Устройство для измерения механической скорости бурения Советский патент 1981 года по МПК E21B45/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ БУРЕНИЯ

1

Изобретение относится к контролю и измерению параметров бурения на буровых установках нефтяной и газовой промьошленности.

Известно устройство для измерения механической скорости бурения, состоящее из датчика подачи, регистра подачи, блока управления и логических вентилей 1. ..

Недостатками указанного устройства являются большая погрешность измерений, вызванная выбором интервала усреднения, не исключающего время периодического расхаживания инструмента, которое определяется технологией проводки скважин, а также, отсутствие контроля факта за tjesepHO, снятой информацией.

Наиболее близким к предлагаемому. по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения механической скорости бурения, содержащее датчик подачи буро- вого инструмента, датчик времени и вторичную аппаратуру обработки информации 2 .

Недостатками известного устройст ва являются низкая надежность из-за наличия элементов, реализующих операцию деления пути на время, низкая точность измерения, обусловленная ручным включением устройства после осуществления бурильщиком расхаживания инструмента.

Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается

10 тем, что в устройство, содержащее датчик подачи бурового, инструмента, датчик времени, счетчик импульсов, счетчик времени, схему совпадения и триггер, введены датчик осевой наг15рузки на долото, регистр индикации, компаратор и элемент задержки, при этом выход датчика осевой нагрузки на долото-подключен ко входу компаратора, выход которого подключен к

20 одним входам схем совпадения , другие входы которых соответственно соединены с датчиком подачи бурового инструмента и датчиком времени, причем выход первой схемы совпадения соединен

25 со входом счетчика импульсов, к выходам которого подключен регистр индикации, а выход второй схемы совпадения через счетчик времени соединен с входом триггера, один из выходов которого соединен с разрешающим вхо30дом регистра индикации, другой выход триггера через элемент задержки соединен с шинами установки в нулевое состояние счетчика импульсов, тригге ра и счетчика времени. На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения механиче кой скорости бурения. Устройство содержит датчик 1 пода чи бурового инструмента, датчик 2 осевой нагрузки на долото, компарато 3, датчик 4 времени, схемы 5 и 6 сов падения, счетчик 7 импульсов, регист 8 индикации, счетчик 9 времени, триг гер 10 и элемент 11 задержки. Датчик осевой нагрузки на долото через компаратор 3 подключен к входа схем 5 и 6 совпадений. К другим входам схемы 5 совпадения подключен дат чик 1 подачи бурового инструмента, а схемы 6 совпадения - датчик 4 времени. Выход схемы 5 соединен с выхо- дом счетчика 7 импульсов, выходы которого подключены к регистру 8 индикации, а выход схемы 6 через счетчик времени - с входом триггера 10, один из выходов которого подключен к разрёшакяцему входу регистра 8 индикации Другой выход триггера 10 через элемент 11 задержки соединен с шинами установки в нулевое состояние счетчи ка 7 импульсов, триггера 10 и счетчика 9 времени. В основу функционирования предлагаемого устройства заложен метод измерения механической скорости бурени в соответствии с уравнением ЛП гдедп - интервал подачи бурового инструмента; ЛТ - время интервала усреднения. ДП S П.- , 6Т t t,-, где П: - элементарная величина подачи инструмента, t - дискрета времени контакта долота с забоем. Устройство работает следующим образом. , В процессе углубления скважины контролируется перемещение бурового инструмента датчиком 1, в результате его на выходе возникает последовательность электрических импульсов, каждого пропорционален углуб лению инструмента на величину . Эти импульсы накапливаются в счетчике 7 импульсов при условии наличия контакта долота с забоем, т. е. когда осевая нагрузка на долото превышает значение установки компаратора 3, открывающего схемы 5 и 6 совпадения. При этом одновременно импульсы датчика 4 времени, соответствующие величине t , поступают в счетчик 9времени, контролирующий время выбранного интервала усреднения измерения механической скорости бурения Т. При достижении выбранного интерв ла уставки ДТ счетчика 9 времени выходной сигнал его запускает триггер 10, который дает разрешающий сигнал перезаписи информации со счетчика 7 импульсов в регистр 8 индикации. Информация в регистре 8 сохраняется и индицируется до наступления следующего цикла измерения. Одновременно выходным сигналом триггера 10 через элемент 11 задержки (время задержки на выполнение перезаписи информации ИЗ счетчика 7 в регистр 8) счетчик 7 импульсов, счетчик 9 времени и триггер 10 устанавливаются в нулевое состояние, т. е. состояние готовности для следующего цикла измерения. В момент отрыва долота от забоя, что сопровождается- снятием осевой нагрузки на долото и уменьшением выходного сигнала датчика 2 ниже уставки компаратора 3, схемы 5 и 6 совпадения закрываются, а информация, накопленная счетчиком 7 и .записанная в регистр 8 индикации, сохраняется. При возникновении осевой нагрузки, воспринимаемой датчиком 2, т. е. при возобновлении контакта долота с забоем, устройство продолжает работу в порядке, описанном выше. Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения благодаря его математическому функционированию и получению резуль|Татов измерений без потерь информации; повысить надежность работы за ;чет применения ограниченного количества элементов, в частности исключения элементов, реализующих операцию деления пути на время, и возможности получения прямого отсчета результатов измерений; производить измерение механической скорости бурения с использованием широкого диапазона уставок времени усреднения ЛТ. Предлагаемое устройство может быть использовано для широкого получения точного механического каротажа в системах оперативной оптимизации режима бурения и позволяет сократить время проводки скважин. Оно может применяться как автономно, так, и в составе информационно-измерительных систем контроля режимов бурения. Формула изобретения Устройство для измерения механической скорости бурения, содержащее датчик подачи бурового инструмента, датчик времени, счетчик импульсов, счетчик времени, схему совпадения и триггер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы устройства, оно снабжено датчиком осевой нагрузки на долото, регистром индикации, компаратором и элементом задержки, при этом выход датчика осевой нагрузки на долото подключен ко вхо.ду компаратора, выход которого подключен к входам первой и второй схем совпадения другие входы которых соответственно соединены с датчиком подачи бурового инструмента и датчиком времени, причем выход первой схемы совпадения соединен со входом счетчика импульсов, к -выходам которого подключен регистр индикаций, а выход второй схемы совпадения через

счетчик времени соединен с входом триггера, один из выходов которого соединен с разрешающим входом регистра индикации, другой вЫход триггера через элемент задержки соединен с шинами установки в нулевое состояние счетчика импульсов, триггера и счётчика времени

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i

0 471422, кл. Е 21 В 45/00, 1973.

7

Ю