Устройство оптимизации спускоподъемных операций в бурении

(51 1 В 44/ ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ГОСУДАРС ПО ДЕА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССУ 116663, кл. Е 21 В 19/00, 1958Авторское свидетельство СССРВ 607944, кл. Е 21 В 19/00, 1972 54) УСТРОЙСТВО ОПТИМИЗАЦИИ СПУСКООДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ В БУРЕНИИ(57) Изобретение относится к областибурения скважин и позволяет повыситьнадежность работы буровой установкипутем исключения осложнений и аварийпри бурении высокопроницаемых пластов и в зоне аномально высокого плас.тового давления (АВПД). Для этогоустр-во снабжено блоками 6, 8, 11, 7соответственно вычисления длины ко-лонны, рациональной скорости спус(18) 7 с,с а руктивных п жины поступ нальные, Йгналы, пропорциошестой вход; Р -с- на восьмой ьмо ход 5 второго мультиплексора 31 или сигнала, пропорционального Ч,(выход 2), с выхода третьего мультиплексора 32.Задатчик 12 перехода на скорость спускоподъема в условиях АВПД (фиг.4) имеет вход, на который поступает сигнал с выхода блока б вычисления длины колонны, пропорциональный текущей длине колонны Ь ; он подается наКон 8первый вход компаратора 42, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 43 глубины "покрышки" зоны АВПД - 1. . Сигнал 1. , в процессе СПО изменяется в диапазоне 0 1, сЬ Компаратор 42 проверяет выполнение неравенства) ЬЬс)кь кол, мОкс кЬ Аьпв 1 при выполнении которого на его выходе устанавливается сигнал" 1", поступающий на первый вход триггера 44, последний устанавливается, и сигнал " 1" поступает на выход задатчика .12,что свидетельствует о внедрении скважины в зону "покрышки" пластов сАВПД нли разбуривании самих зон саномально высокими пластовыми давлениями. Если глубина скважины не достигала значения Ь , то на выходезадатчика 12 устанавливается сигнал"0". О выполнении условия (14) бурильщика информирует световым сигналом сигнализатор 17 опасных интервалов скважины, на второй вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 12.Сигнал с выхода задатчика 12 поступает также на второй вход блока 11 вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям, С учетом этого сигнала по совокупности сигналов на первом входе с блока 6 вычисления длины колонны, пропорциональному Ь на третьем - четырнадцаКОЛ 8том входах - с задатчиков 13, 14 и 15 соответственно, блоком 11 вычисляется допустимая скорость спускоподъема по гидродинамическим условиям, например, по условиям ограничения колебаний дифференциального давления на забое скважины и недопушения на этой основе проявлений и выбросов, уходов промывочной жидкостив пласты и гидроразрывов пластов.Многочисленными исследованиями установлена сильная зависимость возникающих в скважине гидродинамических давлений В Р от скорости выполнения СПО.Вычисление допустимой скорости подъема бурильного инструмента из скважины производится по формуле где 1 - эквивалентная длина УБТ,м,которая вычисляется по формуле 1 к - А ) " 1116)зкп пк ак 8 а кк11) - коэффициент перекрытия сеченияскважины, определяемый по формулеон оь0 с)- доверительный интервал определения дР, принимаемый в формуле (15),О= 0,14 МПа.Допустимая скорость спуска бурильного инструмента в скважину определяется по формуле Работа блока 11 вычисления допус имой скорости по гидродинамическим словиям основана ьа реализации заонов (15) и (18).На шестой - десятый входы блока 1 (фиг, 5) с задатчика 13 констаметров колонны и сква вход 1 1, - на девятыи вна десятый; сигналы Й, Р, Й, Й поступают на первый и второй входы шестого - девятого умножителя 53-56 1соответственно, на выходах последних формиуются сигналы, пропорциональ"1 2ные д, В, д, д . Сигнал й с выхода восьмого умножителя 55 поступает на первый вход второго элемента 58 вычитания, на второй инвертирующий вход которого поступает сигнал с 1 с выхода девятого умножителя 56, а сигнал й-й, снимаемый с выхода второго элемента 58 вычитания, подается на второй вход третьегоаделителя 62, на первом входе которого установлен сигнал П , снимаемый с выхода седьмого умножителя 54. Навыходе третьего делителя 62 формируется сигнал, пропорциональный у, получаемый по выражению (17), последний подается на первый вход четвер 5 того умножителя 51 и вход элемента бб возведения в степень, на выходе которого формируется сигнал у 5, подаваемый на второй вход второго умножителя 49. На первый - седьмой входы схемы 74 вычисления эквивалентной длины подаются сигналы, соответственно Й- с выхода шестого умножителяг53; Р - с выхода седьмого умножителя 54;- с выхода восьмого умно. - жителя 55, с 1 - с шестого блока 11;Р - с седьмого входа блока 11;с восьмого входа блока 11; 1- с девятого входа блока 11; Э в . с седьмого входа блока 11; Й 5 - с восьмого входа блока 11, 1. - с девятого входа блока 11, алгоритм функционирования схемы 74 вычисления эквивалентной длины (фиг. 6) описывается выражением (16). На первые входы элементов 75 и 76 вычитания с второго входа схемы 74 поступает сигнал Р , а на первые входы элементов 77 и 78 вычитания - с пятого входа - Р; на вторые инвертирующие входы элементов 75- 78 вычитания с первого, третьего,четвертого и шестого входов схемы 74 по 2 2 даются соответственно сигналы й у,д , Йи Й, так что на их выходах формируются сигналы, пропорциональные разностям Р -й , Р -й , Р-Й н, Р-Й з2соответственно, последние подаются: на первый вход первого делителя 79;второй вход первого делителя 79 и второй выход, схемы 74; первый вход второго делителя 80; второй вход второго делителя 80. На выходах делителя 79 и 80 формируются сигналы, пропорциональные (Р 2-Й)/(Р -Й) и2(Р-й)/(Р-й), подаваемые соответственно на первый и второй входы вто- рого умножителя 82 и первый вход первого умножителя 81, на второй вход которого подается сигнал 15 с седьмого входа схемы 74, На первый и второй входы третьего умножителя 83 пос тупают сигналы с выходов умножителей 82 и 81 соответственно.На выходе третьего умножителя 83 формируется сигнал, пропорциональный 1, в соответствии с (16), поступаю щий на первый выход схемы 74.Этот сигнал подается на второй вход сумматора 47 (фиг, 5), где суммируется с сигналом, поступающим с выхода ЦАП 46 на его первый вход, а также на первый вход третьего умно- жителя 50 - Ь, . Аналоговый сигнал Ь ,1 снимается с выхода ЦАП 46, на вход которого с выхода преобразо, вателя кода 45 поступает сигнал Ь21 в двоичном коде, получаемый из сигнала Ь, 2 , поступающего на первый вход блока 11 с выхода блока 6 вычисления длины колонны. Сигнал с выхода сумматора 47 Ь , + 1поступает на первый вход первого умножителя 48, на второй вход которого поступает сигнал 32,23 еО, 00555Т с выхода элемента 65 вычисления экспоненты, на вход которой подается сигнал, пропорциональный Т с пятого входа блока 11 с выхода задатчика 13 параметров промывочной жидкости, с которого на третий вход блока 11 поступает сигнал , а на четвертый вход - сигнал Я, которые подаются на вторые входы умножителей 50 и 5 1, соответственно. Сигнал с выхода первого умножителя 48 поступает на первый вход второго умножителя 49, на выходе которого формируется сйгнал, пропорциональный величине (Ь+Ц 00555 Т+ 1) у е, подаваемый на второй вход первого делителя 60, на первый вход которого подается сигнал, пропорциональный величине вР-Р, снимаемый с выхода третьего элемента 59 вычитания, на первый и второй входы последнего поступают сигналы с выхода первого мультиплексора 68, пропорцио= нальный дР, и сигнал д с задатчика 72 доверительного интервала соответственно. Сигнал с выхода первого делителя 60 подается на второй инвертирукиций вход первого элемента 57 вычитания, на первый вход которого подается сигнал с задатчика 73 уровня напряжения "1". На выходе первого элемента 57 вычитания сигнал пропорционален величине 32 у 23 Ь +1 .