Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения Советский патент 1981 года по МПК E21B47/04 

Указанная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее взаимосв-язанные блок логики, блок коррекции, блок счетчиков и -датчик оборотов лебедки, подключенный к блоку логики, снабжено блоком распознаванияхолостых ходрв талевой системы, выполненным в виде приемника, связанного с помощью антенны с генератором фиксирован.ной частоты, выход которого подключен к блоку логики. Приемник выполнен в виде резонанс ного усилителя, настроенного на фиксированную частоту генератора. Распознавание холостых ходов талевой системы пр проходящему через нее трку с ггомощью генератора фиксированной частоты и приемника с антенной позволит получить четкие сиг налы на разрешение отсчета, что дае возможность повысить надежность работы устройства, На фиг. 1 изображена схема установки устройствана буровой на фиг. 2 - схема устройства. Устройство содержит буровую вышк 1, кронблок 2, крюкоблок 3 с подвешенным квадратом 4 и буровым инст рументом 5, датчик оборотов лебедки 6, установленную вблизи роторного стола антенну 7. генератор 8 фиксированной частоты, одна выходная клем ма которого заземлена, а другая под ключена к корпусу буровой вышки у кронблока, приемник 9, подключенный к взаимосвязанным блокам логики 10, коррекции Ни счетчиков 12, В процессе бурения или спускноподъемных операций, когда крюкоблок 3 находится в контакте с буровым инструментом 5, находящимся в скважине, по цепи кронблок 2-крюкоблок 3-квадрат 4-буровой инструмент 5 пр текает переменный ток, источником которого является генератор 8 фикси рованной частоты. Тогда в контуре антенны 7 индуктируется ЭДС, котора поступает на вход приемника 9, усиливается и подается в блок 10 логики, где формируется сигнал на раз решение отсчета. Перемицение крюкоблока 3 при отсутствии контакта его с буровым инструментом считается холостым ходо 1, так как цепь генератора 8 фиксированной частоты разомкнута. В этом случае в контуре антенны 7 нав дение ЭДС, не произойдет if, следовательно, сигнал на разрешение отсчет в блок 10 логики не поступит. Таким образом, в предлагаемом ус ройстве осуществляется отличие рабочих ходов талевой системы от хо лостых . Устройство для измерения глубин скважины в процессе бурения (фиг.2) содержит датчик 13 оборотов лебеяки, приемник 14 с антенной, генератор 8 фиксированной частоты, подключенные к блоку 10 логики, состоящему из устройства 15 ручного ввода информации через распределитель 16 импульсов, подключенного к триггеру 17 управления реверсом и схеме ИЛИ 18, соединенной последовательно с узлом 19 задержки и ключом 20, на который воздействует селектор 21 максимальной длительности импульсов, дешифратора 22 нуля, взаимодействующего со схемами И 23 и 24; блок 12 счетчиков, взаимодействующий с блоками логики 10 и коррекции 11 и состоящий из реверсивного счетчика 25 Над забоем , связанного со счетчиком 26 Глубина забоя ; блок 11 коррекции, состоящий из реверсивного счетчика 27 витков каната, воздействующего через панель 28 набора хода на шифратор 29, который связан со схемами И 30. Эти схемы через схему ИЛИ 31 воздействуют на ключтриггер 32. Имеется также генератор 22 дробных импульсов, импульсы которого через ключ-триггер 32 поступают на счетчики 34 и 35 импульсов. Формирователь 36 импульсов связан со счетчиком 34 и другим формирователем 37 импульсов. Шифратор 38 связан со схемами ИЗО. Устройство работает следующим образом. Во время бурения сигналы датчика 13 оборотов лебедки поступают в блок 10 логики через устройство 15 ручного ввода информации на распределитель 16 импульсов. Последний распределяет импульсы датчика 13 оборотов лебедки по каналам вверх и вниз в зависимости от направления его вращения. Импульсы, поступающие с распределителя 16 На схему ИЛИ 18, являются счетными, а импульсы, поступающие на триггер 17 управления реверсом, преобразуются в сигналы, с помощью которых производится управление счетчиками устройства. Счетные импульсы проходят через схему ИЛИ 18f узел 19 задержки и поступают на ключ 20 и на счетный вход счетчика 27 витков каната. Ключ 20 пропускает импульсы только при наличии электрического контакта крюкоблока 3 с квадратом 4 или висящего на )коблоке квадрата 4 с колонной буровых труб 5 (фиг. 1). Счетчик 27 производит непрерывный счет витков каната. С этого счетчика поступают сигналы через панель 28 набора кода на шифратор 29. Шифратор 29 имеет пять выходов (по максимальному числу слоев каната на барабане лебедки}, В зависимости от тянущего номера слоя витков каната на соответствующем выходе шифратора 29 появляется сигнал, который поступает на