Устройство для измерения механической скорости бурения Советский патент 1982 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к контролю и нэме рению параметров бурения на буровых уста. йовках нефтяной и газовой промышленности.

Швестно устройство для измерения механической скорости бурения, состоящее из датчика подачи бурового инструмента, датчика временных интервалов, вычислительного блока 1.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения в начальных циклах съема информации после расхаживания инструмента, вызванная отсутствием автоматической р аботы устройства в цикле ведения измерений. Кроме того, субъективное включение устройства в рабочее состояние требует специальной сигнализации о ;наличии контакта долота с забоем.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения механической скорости бурения , содержащее датчик подачи бурового инструмен 1га и вычислительный блок, включающий датчик времени, счетчик импульсов, элемент задержки.

1счет 1ик времени, регистр индикации,компа{гатор и логические элементы.

Принцип измерения в известном устройстве связан на подсчете количества импульсов от датчика подачи бурового инструмента за OTCKpek4 ные интервалы усреднения, устанавливаемьп счетчиком времени в периоде работы долота на забое {2.

Недостатком известного устройства явля10ется значительная погрешность измерений при автоматическом управлении его работой в фун%кции от датчика осевой нагрузки на долото,, .так как при работе устройства в зоне минимальных уставок компаратора от датчика 5 бсевой нагрузки не исключается время на разбуривание ишама. Режим м симальных уставок не всегда оправдан, так как прн изменении режимов бурения, а именно осевой нагрузки на долото в меньшую сторону, уст20ройство не проводит измерений, т. е. возникают потери информации.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения влияния на norpciKHOCTb времени отсутствия контакта долота с -забоем. Указанная цель достигается тем, что устрой стпо снабжено блоком коррекции, состоящим и датчика йсса- инструмента, компаратора, двух схем совнадения, схемы НЕ, блоком направления движения инструмента, реверсивного счетчика, дешифратора О, при этом выход датч ка подачи инструмента подключен к одному входу первой схемы совпадения, другой выход последней через компаратор соединен с датчи ком веса инструмента, а выход первой схемы совпадения подключен к блоку направления движения инструмента, выход Вверх которог соединен с входом реверсивного счетчика Сложение, а выход его через дешифратор О соединен с входами схем совпадения вычислительного блока и через схему НЕ - с одним из входов. второй схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом Вниз блока направления движения инструмента, а выход ее подключен к входу Вычитание реверсивного счетчика. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения механической скорости бурения содержит блок 1 коррекции, состоящий из датчика 2 веса инструмента, компаратора 3, схемы 4 совпадения, блока 5направления движения, схемы 6 совпадения, реверсивного счетчика 7, схемы НЕ 8 и дешиф ратора О 9, датчик 10 подачи бурового инстру мента и вычислительный блок 11, состоящий из датчика 12 времени, схем 13 и 14 совпадения, счетчика 15 импульсов, счетчика 16 времени,, регистра 17 индикации, триггера 18 и злемента 19 задержки. ; Датчик 2 веса через компаратор 3 соединен с о ним из входов схемы 4 совпадения, другой . вход которой соединен с датчиком 10 подачи инструмента 4. Выход этой схемы соединен с блоком 5 направления движения, выход Вниз которого соединен с входами схем 6 и 13 совпадения, а выход Вверх - с входом Сложение реверсивного счетчика 7. Выход счетчика 7 через дешифратор О 9 соединен с одними из входов схем 13 и 14 совпадения и через схему 8 - с другим входом схемы 6совпадения, выход которой соединен с,входом Вычитание счетчика 7. Выход схемы 13 соединен с входом счетчика 15 импульсов, выходы которого подключены к регистру 17 индикации. Дру1да вход схемы 14 совпадения соединен с датчиком 12 времени, а ее выход через счетчик времени 16 соединен с входом тригге- 55 ра 18, один из выходов которого подключен к разрешающему входу регистра 17 индикации. Другой выход триггера 18 через элемент 19 9 4 задержки соединен с иганами установки в нулевое состояние счетчика 16 времени, гриттера 18 и счетчика 15 