у 5,е 0,00555.ткоторый подается на вход элемента 67 логарифмирования. Сигнал с выхода элемента 67 логарифмирования, пропорциональный величине - 1,А/1,808, подается на первый вход второго делителя 61, на второй вход которого подается сигнал9 с выхода четвертого умножителя 5 1. С выхода второго21138855 делителя 61 сигнал, пропорциональный допустимой скорости подъема по формуле (15), поступает на первый выход блока 11.Сигнал с выхода третьего умножителя 50, пропорциональный 1ч , подается на первый вход пятого умножителя 52, на второй вход которого подается сигнал 0 в с второго вынхода схемы 74 вычисления эквивалентной длины, на выходе пятого умножителя 52 формируется сигнал, пропорциональный 33 (О -Й) 1ч , поступающий на второй вход четвертого делителя 63, на первьп вход которого постУпает сигнал ЬРр с выхоДа втоРого мультиплексора 69, Сигнал с выхода четвертого делителя 63, пропорциональный допустимой скорости спус ка по формуле (18), поступает на второй выход блока 11.С выхода задатчика 15 допустимых гидродинамических давлений (фиг. 1) на входы блока 11 (фиг. 5) поступают следующие сигналы: Ь Рд ПВ - на одиннадцатый вход, ь Р ,н - на двенадцатый вход, ЬРр в - на тринадцатый вход и ЬР р- на четырнадцатый вход, которые подаются соответственхо на второй и третий входы первого мультиплексора 68 и на второй и третий входы второго мультиплексора 69, работой которых управляет компаратор 70, сигнал с выхода которого подается на первые входы мультиплексоров 68 и 69. На первый вход компаратора 70 с задатчика 71 низкого уровня напряжения подается сигнал П=(1,2- -1,5) Пцр:, где Пць- напряжение "0",40 а на второй вход - сигнал П с второго входа блока 11 (с выхода задатчика 12 перехода на скорость спускоподъема в условиях АВПД), причем сигнал П равен либо П цо, либо Пцц, где П- напряжение "1". В первом случае П = 13 р сУ, и на выходе компаратора 70 устанавливается сигнал У во втором - на выходе компаратора 70 сигнал цчто приводит к появлению на выходах мультиплексоров 50 68 и 69 сигналов, пропорциональных следующим величинам. "во втором слуЬРП "1 П А 8 пв и ЬРс ЬРс АВл 2 в первом случае ь Р=ьР д и ьР = Ь 1,., Таким образом блок 11 авто матически переходит от вычисления допустимой скорости по гидродинамике в нормальных условиях проводки 0 22скважины к вычислению допустимой скорости С 110 в условиях вскрываемых или вскрытых зон АВПД.В процессе СПО на первый - шестой входы блока 9 ограничения скорости по технологическим условиям (фиг1 и 7) поступают с выходов соответственно блока 8 вычитания рациональной скорости с(ускоподъема, блока 11 вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям и задатчика 10 опасных интервалов скважины следующие сигналы: Чна первыйР, рацвход; Ч, р ц - на второй вход;Ч на третий вход; Ч а на четвертый вход; Ч, на пятый вход и Ч р о на шестой вход. При этом, в зависимости от направления процесса СПО - подъем или спуск на первый или второй вход блока 9 подается один изгналов Ч или Ч щф другои же обращается в "0", а сигналы,пропорциональные Ч, о и Ч имеют уровень, соответствующий максимально возможной скорости спускоподъема, равной 2,5 м/с, всегда, когда Ь не попадает во введенные в задатчик 10 опасные интервалы скважины. Если же текущая длина колонны попадает в один из заданных опасных интервалоцвто с первого и второго выходов задатчика 10 опасных интервалов скважины на пятый и шестой вход блока 9 выдаются сигналы, пропорциональные заданным скоростям подъема и спуска на этом интервале: Чи Чр,;одновременно появляется сигнал на третьем выходе задатчика 10, поступающий на первый вход сигнализатора 17 опасных интервалов скважины, что сопровождается световым и звуковым сигналами, последние снимаются после прохождения низом бурильной колонны опасного интервала скважины.Блок 9 (фиг. 7) производит анализ величин, поступающих на его входы допустимых по различным технологическим условиям скоростей и передает на свой выход минимальную из них, последняя является для данного момента СПО оптимальной скоростью, максимально возможной скоростью при действующей совокупности ограничений.Функцию оптимизации скорости подьема и спуска выполняют соответственно элемент 84 ограничения скорости подьема и элемент 85 ограничения скорости спуска (фиг. 7).В ходе подъема бурильной колонны на первый, третий входы элемента 84 поступают сигналы Ч,р ц, Ч. д иЧ соответственно. Сигнал Ч ,. подается с третьего входа блока 95 (с второго входа элемента .84) на первый вход первого компаратора 86 и второй вход первого мультиплексора 88, а сигнал Ч подается с пятого входа блока 9 (с третьего входа элемента 84) на второй вход первого компаратора 86 и третий вход первого мультиплексора 88, При ЧЧ п.оп на выходе первого компаратора 86 формируется сигнал 11 а при Ч, а с Чсигнал У , который подается на первый управляющий вход первого мультиплексора 88, вследствие чего на его выходе появляется сигнал, пропорциональный Чили Ч,. а, т.е. меньший из сравниваемых скоростей, который подается на первые входы второго компаратора 87 и второго мультиплексора 89 на второй вход второго компаратора 87 и третий вход второго мультиплексора 89 подается сигнал Чс первого входа блока 9 (первого входа элемента 84), Пусть, например с выхода перво 30 го мультиплексора 88 поступил сигнал Ч п,г.д, тогда на втором компараторе 87 сравниваются две величины - Чрц и Ч а . Выходной сигнал второго компаратора 87 подается на второй управляющий вход второго мультиплексора 89. Вторые компаратор 87 и мультиплексор 89 работают аналогично первым компаратору 86 и мультиплексору 88. На выходе второго мультиплексора 89 формируется сигнал, пропорциональный минимальной из сравниваемых скоростей, например Ч, а, который поступает на выход элемента 84 и первый выход блока 9 (выход 1.1): Чо, =Ч,с-а45В ходе спуска бурильной колонны аналогично работает элемент 85, сигнал Ч с оп с выхода последнего поступает на второй выход блока 9. В ходе спуска сигнал имеется только на вто ром выходе блока 9, а при подъеме только на первом выходе, - другой выход обнуляется,Сигнал, пропорциональный оптимальной скорости спускоподъема, по дается с выходов блока 9 ограничения скорости по технологическим условиям на второй и третий входы указателя 4 скорости талевого блока, напервый вход которого поступает сигнал с выхода датчика 2 скорости талевого блока, пропорциональный фактической скорости спускоподъема. Обескорости индицируются на указателе 4,что дает возможность бурильщику сравнивать их .и, воздействуя на органыуправления подъемной и тормозной систем установки, поддерживать оптималь-ный режим спускоподъема, для чегонеобходимо реализовать условие Чф, =При Ч фс,Ч сп ухудшаютсятехнико-экономические показатели поСПО, а режим при Чф, тЧьат недопустим, так как он чреват осложнениями и авариями, в этом режиме указателем 4 формируется звуковой сиг-,нал,Сигнал с первого выхода блока 9,пропорциональный Ч, подаетсяна второй вход блокавычисленияоптимального положения талевого блока (фиг. 8), на первый вход которого поступает сигнал П а с выхода датчика 5 веса на крюке, По совокупности входных сигналов блок 7 вычисляетоптимальные положения талевого блока,в которых необходимо производить от-.