Устройство для измерения глубины скважины Советский патент 1981 года по МПК E21B47/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И314ЕРЕНИЯ. ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ

I

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к устройствам контроля процессов бурения нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство измерения проходки скважины, состоящее из датчика подачи инструмента, установленного на кронблоке, счетчиков импульсов, блока логики. Измерение проходки ,в этом устройстве основано на измерений перемещения верхнего конца бурильных труб, т,е, на измерении подачи Til.

Одрако данное устройство не обеспечивает контроль положения доло- . та во время спуско-подъемных операций, который приобретает первострпенное значение при ликвидации аварий, вызванных поломками инструмента. Кроме того, устройство имеет низкую точность измерения глубины забоя из-за отключения датчиков на

время спуско-подъемных операций и наращивания инструмента.

Известно также устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее датчик оборотов лебедки, датчик веса на крюке, блок логики, блок счетчиков и блок коррекции, контролирующее перемещение инструмента по количеству оборотов барабана лебедки с компен10сацией погрешностей, возникающих при смене слоев каната 2.

Недостатком этого устройства является низкая точность контроля положения долота в скважине и глубины

15 забоя ввиду изменчивости характера навивки талевого каната на барабан лебедки.

Наиболее близким по-технической, сущности к предлагаемому является

20 устройство для измерения глубины скважины и положения долота, содержащее датчик положения талевого блока, датчик веса на крюке, устройство направления движения.,- бурильного инструмента, схемы совпадения, счетчик импульсов Над забоем, счетчик импульсов Забой, схему НЕ и индикатор. Принцип измерения в известном уст ройстве основан на подсчете количества импульсов от датчика подачи инструмента, приводимого в действие медленно вращающимся шкивом кронблока. Основным управляющим сигналом, разрешающим подсчет этого количества импульсов, т.е. величины перемещения инструмента, является наличие веса инструмента, контролируемое датчиком веса на крюке 3. Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, вызванная тем, что во время разгона и тор 1ожения буровой лебедки при спу ке и подъеме инструмента натяжение талевого каната уменьшается, что при водит к кратковременному исчезновению сигнала датчика веса на крюке в результате чего возникает случайная погрешность измерения величины перемещения талевого блока. Цель изобретения - повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены блок коррекции погрешности, содержащий после довательно соединенные датчик наличия движения инструмента, схему ИЛИтриггер и первую схему совпадения, и компаратор, связанный с триггером и схемой ИЛИ-НЕ, при этом датчик веса на крюке подключен к компаратору а датчик положения талевого блока по ключен к первой схеме совпадения, с диненной с блоком направления движения бурильного инструмента, причем последний связан со счетчиком импуль сов Над забоем, второй и третьей схемами совпадения, а счетчик импул сов Над забоем подключен через по следовательно соединенные индикатор и схему НЕ ко второй схеме совпадения, непосредственно связанной со. счетчиком импульсов Над забоем пр этом- третья схема совпадения подклю чена к схеме НЕ и счетчику импульсо //г, с II На чертеже представлена блок-схе предлагаемого устройства. Устройство для измерения глубины скважины и положения бурильного инструмента над забоем содержит датчи положения талевого блока 1, датчик веса на крюке 2, блок коррекции погрешности 3, возникающей в динамических режимах работы буровой лебедки, состоящий из компаратора 4, датчика наличия движения инструмента 5, схемы совпадения 6, блока памяти в виде установочного триггера 7. и схемы ИЛИ-НЕ 8, блок направления движения бурильного инструмента 9, схему совпадения 10 и 11,счетчик импульсов Над забоем 12,схему НЕ 13, индикатор Нуль 14, счетчик импульсов Забой 15. Датчики 1 и 2 подключены к соответствующим входам блока коррекции 3, выход которого соединен с устройст вом 9, при этом датчик веса 2 через компаратор 4 подключен к первым вхйдам триггера 7 и схемы 8, другой вход которой соединен с датчиком наличия движения 5. Выход схемы 8 соединен с другим входом триггера 7, а его выход соединен с - одним входом схемы совпадения 6, к другому входу которой подключен датчик импульсов положения 1. Выход схемы 6 соединен со входом устройства 9, первый выход которого Вниз соединен с одними входами схем 10s 1 3. другой выход Вверх соединен с входом Вычитание счетчика 12, выход которого через индикатбр 14 подключен к другому входу схемы 1 и через схему 13 к другому входу схемы 10. Выход схемы 10 соединен с входом Суммирование счетчика Над забоем 12, а выход схемы 11 соединен с входом счетчика Забой 15. Устройство работает следующим образом. Во время движения инструмента датчик 1 выдает импульсы, количество которых пропорционально величине перемещения талевого блока и которые через блок коррекции 3 .