импульсов. Принцип, действия предлагаемого устройства основан на подсчете количества импульсов от датчика подачи при углублении скважины за выбранный интервал усреднения, исключающий время отсутствия контакта долота с забоем. Устройство работает следующим образом. При ведении процесса бурения датчик 10 подачи бурового инструмента выдает импульсы, количество которых пропорционально величине углубления скважины. Эти импульсы через схему 4 совпадения поступают в блок 5 направления движения, который разделяет их на две выходные последовательности, отвечающие движению инструмента Вверх и Вниз. Схема 4 управляется от датчика 2 веса инструмента посредством компаратора 3 с регулируемой уставкой распознавания полного веса инструмента от веса крюка или одной свечи. Что исключает возможность ложной работы устройства при нарапдавании инструмента. В начальной стадии процесса углубления скважины реверсивный счетчик 7 устанавливается в нулевое состояние и последовательность имаз льсов с выхода Вниз блока 9 направления движения не поступает на вход Вычитание счетчика 7, так как схема 6 совпадения закрыта дешифратором состояния О реверсивного счетчика 7 через схему 8. Таким образом, счетчик 7 все время в процессе углубления находится в нулевом состоянии. При зтом схемы 13 и 14 совпадения открыты тем же дешифратором 9 и счетчиком 15 ведется накопление импульсов, количество которых пропорционально углублению инструмента, а счетчиком 16 - импульсов выбранного времени усреднения. По истечении Bbi6pa ffloro интервала усреднения выходной сигнал счетчика 16 переключает триггер 18, который дает разрешение на перезапись информаг цин из счетчика 15 в регистр 17 индикации и через элемент 19 задержки (время на перезапись информадаи) устанавливает в нулевое состояние счетчики 15 и 16 и триггер 18, т. е. в состояние готовности следующего цикла измерения. Информация в регистре 17 индицируется постоянно и обновляется в каждом тщкле измерений. В цикле отрыва долота от забоя, т. е. при рзсха гавании инструмента или ри его наращивании, последовательность импульсов с выхода Вверх устройства 5 поступает на вход Сложение счетчика 7, где накапливается. тем самь1М определяя величину отрыва долота от забоя. При этом дешифратор 9 закрывает схемы 13 и 14 и через схему 6 открывает вход Вычкгание счетчика 7. .25 В последующей стадии paRori.i усгронсгва, г. е. при движении инструменга вниз, импульсы через открытую схему 6 поступают на вход Вычитание счетчика 7, в результате чего показания его пропорционально уменьшаются 5 и становятся равными нулю при касании йопотом забоя. Счетчик .7 находится в этом состоянии все время в процессе углубления инструмента, так как вход Вычитание, его закрыт дешифратором 9. Схемы 13 и 14 совпадения 10 открываются и повторяется цикл измерений. Применение устройства позволяет повысить точность измерений механической скорости бурения за счет автоматического исключения из времени усреднения интервала времени, ко да отсутствует контакт долота с забоем, а также исключить возможность получения ошибочной информации и ликвидировать потери информации при расхаживании инструмента. Формула изобретения Устройство для измерения механической скорости бурения, содержашее датчик подачи бурового инструмента и вычислительный блок, отличающееся тем, тго, с целью повышения точности измерения, оно снабжено блоком коррекции, состоящим из датчика веса инсфумента, компаратора, двух схем совпадения, схемы НЕ, блоком направления движения инструмента, реверсивного счетчика, дешифратора О, при этом выход датчика подачи инструмента подключен к одному входу первой схемы совпадения, другой выход последней через компаратор соединен с датчиком веса инструмента, а выход первой схемы совпадения подключен к блоку направления движения инструмента, выход Вверх которого соединен с входом реверсивного счетчика Сложение, а выход его через дешифратор О соединен с входами .схем совпадения вычислительного блока и через схему НЕ - с одним из входов второй схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом Вниз блока направления движения инструмента, а выход ее подключен к входу Вычитание реверсивного счетчнка. Источники информацни, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 362130, кл. Е 21 В 45/00, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР W 876974, кл. Е 21 В 45/00, 1980.