ключение приводного двигателя и оперативной ШПМ в конце подъема бурильной колонны на длину свечи, чтобызагруженный талевый блок остановилсяв положении, обеспечивающем нормальнуюработу ключа АКБ при развинчиваниинижнего замкового соединения поднятой свечи.Для ведения процесса остановки загруженного талевого блока в оптимальном режиме двигатель и ШПМ буровойлебедки необходимо отключить в сле-дующих положениях.О 37И 1БаМстЯ, Ы 1 ПКМ С Ч. 0 35 Бд (20)ст+где Я - путь, который должен пройтизамок колонны от момента отклонения двигателей до входав зону ключа АКБ, м;Я - то же, для шинно-пневматической муфты ШПМ, м;д в ,кратность талевой системы,средний радиус навивки каната на барабан лебедки, м;Ч з- установившаяся скоростьподъема загруженного талевого блока, м/с, 1388550 261 . - момент инерции привода,т мс 1 - то же, для барабанного вала лебедки, т мс 2; М - статический момент нагрузки на валу лебедки, т м; с( ВК, С - коэффициенты,10(21) где ч, - КПД талевой системы,Момент инерции барабанного валаесть величина постоянная, а моментинерции привода меняется с переходом с одной скорости подъема на другую, т.е. 1= Е (Ч), например,для установки "УралмашЭ"; 1 Б м == 0,15 т;.м.с ; 1= 2,5; 1,7; 0,60;0,30; 0,15 т м.с для 1, 11, 111,1 Ч и Ч скоростей подъема соответственно. Работа блока 7 вычисления оптимального положения талевого блокаоснована на реализации зависимостей(19) - (21) .Сигнал Бподается на второй входпервого сумматора 90, на первый входкоторого подается сигнал, пропорциональный Ст, с задатчика 106 веса подвижной части талевой системы, Коэффициенты усиления по входам сумматора 90 подобраны таким образом, чтона выходе ее формируется сигнал,пропорциональный Мв соответствии свыражением (21), который подается напервый вход второго сумматора 91 ивторой вход первого делителя 93, напервый вход последнего подается сигнал с выхода. задатчика 107 конструктивного коэффициента талевой системы, пропорционального К,=0,37 1 /ВНа выходе первого делителя 93 формируется сигнал К ,/М который подается на первый вход первого умножителя 95, на второй вход последнегопоступает сигнал пропорциональныйЧ с выхода третьего умножителя97, на первый и второй вход которого поступает сигнал Ч н,опт с первоговыхода блока 9 с второго входа блока 5071.,Сигнал К, Ч, /М, с выходапервого умножителя 95 поступает напервый вход второго умножителя 96,на второй вход которого поступаетсигнал 1 +1 ь в с выхода третьего 55сумматора 92, полученный из сигналов1 пР и 1 б,впоступаюЩих на его первый и второй входы с выходов соответственно коммутатора 116 и задатчика109 момента инерции барабанного вала,На коммутируемые входы 1, 3, 5, 7 и9 коммутатора 116 подаются сигналы сзадатчиков 110-114 соответственно,пропорциональные моментам инерциипривода на 1 - Ч скоростях подъема:1,э 1 нр у в 1 пр в1 нр прч Навходы управления коммутатора 116 2,4, 6, 8 и 10 поступают сигналы с выходов селекторов 100-104 амплитудныхсоответственно, на третьи входы которых подается сигнал У. =Ч, с второго входа блока 7, а на первый ивторой входы каждого селектора подаются сигналы Б, и Нс выходов делителя 115 напряжения резиетивного,последний запитывается,опорным напРЯжением Бопррн постУпаюЩим на еговход с выхода формирователя 105 опорного напряжения,Опорное напряжение пропорционально максимально возможной скоростиподъема, т. е. Бонорн = Ч а, м,мм =2,0 м/с.Резисторы делителя 115 К - В -выбит чраются таким образом,чтобы напряжения в точках были пропорциональныскоростям подъема на 1 - 1 Ч передаче коробки скоростей привода лебедки,так как Б=-Ч н. Нй =Чп.0 П 6 =Чп,йОу ЧнСигнал П,=О с первого выхода делителя 115 поступает на первый входпервого селектора 100; П с второговыхода на второй вход первого селектора 100 и первый вход второго селектора 101, Н; с третьего выхода навторой вход второго селектора 101 ипервый вход третьего селектора 102;Б,н с четвертого выхода на второйвход третьего селектора 102 и первый вход четвертого селектора 103Н,- с пятого выхода на второй входчетвертого селектора 103 и первыйвход пятого селектора 104; П о,р сшестого выхода на второй вход пятогоселектора 104. Пусть вычисленная оптимальная скорость подъема такова,что Ч , зЧ ц о, (Ч ,а, тогдаП (НсБ в и для третьего селек-.тора 102 выполняе тся условиеПБ (Ц, что приводит к установке на его выходе сигнала П , иподключению выхода коммутатора 116 кпятому входу,на выходе 1 коммутатораФ116 устанавливается сигнал 1 р == 1 р,нАналогично работает коммутатор 116 при других значениях Ч,На выходе второго умножителя 96 формируется сигнал, пропорциональный Я в соответствии с выражением (19), который подается на второй выход блока 7 и второй инвертирующий вход элемента 98 вычитания.На второй вход второго сумматора 91 поступает сигнал с задатчика 108 конструктивного коэффициента ШПИ С что приводит к появлению на выходе его сигнала, пропорционального величине К М+С подаваемого на первый вход второго делителя 94, на второй вход которого поступает сигнал Ч с второго входа блока 7; на выходе второго делителя 94 формиру- ется сигнал, пропорциональный величине В = В, Ч, /(К-М +С,), подаваемый на вход элемента 99 логарифмирования, а сигнал 1 п В/с выхода последнего - на первый вход элемента 98 вычитания. С выхода элемента 98 вычитания сигнал, пропор циональный Б . по выражению (20), подается на первый выход блока 7.Сигналы Б и 8.с выхода блока 7 вычисления оптимального положения талевого блока (фиг, 1) подаются на второй и пятый входы указателя 3 положения талевого блока, на первый вход которого поступает сигнал о фактическом положении талевого блока с выхода датчика 1 положения талевого блока; все входные сигналы индицируются на указателе 3, что дает возможность бурильщику сравнивать их и, отключая в нужные моменты времени двигатели и ШПИ и накладывая ленточный тормоз лебедки, реализо 40 вывать оптимальную остановку загруженного талевого блока без затрат времени на подгонку замка колонны в зону ключа АКБ, с минимумом физиологической работы при торможении и минимумом износа ленточного тормоза.45 В процессе СПО и бурения текущая длина бурильной колонны Ь индицируется на указателе 16 длины колонны (фиг. 10 и 11), на вход которого по дается сигнал Ь , , с выхода блока 6 вычисления длины колонны, поступающий на вход преобразователя кода 125, с выхода которого снимается сигнал Ь ,(1 и подается на вход 55 индикатора 126 газоразрядного. Цифровая индикация длины колонны используется бурильщиком не только во время СПС, но и в процессе бурения для определения проходки на долото, длины проработки ствола скважины и пр,Предлагаемое устройство позволяет производить спускоподъемные операции на буровых установках в оптимальномрежиме, при котором спуск и подъем каждой бурильной свечи производится со своей строго определенной, максимально возможной в данной ситуации скоростью, вычисляемой с учетом технических характеристик буровой установки и действующих в данный момент времени технологических ограничений, среди которых важное место принадлежит ограничениям скорости по гидродинамическим условиям, имеющим определяющее влияние на безаварийность проводки скважины, особенно в зонах высокопроницаемых пластов и пластов с АВПД. Устройство позволяет вести процесс остановки загруженного элеватора при подъеме свечи в оптюальном режиме.