к устройствам автоматики и информационно-измерительной техники и может быть использовано для оперативного управления процессом бурения нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для измерения механической скорости, измеряющее усредненную механическую скорость проходки, содержащее преобразователи приращения прохоД ки и приращения времени бурения, блок управления и индикатор скорости, в котором измерение механической скорости проходки осуществляется по перемещению верхнего конца бурового инструмента при дискретизации проходки с равными интервалами времени. Блок управления каждый раз переводит преобразователь приращения проходки в исходное (нулевое) состояние через равные интервалы времени At. Так как ДТ const, то механическая скорость проходки пропорциональна сигналу на выходе преобразователя приращения проходки, соединенного с индикатором скорости 1.

Известно устройство для измерения механической скорости проходки скважин, содержащее исполнительный механизм подачи, блок деления, ко входам которого подключены последовательно соединенные преобразователь приращения проходки-и вентиль, преобразователь приращения времени бурения и вентиль; блок управления, выходы которого подключены к вентилям и преобразователям приращения проходки и времени бурения; индикатор скорости, подсоединенный к выходу блока деления, реализующее принцип измерения, при котором ДН const 2.

В начале осередного цикла измерения

10 блок управления устанавливает в нулевое состояние преобразователь приращения проходки и запускает генератор импульсов. При достижении проходкой заданного значения ДН преобразователь приращения проходки отключает выход генератора импульсов от блока деления. Блок деления производит вычисление механической скорости проходки согласно формуле

V К-ДН/N,

20

где К - коэффициент, обусловленный конструкцией преобразователя приращения проходки и частотой генератора; N - число импульсов. Существенным недостатком этих устройств является наличие систематической погрешности измерения механической скорости проходки скважины, которая возникает вследствие дискретного характера перемещения верхнего конца колонны бурильных труб в процессе углубления ствола скважины. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения механической скорости проходки скважины от дискретизации проходки. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком определения момента подачи бурового инструмента, вход которого соединен с исполнительным механизмом подачи, а выход - со входом блока .управления. Блок определения момента подачи доло та представляет собой последовательную цепь из датчика положения ручки тормоза буровой лебедки, дифференциального детектора, усилителя-ограничителя и делителя частоты. Вход датчика положения соединен с ручкой бурового тормоза, а вь1ход делителя частоты - с входом блока управления. Иа фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 и 3 -графики изменения во времени осевой нагрузки на долото и подачи бурового инструмента; на фиг. 4 - графики зависимости относительной погрешности от величины шага дискретизации проходки. Устройство содержит делительный блок 1 служащий для вычисления средней механической скорости проходки по алгоритму V АН/йТ, . на вход которого через вентили 2 и 3 подаются сигналы от преобразователей 4 и 5 приращения проходки и приращения времени бурения соответственно. Нулевое состояние преобразователей 4 и 5 в начале каждого цикла измерений обеспечивается блоком управления 6, выходы которого подключены к преобразователям 4 и 5. Работой вентилей 2 и 3 управляет блок управления б, на вход которого подаются сигналы от блока 7 шределения момента подачи бурового инст румента, состоящего из датчика положения ручки тормоза буровой лебедки 8 через после-. довательцую цепь: дифференциальный детектор 9, усилитель-ограничитель 10 и делитель частоты 11. Значение механической скорости проходки индицируется на индикаторе 12; В момент очередной подачи бурового инструмента датчик положения ручки тормоза буровой лебедки 8. вырабатывает сигна;| постоянной амплитуды, который поступае1 на вход дифференциального детектора 9/ В моменты очередных подач дифференциальный детектор вырабатывает импульсы одной полярности, которые усиливаются и ограничиваются по максимальному значению усилителем-ограничителем 10. Делитель частоты 11 дает возможность регулировать частоту получения отсчетов через некоторое число импульсов, определяемое коэффициентом деления делителя частоты. Из блока управления 6 поступает сигнал на отпирание вентилей 2 и 3. Открытые вентили 2 и 3 пропускают сигналы от преобразовате- . лей 4 и 5 на блок деления 1, где осуществ ляется операция деления сигнала, пропор ционального приращению проходки, на сиг нал, пропорциональный приращению време ни бурения. В результате деления на индикаторе скорости 12 индуцируется значение скорости проходки. После окончания операции деления вентили 2 и 3 запираются, блок управления 6 переводит в нулевое состоя5, и начинается ние преобразователи 4 и очередной цикл измерений, Использование устройства позволяет уменьшить погрешность измерения механической скорости проходки и уменьшить информационные потери, что позволяет использовать его для оперативного управления процессом бурения нефтяных и газовых скважин. Формула изобретения Устройство для измерения механической скорости проходки скважин, содержащее исполнительный механизм подачи, преобразователи приращения проходки и времени бурения, входы которых подключены к выходам блока управления, а выходы через соединенные с другими выходами блока управления вентили подключены к блоку деления, соединенного с индикатором скорости, отличающееся тем, что с целью уменьшения погрешности проходки скважин от дискретизации, оно снабжено блоком определения момента подачи бурового инструмента, . вход которого соединен с исполнительным механизмом подачи, а выход - с входом блока управления. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3504370, кл. 73-151.3, опублик. 1971. 2. Кукурудз И. П. и др. Цифровой прибор для. измерения механической скорости бурения, условного износа и интенсивности изнашивания долота. Сб. «Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений.Вып. 9, Изд. Львовского университета /Тьвов, 1972, с. 93-95 (прототип).Фиг. 1

IF

Фиг. 2