поступают в: устройство направления движения 9. Устройство 9 учитывает направление движения инструмента и распределяет входную последовательность импульсов на две выходные: отвечающие движению инструмента вниз или вверх. Реверсивный счетчик 12 следит за глубиной погружения долота в скважину. При достижении инстрзгментом забоя счетчик 12 приходит в нулевое состояние, в результате чего выходной сигнал индикатора Нуль 14 открывает схему 1 1 и последовательность импульсов с выхода Вниз устройства 9. поступает на счетный вход счетчика Забой 15. При отрыве долота от забоя или подъ еме инструмента, последовательность импульсов с выхода Вверх устройства 9 поступает на вход Вычитание счетчика 12, который указывает на п ложение долота Над забоем. Одновр менно индикатор Нуль 14 закрывает схему 11 и через элемент НЕ 13 откры вает схему 10, которая подключает выходную шину Вниз устройства 9 н вход Сложение счетчика 12. Импулв сы, появляющиеся -на этой шине при движении инструмента вниз учитываются реверсивным счетчиком 12 до дости жения им нулевого состояния, т.е. до момента касания долотом забоя. В этет момент индикатор 14 закрывает схему 10 и открывает схему 11, в результате чего счетчик 15 учитывает величину последующего углубления скважины. Вышеуказанные измерения перемещений бурильного инструмента вомож-, ны при наличии разрешающего сигнала на выходе схемы совпадения 6 блока 3 Схема 6 блока коррекции 3 открывается выходным напряжением триггера 7, состояние которого определяется наличием или отсутствием сигнал на выходе датчика веса на крюке 2, управляющего компаратором 4, и сигнала датчика наличия движения инструмента 5. В исходном положении трип-ер 7 всегда находится в состоянии, при котором схема 6 закрыта. Если вес на крюке при спуске инструмента достигнет большего значения уставки компаратора 4, то триггер 7 опрокидывается, открывает схему 6, и импульсы от датчика 1 поступают на подсчет и индикацию счетчиками 12 и 15. При резких ускорениях и замедлениях бурильного инструмента в процессе спуска или подъема, когда крат ковременно пропадает сигнал датчика веса 2, триггер 7 не изменяет своего состояния, и счетчик импульсов от да чика 1 продолжается. Триггер 7 опрокидьтается и закрывает схему 6 только тогда, когда отсутствуют выходные сигнаТты датчиков 2 и 5 ( бурильный инструмент поставлен.на ротор). При перемещениях пустого крюка уровень выходного сигнала датчика веса 2 мен ше установки компаратора 4, что исключает ложный подсчет импульсов. Тр гер 7 опрокидывается и открывает схе му 6, что обеспечивает возможность возобновления счета импульсов в случае появления сигнала на вькоде датчика 2 превьш1ающего уставку компаратора 4. Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения глубины скважины и положения бурильного инструмента над забоем во время бурения путем исключения погрешностей, возникающих в динамических режимах работы буровой лебедки, что приобретает первостепенное значение, особенно, при бурении наклонно направленных скважин. Макетный образец предлагаемого устройства испытан на действующей буровой установке. Применение блока коррекции погрешности в данном уст-ройстве позволило уменьшить погреш- . ность измерения с 2% до 0,05%. При спуске инструмента в скважину во время спуска каждой свечи, как показали измерения, крюк проходит примерно 0,7 м в режиме свободного падения, когда отсутствует сигнал датчика веса. Таким образом, устройство, работающее без предлагаемого корректора не учитывает 0,7 м на каждой свече, длина которой составляет 38-40 м. Точность измерения длины бурильного инструмента, опущенного в скважину, устройством, содержащим предлагаемый корректор, исключает эту погрешность, а погрешность предлагаемого устройства определяется только точностью выполнения мерного ролика, троса, стабильностью его натяжения и ошибкой дискретности. Предлагаемое устройство может найти .щирокое применение в оснащении бурящихся нефтяных и газовых скважин как в отдельности, так и в системах сбора и обработки технолр- . гической информации. Формула изобретения Устройство для измерения глубины скважины, содержащее датчик положеия талевого блока, датчик веса на оюке, блок направления движения буильного инструмента, схемы совпадеия, счетчик импульсов, Над забом, счетчик импульсов Забой, схеу НЕ и индикатор, отличащееся тем, что, с целью повыения точности измерения., оно снабено блоком коррекции погрешности.

содержащим последовательно соединенные датчик наличия движения инструмента, схему ИЛИ-НЕ, триггер и первую схему совпадения, и компаратором, связанным с триггером и схемой ИЛИ-НЕ, при этом датчик веса на крюке подключен к компаратору, а датчик положения талевого блока подключен к первой схеме, совпадения, соединенной с блоком направления движения . бурильного инструмента, причем последний связан со счетчиком импульсов Над забоем, второй и третьей ;схемами совпадения, а счетчик импульсов Над забоем подключен через последовательно соединенные индикатор и схему НЕ ко второй схеме совпадения, непосредственно связанного со счетчиком импульсов Над забоем, при этом третья схема совпадения подключена к схеме НЕ и счетчику импульсов Забой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Г