Формула и з о б р е т е н и я1, Устройство оптимизации спускоподъемных операций в бурении, содер-. жащее датчик положения талевого блока, выход которого соединен с первым входом указателя положения талевого блока, датчик скорости талевого блока, выход которого соединен с первым входом указателя скорости талевого блока, сигнализатор опасных интервалов скважины и задатчик опасных интервалов скважины, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы путем исключения осложнений и аварий при бурении высокопроницаемых пластов и в зоне аномально высокого пластового давления, устройство снабжено блоком вычисления длины колонны, блоком вычисления рациональной скорости спускоподъема, задатчиком перехода на спускоподъем в условиях аномально высокого пластового давления, блоком вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям, блоком ограничения скорости по технологическим условиям, блоком вычисления оптимального положения талевогс блока, задатчиком параметров промывочной жидкости, задатчиком конструктивных параметров колонны и скважины, задатчиком допустимого гидродинамичес1388550 30 10 20 50 55 кого давления, указателем длины колонны и датчиком веса на крюке, выход которого соединен с первыми входами блока вычисления рациональнойскорости спускоподъема, блока вычисления длины колонны и блока вычисления оптимального положения талевогоблока, причем выходы датчика положения талевого блока соединены с вторым и третьим входами блока вычисления длины колонны, выход которогоподключен к первому входу блока вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям, а. также квходам указателя длины колонны, задатчика перехода на скорость спускоподъема в условиях аномально высокого пластового давления и задатчикаопасных интервалов скважины, выходдатчика скорости талевого блока соединен с вторым входом блокавычисления рациональной скорости спускоподьема, два выхода которого соединены ссоответствующими входами блока ограничения скорости по технологическим условиям, два выхода блока вычисления допустимой скорости по гидродинами ческим условиям соединены с третьим и четвертым, а первые два выхода задатчика опасных интервалов скважины -с пятым и шестым входами блока ограничения скорости по технологическим условиям первый выход которого соединен с вторым входом указателя скорости талевого блока и вторым входом блока вычисления оптимального положения талевого блока, а второй выход - с третьим входом указателя скорости талевого блока, два выхода которого подключены соответственно к40 второму и третьему входам указателя положения талевого блока, при этом третий выход задатчика опасных интервалов скважины подключен к первому входу сигнализатора опасных интервалов скважины, выход задатчикаперехода на скорость спускоподъема в условиях аномально высокого пластового давления соединен с вторыми входами сигнализатора опасных интервалов скважины и блока вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям, выходы задатчика параметров промывочной жидкости под" ключены к третьему, четвертому и шестому, выходы задатчика конструктивных параметров колонны искважины - к шестому, седьмому, восьмому,девятому и десятому, а выходы задатчика допустимого гидродинамического давления - к одиннадцатому, двенадцатому, тринадцатому и четырнадцатому входам блока вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям.2, Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления длины колонны содержит селектор амплитудный, два элемента И, реверсивный счетчик, задатчик максимальной грузоподъемности и задатчик веса свечи, причем выход задатчика максимальной грузоподъемности соединен с первым входом селектора амплитудного, выход задатчика веса свечи соединен с вторым входом селектора амплитудного, выход которого подключен к первым входам двух элементов И, выход первого элемента И соединен с первым, выход второго элемента И - с вторым, а шина сброс - с третьим входами реверсивного счетчика, при этом третий вход селектора амплитудного является первым выходом блока, второй вход первого элемента И является вторым входом блока, второй вход второго элемента И является третьим входом блока, а выход реверсивного счетчика является выходом блока.3Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления рациональной скорости спускоподъема содержит элемент вычитания,сумматор, селектор амплитудный, дваинвертора, делитель, три мультиплексора, три компаратора, задатчик максимальной скорости спуска, задатчикподвижной части талевой системы, задатчик веса свечи, задатчик максимальной грузоподъемности, задатчикмощности на крюке и задатчик максимальной скорости подъема, причем выход задатчика максимальной скоростиподъема соединен с первыми входамипервого компаратора и первого мультиплексора, выход которого соединенс первым входом второго мультиплексора, второй вход которого соединенс общей шиной блока, выход задатчика максимальной скорости спуска соединен с первым входом элемента вычитания, выход которого соединен с,первым входом третьего мультиплексора, второй вход которого соединен с общей шиной блока, выход задатчика скорости на крюке подключен к первомувходу делителя, выход задатчика подвижной части талевой системы соединен с первым входом сумматора, выход5которого соединен с вторым входомделителя, выход делителя соединен свторыми входами первого мультиплексора и первого компаратора, выход которого подключен к третьему входупервого мультиплексора, выход задатчика веса свечи подключен к первомувходу селектора амплитудного, выходзадатчика максимальной грузоподъемности соединен с вторым входом селек тора амплитудного, выход которогочерез второй инвертор соединен с первыми входами второго и третьего компараторов, выход первого инвертораподключен к второму входу третьегокомпаратора, выход которого соединен с третьим входом третьего мультиплексора, а выход второго компаратора соединен с третьим входомвторого мультиплексора, при этом вторые входы элемента вычитания и сумматора, а также третий вход селектора амплитудного являются первым входом блока, вход первого инвертора ивторой вход второго компаратора являются вторым входом блока, выходвторого мультиплексора является первым выходом блока, а выход третьегомультиплексора является вторым выходом блока,4. Устройство по п. 1, о т л и - З 5ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям содержит преобразователь кода, цифроаналоговый40преобразователь, сумматор, девятьумножителей, три элемента вычитания,четыре делителя, элемент вычисленияэкспоненты, элемент возведения встепень, элемент логарифмирования,45два мультиплексора, компаратор, задатчик низкого уровня напряжения,задатчик доверительного интервала,1з ада тчик уровня напряжения 1 и схему вычисления эквивалентной длины ,причем преобразователь кода через 50цифроаналоговый преобразователь соединен с первыми входами третьего умножителя и сумматора, выход которогосоединен с первым входом первого умножителя, выход элемента вычисления 55экспоненты соединен с вторым входомпервого умножителя, выход которогоподключен к первому входу второго умножителя, выход задатчика уровнянапряжения "1" соединен с первым входом первого элемента вычитания, выход первого мультиплексора соединенс первым