соответствующую схему И 30 Пройдя ключ 20, счетные импульсы поступают на формирователь 36 импульсов блока 11 коррекции. Передние фронты сформированных импульсо производят сброс счетчиков 34 и че рез формирователь импульсов 37 счи тываются счетчиком 26, а задние фронты подключают генератор 33 дро ных импульсов через ключ-триггер 32 на счетные входы счетчиков 34 и 35. Накопление дробных импульсов генератора 33 на указанных счетчиках происходит до определенного числа п - rij, соответствующего номеру слоя витков каната на барабане лебедки. В момент, когда число импульсов на счетчике 34 соответствует Номеру слоя, на соответствующем выходе шифратора 39 тоже появляется сигнал При совпадении сигналов шифраторов 39 и 38 с соответствующей схемы И 30 через схему ИЛИ 31 на ключ-триггер 32 поступает разрешение на переключение ключ-триггер 32 прерыва ет подачу дробных импульсов с генератора 33 на вход счетчиков 34 и 3 С приходом последующего счетного им пульса происходит сброс счетчика 34 с последующим запуском счетчиков 34 и 35. Таким образом, на счетчике 35 происходит иакопление дробных- импул сов генератоЕ а 33 до величины целого с последунлцим суммированием его счетчиком 34 через формирюватель 36 импульсов. Этот импульс является ко рек тирующим. Суммирование счетных импульсов счетчиком 26 Глубина забоя возможно только при наличии разрешения которое поступает со схемы И 24 при совпадении сигналов с триггера 17 управления реверсом и с дешифратор 22 нуля. Дешифратор 22 нуля выдает сигнал при наличии контакта бурового сигнала с забоя (счетчик 25 пока зывает 00000), При нахождении инструмента над забоем совпадение происходит на схеме И 23 при движении инструмента вниз. случае счетчик переключается на вычитание При движении инструмента вверх управляющий сигнал триггера 17 управления реверсом переключает счетчик 25 на суммирование. Таким образом, при наличии контакта бурового инструмента с забоем счетные импульсы считываются счетчиком 26 Глубина забоя а при отсутствии контакта - счетчиком 25 Над забоем. Счетчик при этом сохраняет прежние показания. Отсчет показаний глубины скважины и положения инструмента относительно забоя скважины производится в метрах. . Триггер 17 управления реверсом производит переключение реверсивных счетчиков устройства на суммирование и/или вычитание при бурении и спуско-подъемных операциях. Количество дробных импульсов на один счетный определяется по формуле- -к. -длина одного витка ка- , ната в слое, м; -количество целых импульсов на один оборот датчика оборотов лебедки; К 1000 - цена одного целого импульса, мм. Длина одного витка каната,, намотанного на барабан лебедки типа У2-211, для первого и последующих слоев составляет: f, 2086,0 мм; 21/1,ОмМ; f, ,9 мм и т. д. Тогда количество дробных импульсов для первого и последующих слоев,соответственно п 43; nj 87; nj 131 и т. д. Устройство ручного ввода информации предназначено для первичной установки счетчиков 25, 26 и 27, Панель 28 набора кода служит для внесения поправок при применении различных типов лебедок и при изменении диаметра каната талевой системы. Снабжение устройства генератором фиксированной частоты и приемником с антенной позволит повысить надежность работы устройства. Это поможет ликвидировать сбои при измерении глубины скважины и знать точное положение долота относительно забоя. Так, если идет спуск инструмента, то буровик, боясь ударить инстру- . мент о забой скважины, в конусе спуска снижает скорость. При подъеме инструмента скорость подъема снижается из-за опасности подъема стола рютора, что может привести к несчастному случаю. Такгал образом, точное знание положения инструмента поможет предотвратить аварийную ситуацию, избежать несчастного случая и сократить время на проведение спуско-подъемных операций. Формула изобретения 1. Устройство для измерения глуины скважины в процессе бурения, одержащее взаимосвязанные блок огики, блок коррекции, блок счетчиов и датчик оборотов лебедки, подлюченный к блоку логики, о т л и ающееся тем, что, с целью овышения -точности, оно снабжено блоом распознавания холостых ходов таевой системы, выполненным в виде риемника, связанного с помощью аненны с генератором фиксированной

частоты, выход которого подключен к блоку логики.

2. Устройство по п. , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что приемник выполнен в виде резонансного усилителя, настроемногс на фиксированную частоту генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Куликовский Л. и Ушмаев В. Информационно-измерительные системы для управления процессом бурения, М., Ненра, 1972, с. 52,

2.Авторское свидетельство СССР 648722, кл. Е 21 В 47/04, 1975.