Устройство для измерения скоростибуРЕНия Советский патент 1981 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к созданию устройств для измерения скорости этого процесса. Сложность измереии-я механической скорости заключается в том, что, являясь показателем стохастического процесса - бурения, она носит слу чайный характер. Будучи связанной со скоростью перемещения верхнего .конца колонны, скорость бурения опре деляется формулой А.И. Дряхлова V.,-c. dt скорость бypeнияj скорость перемещения колонны нагрузка на долотцо; время; константа, зависящая от глубины скважины и типоразмера бурилbHiiix труб. , Задача сводится к определению математического ожидания по реализации Известно устройство,, в котором tkt выбирается в зависимости от скорости бурения, содержащее дещифратор с блоком управления, связанным с регистром результата. Выход дещифратора соединен со схемой совпадения кодов, воздействующий на схему управления и через нее на счетчик времени 0 Недостаток этого устройства, 10вк и остальных приборов, реализующих принцип V больщой интервал времени, когда отсутствует кон.троль за скоростью, что создает трудности при оптимизации бурения. В описанном устройстве это усугубляется тем, что интервалы имеют различную длительность. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором реализован метод скользящего среднего. Сущность его сводится к использованйю в ос реднении информации, получен ной за предьздущий период. Работа уст ройства происходит по формуле m(m-)Jf3±ir -А.-:&::i. (2) где m - число интервалов за время усреднения; У; усредненное значение скорости;. . Y- - измеренное (мгновенное значение скорости подачи. Устройство имеет импульсный датчи проходки, с которым поочередно связы ваются накопители. Через каждый такт накопители подключаются через собира тель-сумматор к регистру текущего среднего, а последний - к входу сумматора. Другой его вход связан с регистром предыдущего значения, в кото рый число Vj. попадает через регистр результата, и результат осреднения Индикатор подк- умножается на лючен. к выходу регистра результата через делитель на число ,Все цепи связаны через ключи, открытие которьк производится блоком управления 2. Недостатком указанного устройства является относительно низкая надежность, которая вызвана сложностью схемы. Цель изобретения - повьппение надежности, устройства за счет упрощени схеьв 1. Поставленная цель достигается тем что устройство, содержащее датчик проходки, сумматор, регистр результа та, счетчик, индикатор и блок управления снабжено инвертором, при этом датчик проходки подключен через последовательно соединенные счетчик и сумматор к регистру результата, выход которого подключен непосредственно к цифровому входу счетчика и со сдвигом вправо на два разряда ко входам инвертора и индикатора, а выход инвертора соединен со входом сумматора, причем блок управления подключен к управляющему йходу счетчика и входу Запись регистра результата. Йа чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства .для измерения скорости бурения. Устройство содержит импульсный датчик 1 проходки связанный со счетным входом счетчика 2, а выход пос.леднего связан с входом х сумматора 3.. Выход у сумматора соединен с входом регистра 4 результата, выполненного на двухступенчатых D триггерах. Выход У регистра А подключен непосредственно к цифровому входу счетчика 2 и со сдвигом вправо на два разряда к входу индикатора 5 и инвертора 6. Выход инвертора соединен с входом х сумматора 3. Блок 7 управления своими выходами связан с входом Запись регистра результата и управляющим входом счетчика. Устройство работает следующим образом. Усреднение интервала проходки за время , , соответствующее циклу работы блока управления, происходит по формуле .() где Vi - текущая усредненная скорость бурения; V.,- скорость бурения, полученная в результате предыдущего цикла усреднения; m - число, положенное в основание системы исчисления, реализованной в устройстве; V Ah/uT, где Т - время цикла усреднения; uli - интервал проходки, пробуренной за время д.г ЛТ /т . Например, в случае двоичной системы исчисления формула имеет вид наиболее простой реализации V VA) t 2 Реализация формулы (З) при системе исчисления с основанием производится следующим образом. Число с выхода регистра результата подается на вход индикатора со сдвигом вправо на один разряд, что соответствует делению его на m . Величина Y деленная на jn , .есть усредненная скорость бурения V , которая выдается оператору. Одновременно У подается на цифровой вход счетчика. Сигналом с блока управления происходит обнуление счетчика и запись в него числа . Ya П1 Vfc В течение времени &t. в счетчике 2 происходит накопление суммы I х/ mYt- V (б) которая поступает на вход Xj сумматора. Одновременно на другом входе сумматора Xgi находится инвертированная величина V . При этом на выходе Y имеем Y (m--i)Yt,, Через новый интервал At сигналом с блока управления производится запись в первую ступень регистра. При исчез новении сигнала Запись Y переписывается во вторую ступень и появляется на выходе регистра. Попадая со сдвигом на вход индикатора, он делится на пл и согласно формуле (,3) соответсвует V. При прекращении действия сигнала на входе Запись он сразу появляется на другом выходе блока управления, вызывая запись величины m V в счетчик 2, и далее цикл .повторяется. Выходные импульсы проходки следуют через интервалы ЛЬ . Их нужно выбирать таким образом, чтобы накопленная за it сумма йЪ соответствовал скорости в желательной системе исчис ления в м/ч. Эффективность предлагаемого устройства заключается в увеличении надежности. Если известное устройство, состоящее из 21 укрупненного элемента, безотказно работает в течение 10000 ч, т.е. , 0,99748, то в предагаемом устройстве, содержащем 7 аналогичных элементов ,99928. Надежность увеличивается, так как она определяется числом соединений, в том числе паек, а с уменьшением числа элементов число соединений резко уменьшается. Формула изобретения Устройство для измерения скорости бурения, содержащее датчик проходки, сумматор, регистр результата, счетчик , индикатор и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности, оно снабжено инвертором, при этом датчик проходки подключен через последовательно соединенные счетчик и сумматор к регистру результата, выход которого подключен непосредственно к цифровому входу счетчика и со сдвигом вправо на два разряда ко входам инвертора и индикатора, а выход инвертора соединен со входом сумматора, причем блок управления подключен к управляющему входу счетчика и входу . Запись регистра результата. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 471423, кл. Е 21 В 45/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 542821 кл. Е 21 Б 45/00, 1975 прототип).