входом третьего элементавычитания, выход задатчика доверительного интервала соединен с вторым входом третьего элемента вычитания, выход которого соединен с первым входом первого делителя, выход второго умножителя соединен с вторым входом первого делителя, выход которого подключен к второму входу первого эле- ментЕвычитания, выход первого элемента вычитания через элементы логарифмирования соединен с первым входом второго делителя, выход третьего делителя подключен к первому входу четвертого умножителя и через элемент возведения в степень - к второму входу второго умножителя, выход четвертого умножителя соединен с вторым входом второго делителя, выход третьего умножителя соединен с первым входом пятого умножителя, выход шестого умножителя соединен с первым входом схемы вычисления эквивалентной длины, первый выход которой подключен к второму входу сумматора, выход седьмого умножителя соединен с первым входом третьего делителя и с вторым входом схемы вычисления эквивалентной длины, второй выход которой подключен к второму входу пятого умножителя, выход восьмого умножителя соединен с первым входом второго элемента вычитания и с третьим входом схемы вычисления эквивалентной длины, выход девятого умножителя соединен с вторым входом второго элемента вычитания, выход которого подключен к второму входу третьего делителя, выход второго мультиплексора подключен к первому входу четвертого делителя, выход пятого умножителя соединен с вторым входом четвертого делителя, выход задатчика низкого уровня напряжения соединен с первым входом компаратора, выход которого подключен к первым входам первого и второго мультиплексоров, при этом вход преобразователя кода является первым входом блока, второй вход компаратора является вторым входом блока, второй вход третьего умножителя является третьим входом блока, второй вход четвертого умножителя является четвертым входомблока, вход элемента вычисления экспоненты является пятым входом блока, два входа восьмого умножителя и четвертый вход схемы вычисления эквивалентной длины являются шестым входом5 блока, два входа седьмого умножителя и пятый вход схемы вычисления эквивалентной длины являются седьмым входом блока, два входа шестого умно- жителя и шестой вход схемы вычисления эквивалентной длины являются восьмым входом блока, седьмой вход схемы вычисления эквивалентной длины является девятым входом блока, два входа девятого умножителя являются десятым входом блока, второй и третий входы первого мультиплексора являются соответственно одиннадцатым и двенадцатым входами блока, второй и третий входы второго мультиплексора являются, соответственно тринадцатым и четырнадцатым входами блока, выход второго делителя является первым выходом блока, а выход четвертого делителя - вторым выходом блока.5. Устройство по п. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что схема вычисления эквивалентной длины содержит четыре элемента вычитания, два делителя и три умножителя, причем выход первого элемента вычитания сое-динен с первым входом первого делителя, выход второго элемента вычитания соединен с вторым входом первого делителя, выход третьего элемента вы- З 5 читания подключен к первому входу второго делителя, выход четвертого элемента вычитания соединен с вторым входом второго делителя, выход которого соединен с первым входом40 первого умножителя, выход первого делителя соединен с двумя входами второго умножителя, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя, выход первого умножителя 45соединен с вторым входом третьего умножителя, при этом второй вход первого элемента вычитания является первым входом схемы, первые входы первого и второго элементов вычитания яв ляются вторым входом схемы, второй вход второго элемента вычитания является третьим входом схемы, второй вход третьего элемента вычитания является четвертым входом схемы, пер вые входы третьего и четвертого элементов вычитания являются пятым входом схемы, второй вход четвертого элемента вычитания является шестымвходом схемы, второй вход первого умножителя является седьмым входом схемы, выход третьего умножителя является первым выходом схемы,а выход второго элемента вычитания является вторым выходом схемы. 6. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок ограничения скорости по технологическим условиям включает элемент ограничения скорости подъема н элемент ограничения скорости спуска, каждый из которых содержит два компаратора и два мультиплексора, причем выход первого компаратора соединен с первым входом первого мультиплексора, выход которого подключен к первым входам второго мультиплексора ивторого. компаратора, выход которого соединен с вторым входом второго мультиплексора, при этом второй вход второго компаратора и третий вход второго мультиплексора являются первым входом элемента ограничения ско; рости подъема и первым входом блока, первый вход первого компаратора и второй вход первого мультиплексора являются вторым входом элемента ограничения скорости подъема и третьим входом блока, второй вход первого компаратора и третий вход первого мультиплексора являются третьим входом элемента ограничения скорости подъема и пятым входом блока, выход второго мультиплексора является выходом элемента ограничения скорости подъема и первым выходом блока, первый вход элемента ограничения скорости спуска является вторым входом блока, второй и третий входы элемента ограничения скорости спуска являются, соответственно четвертым и шестым входами блока, а выход элемента ограничения скорости спуска является вторым выходом блока.7, Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления оптимального положения талевого блока содержит три сумматора, два делителя, три умножителя, элемент вычитания, элемент логарифмирования, пять селекторов амплитудных, формирователь опорного напряжения, задатчик веса подвижной части талевой системы, эадатчик конструктивного коэффициента талевой систе35 3 38855 мы задатчик конструктивного коЭэффициента шинно-пневматическоймуфты, задатчик момента инерции барабанного вала, пять задатчиков момента инерции привода,5 делитель напряжения и коммутатор, причем выход задатчика веса подвижной части талевой системы соединен с первым входом первого сумматора, выход задатчика конструктивного коэффициента талевой системы соединен с первым входом первого делителя, выход которого подключен к первому входу первого умножителя, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, выход третьего.умножителя соединен с вторым входом первого умножителя, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора и с вторым входом первого делителя, выход задатчика конструктивного коэффициента шинно-пневматической муфты подключен к второму входу второго сумматора, вы- ход которого соединен с первым входом второго делителя, выход второго делителя через элемент логарифмирования подключен к первому входу элемента вычитания, выход формирователя опорного напряжения соединен с входом делителя напряжения, первый выход которого соединен с первым входом первого селектора амплитудного, второй выход - с вторым входом пер 36 вого и первым входом второго селектора амплитудного, третий выход - свторым входом второго и первым входом третьего селектора амплитудного,четвертый выход - с вторым входомтретьего и первым входом четвертогоселектора амплитудного, пятый выход -с вторым входом четвертого и первымвходом пятого селектора амплитудного,шестой выход - с вторым входом пято- .го селектора амплитудного, при этомвыходы пяти селекторов амплитудныхсоответственно соединены с четвертыми входами коммутатора, а выходы пяти задатчиков момента инерции привода подключены соответственно к нечетным входам коммутатора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, выход задатчика момента инерции барабанного вала подключен к второму входу третьего сумматора, выход третьего сумматора соединен с вторым входом второго умножителя, выход которого подключен к второму входу элемента вычитания, причемвторой вход первого сумматора является первым входом блока, два входатретьего умножителя, второй вход второго делителя и третьи входы пятиселекторов амплитудных являются,вторым входом блока, выход элемента вычитания является первым выходом блока, а выход второго умножителя является вторым выходом блока,388550 тового давления,30 35 ограничения скорости по технологическим условиям соединен также с первым ка-подъема, допустимой скорости погидродинамическим условиям, оптимального положения талевого блока,задатчиками 12, 14, 15 соответственно перехода на спуск-подъем в условиях АВПД, конструктивных параметровколонны и скважиныдопустимого гидродинамического давления, указателем16 длины колонны и датчиком 5 весана крюке, К входам блоков 6 и 8 соответственно подключены датчики положения 1 и скорости 2 талевого блока, выходы которых подключены к ука 1Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам опти - ., мизации спускоподъемных операций на буровых установках с дискретной схемой спускоподъема бурового инструмен. та, и может быть использовано, в частности, при бурении и креплении скважин,. осложненных наличием зон аномально высоких пластовых давлений (АВПД), высокопроницаемых плас-, тов и др.Цель изобретения - повышение надежности работы буровой установки путем исключения осложнений и аварий при бурении высокопроницаемых пластов и в зоне аномально высокого пласНа фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - Функциональная схема блока вычисления длины колонны; на фиг. 3 - то же,блока вычисления рациональной скорости спускоподъема; на Фиг.4 - то же, задатчика перехода на скорость спускоподъема в условиях АВПД; на фиг. 5 - то же, блока вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям; на фиг. 6 - то же, схемы вычисления эквивалентной длины; на фиг. 7 - то же, блока ограничения скорости по технологическим условиям; на фиг. 8 - то же, блока вычисления оптимального положения талевого блока; на фиг. 9 - принципиальная схема блока вычисления длины колонны; на фиг. 10 - функциональная схема указателя длины колонны; на 10 15 20 25 зателям 3 и 4, Устр-во позволяет производить спуск и подъем каждой бурильной свечи с максимально возможной в данной ситуации скоростью. Онавычисляется с учетом технологическихх-к устройства и действующих в данный момент технологических ограничений, Определяющим влиянием на безаварийность проводки скважины в зонахвысокопроницаемых пластов и пластовс АВПД является ограничение скоростипо гидродинамическим условиям. 6 з,п.ф лыр 13 иле 2фиг, 11 - принципиальная схема указателя длины колонны; на фиг, 12 - зависимость рациональной скорости спуска бурильной колонны от ее веса; на фиг. 13 - зависимость рациональной скорости подъема бурильной колонны от ее веса. Устройство оптимизации спускоподьемных операций содержит датчик 1 положения талевого блока, датчик 2 скорости талевого блока, выходы которых соединены с первыми входами указателя 3 положения талевого блока и указателя 4 скорости талевого блока, датчик 5 веса на крюке, выход последнего соединен с первым входом блока 6 вычисления длины колонны, второй и третий входы которого подключены к выходу датчика 1 положения талевого блока; с первым входом блока 7 вычисления оптимального положения талевого блока, выходы которого соединены с вторым и третьим входами указателя 3 положения талевого блока; первым входом блока 8 вычисления рациональной скорости спускоподъема, второй входкоторого подключен к выходу датчика2 скорости талевого блока. Выходыблока 8 подключены к первому и второму входам блока 9 ограничения скорости по технологическим условиям,выходы которого соединены с вторым итретьим входами указателя 4 скороститалевого блока, второй выход блоюа 9 входом блока 7 вычисления оптималь 1388550388550 ог г ва Составитель В.ШилТовтин Техред Л.Кравчук ектор Г.Решетн дакто Тираж 531ИИПИ Государственног по делам изобретений 5, Москва, Ж, Рауш каз 1558/34 1130 предприятие, г. Уа эводственно-полиграфичес м/ла Подписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5 ул. Проектнаяного положения талевого блока, пятый и шестой входы блока 9 ограничения скорости соединены; соответственно, с первыми двумя выходами эадатчика 10 опасных интервалов скважины, вход ко 5 торого подключен к выходу блока Ь вычисления длины колонны, третий и четвертый входы блока 9 соединены с двумя выходами блока 11 вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям, входы первый - четырнадцатый которого подключены, соответственно, к выходу блока 6 вычисления длины колонны, выходу эадатчика 12 перехода на скорость спускоподъема в условиях АВПД, соединенного по входу с выходом блока 6, тремя выходами задатчика 13 параметров промывочной .жидкости, пятью выходами задатчика 14 конструктивных параметров колонны и скважины и четырьмя выходами задатчика 15 допустимых гидро- динамических давлений. Устройство снабжено также указателем 16 длины колонны, подключенным к выходу блока 6 вычисления длины колонны, и сигналиэатором 17 опасных интервалов скважины, первый и второй входы его соединены соответственно с третьим выходом эадатчика 10 опасных интервалов скважины и выходом задатчика 12 пе рехода на скорость спускоподъема в условиях ЛВПД.Блок 6 вычисления длины колонны (фиг. 2) содержит селектор 18 амплитудный, элементы И 19 и 20, счетчик 21 реверсивный двоично-десятичный, задатчик 22 максимальной грузоподьемности и задатчик 23 веса свечи,при этом первый вход блока 6 соединен с третьим входом селектора 18 амплитудного, первый и второй входы последнего соединены соответственно с задатчиком 22 максимальной грузоподьемности и задатчиком 23 веса свечи, а выход селектора 18 амплитудного - с первыми входами элементов И 19 и 20, вторые входы которых подключены к второму и третьему входам блока 6, соответственно, первый (прямой) и второй (обратный) входы счетчика 21 реверсивного подключены соответственно к выходам первого элемента И 19 и второго элемента И 20, а выход счетчика 21 подключен к выходу блока 55 6. Счетчик 21 (фиг. 9) состоит из шести четырехразрядных реверсивных двоично-десятичных счетчиков 117122 с прямыми и обратными счетными входами и нормально разомкнутой кнопки 123 "Установка нуля", второй контакт которой подключен через резистор 124 к клемме Ч источника питания, а первый контакт соединен с входами сброса й 14 интегральных счетчиков 117-122. Интегральные четырехразрядные счетчики 117-122 объединены с использованием выходов переноса (ъ,9) 12 и займа О) 13 по классической схеме, например, выходы 12 и 13 счетчика 117 подключены, соотвечственно, к входам 5 (прямой) и 4 (обратный) счетчика 118, выходы 12 и 13 счетчика 118 подключены, соответственно, к входам 5 и 4 счетчика 119, и т.д. Такая конструкция счетчика 21 позволяет формировать сигнал на выходе в двоично-десятичном коде(код 8421), который снимается с выходов 3, 2, б и 7 счетчиков 117-122. Выходы счетчиков .117-122 подключены к выходу блока 6 (фиг. 9).Блок 8 вычисления рациональной скорости спускоподъема (фиг. 3) содержит элемент 24 вычитания, сумматор 25, делитель 26, селектор 27 амплитудный, инверторы 28 и 29, мультиплексоры 30, 31 и 32, компараторы 33, 34 и 35, задатчик 36 максимальной скорости спуска, задатчик 37 веса подвижной части талевой системы, задатчик 38 мощности на крюке, задатчик 39 максимальной скорости подъема, задатчик 40 веса свечи и эадатчик 41 максимальной грузоподъемности, при этом первый вход блока 8 соединен с вторыми входами элемента 24 вычитания, сумматора 25 и третьим входом селектора 27 амплитудного, первые входы которых подключены, соответственно, к задатчику 36 максимальной скорости спуска, задатчику 37 веса подвижной части талевой системы и эадатчику 40 веса свечи; второй вход селектора 27 подключен к задатчику 41 максимальной грузоподъемности, второй вход блока 8 соединен с входом первого инвертора 28, выход котороГо подключен к второму входу третьего компаратора 35, и второму входу второго компаратора 34, первые входы компараторов 34 и 35 соединены между собой и с выходом второго инвертора 29, вход которого подключен к выходу селектора 27 амплитудного, а их выходы соединены с третьими вхо 138855дами второго и третьего мультиплексоров 31 и 32, соответственно, вторые входы последних соединены с общим проводом блока 8, выходы - с первым и вторым выходами блока 8 соответственно, а первые входы подключены к выходам, соответственно, первого мультиплексора 30,и элемента 24 вычитания; третий вход первого мультиплексора 30 соединен с выходом первого компаратора 33, первый вход - с выходом задатчика 39 максимальной скорости подъема.и первым входом первого компаратора 33, второй вход - с15 вторым входом первого компаратора 33 и выходом делителя 26, первый вход последнего подключен к задатчику 38 мощности на крюке, а второй - к выходу сумматора 25.Задатчик 12 перехода на скорость20 спускоподъема в условиях АВПД (фиг.4) содержит компаратор 42, задатчик 43 глубины "покрышки" зоны АВПД и триггер 44, при этом вход задатчика 1225 соединен с первым входом компаратора 42, второй вход которого подключен к задатчику 43 глубины "покрышки" зоны АВПД, а выход компаратора 42 подключен к первому входу триггера 44, вы" ход последнего соединен с выходом задатчика 12.Блок 11 вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям (фиг. 5) содержит преобразователь кода 45, цифроаналоговый преобраэо ватель (ЦАП) 46, сумматор 47, умно- жители 48-56, элементы 57-59 вычитания, делители 60-63, элемент 65 вычисления экспоненты, элемент 66 возведения в степень, элемент 67 ло гарифмирования, мультиплексоры 68 и 69, компаратор 70, задатчик 71 низ. кого уровня напряжения, задатчик 72 доверительного интервала, задатчик 73 уровня напряжения "1", схему 74 45 вычисления эквивалентной длины, состоящую (фиг. 6) из элементов 75-78 вычитания, делителей 79 и 80 и умножителей 81-83, при этом первый вход блока 11 подключен к входу пре образователя кода 45, выход которого соединен с входом ЦАП 46; выход последнего подключен к первому входу третьего умножителя 50, второй вход которого соединен с третьим входом блока 11 (вход 31) и к первому входу сумматора 47, второй вход которого подключен к первому входу схе 0 6мы 74 вычисления эквивалентной длины, второй выход последней соединенс вторым входом пятого умножителя 52,первый вход которого подключен к выходу третьего умножителя 50, Входыпервый - седьмой схемы 74 вычисления эквивалентной длины подключенысоответственно к выходу шестого умножителя 53, первый и второй входыкоторой соединены с восьмым входомблока 12, к первому входу третьегоделителя 62 и выходу седьмого умножителя 54, первый и второй входы которого соединены с седьмым входомблока 11; к выходу восьмого умножителя 55, первый и второй входы которого соединены с шестым входом блока11, и к первому входу второго элемента 58 вычитания, выход последнегосоединен с вторым входом третьегоделителя 62, а второй вход - с выходом десятого умножителя 56, первыйи второй входы которого соединенымежду собой и с десятым входом блока11, к шестому входу блока 1,1, к седьмому входу блока 11, .к восьмому вхо;ду блока 11, к девятому входу блока11 (вход 4.4), Выход сумматора 47соединен с первым входом первого множителя 48, второй вход которого подключен к выходу элемента 65 вычисления экспоненты, вход последнего соединен с пятым входом блока 11, выходпервого множителя 48 соединен с первым входом второго множителя 49,второй вход которого соединен с выходом элемента 66 возведения в степень, вход последнего подключен квыходу третьего делителя 62 и первому входу четвертого умножителя 51,второй вход которого соединен с четвертым входом блока 11, а выход - свторым входом второгоделителя 61.Выход второго умножителя 49 подключен к второму входу первого делителя60, первый вход которого соединен свыходом третьего элемента 59 вычитания, второй вход последнего соединен с задатчиком 72 доверительногоинтервала, а первый вход - с выходомпервого мультиплексора 68, выход первого делителя подключен к второму входу первого элемента 57 вычитания,первый вход которого подключен к задатчику 73 уровня напряжения "1", а выход - к входу элемента 67 логарифмирования, выход последнего подключенк первому входу второго делителя 61, 1 388550выход которого является первым выходом блока 11. С вторым выходом блока 11 соединен выход четвертого делителя, выход которого является первым выходом блока 11. С вторым выходом5 блока 11 соединен выход четвертого делителя 63, второй вход которого подключен к выходу пятого умножителя 52, а первый вход - к выходу второго мультиплексора 69, входы которого подключены: второй - к тринадцатому входу блока 11, третий - к четырнадцатому входу блока 11, первый к первому входу первого мультиплексора 68, второй и третий входы которого подключены к одиннадцатому и двенадцатому входам блока 11 соответственно, а первый - к выходу компаратора 70, первый вход последнего соединен с задатчиком 71 низкого уровня напряжения, а второй вход - с вторым входом блока 11, В схеме 74 вычисления эквивалентной длины (фиг.6) к первому - седьмому входам ее подключены, соответственно второй вход первого элемента 75 вычитания, выход которого соединен с первым входом первого делителя 79, первые входы первого и второго элементов 75 и 76вычитания, выход последнего соединен с вторым входом первого делителя 79 и является вторым выходом схемы 74, выход первого делителя 79 подключен к первому и второму входам второго умножителя 82, второй вход второго 35 элемента 76 вычитания, второй вход третьего элемента 77 вычитания, выход которого подклкчен к первому входу второго делителя 80, первые входы третьего и четвертого элементов 77 и 40 78 вычитания, выход последнего соединен с вторым входом второго делителя 80, выход которого подключен к первому входу первого умножителя 81, второй вход первого умножителя 81, Первый выход схемы 74 является выходом третьего умножителя 83, первый вход которого соединен с выходом второго умножителя 82, а второй вход - с выходом первого умножителя 81. 50Блок 9 ограничения скорости по технологическим условиям (фиг, 7) содержит элемент 84 ограничения скорости подъема и элемент 85 ограничения скорости спуска, которые пол-. 55 ностью аналогичны по устройству.Каждый из элементов 84 и 85 включает компараторы 86 и 87 и мультиплексоры 88 и 89, при этом первый вход блока 9 является первым входом элемента 84 и соединен с вторым входом второго компаратора 87, и третьим входом второго мультиплексора 89, первые входы которых соединены между собой и с выходом первого мультиплексора 88, а выход второго компаратора 87 подключен к второму входу второго мультиплексора 89, выход последнего является выходом элемента 84 и первым выходом блока 9. Третий вход блока 9 является вторым входом элемента 84, и подключен к первому входу первого компаратора 86, и второму входу первого мультиплексора 88, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора 86, пятый вход блока 9 является третьим входом элемента 84 и подключен к второму входу первого компаратора 86 и третьему входу первого мультиплексора 88.Второй, четвертый и шестой входы блока 9 являются, соответственно, первым, вторым и третьим входами элемента 85 ограничения скорости спуска, а его выход является вторым выходом блока 9 ограничения скорости по технологическим условиям.Блок 7 вычисления оптимального положения талевого блока (Фиг. 8) содержит сумматоры 90-92, делители 93 и 94, умножители 95-97, элемент 98 вычитания, элемент 99 логарифмирования, селекторы 100-104 амплитудные, формирователь 105 опорного напряжения, задатчик 106 веса подвижной части талевой системы, задатчик 107 конструктивного коэффициента талевой системы, задатчик 108 конструктивного коэффициента шинно-пневматической муфты (Ш 1 М), задатчик 109 момента инерции барабанного вала, задатчики 110-114 моментов инерции привода, делитель 115 напряжения резистивный, коммутатор 116, причем первый вход блока 7 соединен с первым и вторым входами третьего умножителя 97, выход которого подключен к второму входу первого умножителя 95, с вторым входом делителя 94, первый вход которого подключен к выходу второго сумматора 91., а выход - к входу элемента 99 логарифмирования, третьими входами селекторов 100-104 амплитудных, выходы которых соединены соответственно с вторым, четвертым, шестым, восьмым и десятым входами комсостоит из дешифраторов "1 из 10"127-132 в интегральном исполнении,входы каждого из которых подключенык входу преобразователя кода 125, авыходы дешифраторов подключены кего выходу. Индикатор 126 газоразрядный (фиг, 11) состоит из ламп 133 -138 индикаторных, аноды которых подключаются к источнику постоянного напряжения, а катоды - к входу индикатора 126 (к выходам соответствующихдешифраторов 127-132). Такая конструкция указателя 16 длины колонны позволяет индицировать длину колонны в диапазоне 0-9999,99 м с дискретностью 110 м,Устройство работает следующим образом.Перед началом СПО в задатчики необходимо ввести исходные параметры: в задатчик 10 опасных интервалов скважины - глубины интервалов скважины с уступами, искривлениями и т,п. в метрах и допустимые скорости спуска и подъема колонны на них, в задатчик 12 перехода на скорость спускоподъема в условиях АВПД - глубину залегания "покрьппки" зоны с АВПД в метрах по данным геофизических исследований и геологических прогнозов; взадатчик 13 параметров промывочнойжидкости - значения ее условной вязкости Т в секундах (с), структурнойвязкостив Паузах (Пз), статического напряжения сдвига (СНС) 6 в Паскалях (Па); в задатчик 14 конструктивных параметров колонны и скважины - наружный диаметр бурильных трубЙ(мм), внутренний диаметр бурильныхтруб й В (мм), наружный диаметр утяжеленных бурильных труб (УБТ) д (мм),диаметр скважины П (мм), длину УБТ1(м); в задатчик 15 допустимых гидродинамических давлений - допустимоегидродинамическое давление при подьеме колонны труб при проводке скважины йР и и (МПа), то же в условиях родинамическое давление при спускеколонны труб при проводке скважиныв нормальных условиях Ю Р, н (ИПа), то же в условиях АВПД - ЛРс, двпп (МПа).Ввод параметров в задатчики можетбыть осуществлен бурильщиком. Воз-можна корректировка задания по мереизменения технологических условийна скважине в любое время СПО и между ними, Число вводимых параметров 9 ,388550 0мутатора 116, другие входы последнего подключены: первый - к задатчику110, третий - к задатчику 111, пя"тый - к задатчику 112, седьмой - кзадатчику 113, девятый - к задатчи 5ку 114; моментов инерции привода,а выход коммутатора 116 подключен кпервому входу третьего сумматора .92,второй вход которого соединен с задатчиком 109 момента инерции барабанного вала, а выход - с вторым входомвторого умножителя 96, первый входпоследнего соединен с выходом первого умножителя 95, а выход - с вторымвыходом блока 7 и вторым входом элемента 98 вычитания, первый вход которого соединен с выходом элемента99 логарифмирования, а выход - с первым выходом блока 7; второй вход блока 7 подключен к второму входу первого сумматора 90, первый вход которого соединен с задатчиком 106 весаподвижной части талевой системы, аВыхОд - с Вторым ВхОдОм делителя 93, 25первый вход которого соединен с задатчиком 107 конструктивного коэффициента талевой системы, а выход -с первым входом первого умножителя95, и с первым входом второго сумматора 91, второй вход последнего соединен с задатчиком 108 конструктивного коэффициента ШПИ, выход формирователя 105 опорного напряжениясоединен с входом делителя 115 напряжения резистивного, выходы которого подключены: первый - к первомувходу первого селектора 100 амплитудного; второй - к первому входувторого селектора 101 и второму входу первого селектора 100; третий -к первому входу третьего селектора102 и. второму входу второго селектора 101; четвертый - к первому входучетвертого селектора 103 и второму входу третьего селектора102; пятый - к первому входупятого селектора 104 и второму входу четвертого селектора 103; шестой - АВПД ЛР п в 1 (ИПа), допустимое гидк второму входу пятого селектора 104амплитудного. 50Указатель 16 длины колонны(фиг. 10) содержит преобразователькода 125 и индикатор 126 газоразрядньй, при этом вход указателя 16 подключен к входу преобразователя кода 55125, а выход последнего соединен свходом индикатора 126 газоразрядного. Преобразователь кода 125 (фиг.11)не зависит от сложности технологической обстановки на скважине и сравнительно невелико (например, 13-15). Ручные операции при этом сведены к минимуму, перед вводом параметров не требуется производить вычислений: значения Т, и, с берутся из журнала учета свойств промывочной жидкости;с 1, с 1 в, О, ди 1 у - из геолого-технического наряда (ГТН) на скважину ЛР пп, 4 Р пдеппс н фсл ьпв по результатам расчетов и опыту проводки скважин на данной площади, исходя из условия недопущения частичных поступлений пластовых флюидов в скважину, проявлений и выбросов, а также недопущения поглощений промывочной жидкости и гидроразрывов пластов.20Блоком 6 вычисления длины колонны в ходе СПО и в процессе бурения по сигналам с датчика 1 положения талевого блока и датчика 5 веса на крюке25 вычисляется длина бурильной колонны в скважине 1л в метрах, Перед очередным спуском колонны нажатием кнопки 123 "Установка нуля" на входы сброса В 14 счетчиков 117-122 подается высокий уровень напряжения и выход реверсивного счетчика 21, а значит, и блока 6 обнуляется - Ькоп,о =О. Состояние на выходе блока 6 изменится, когда на первый или второй входы счетчика 21 с выходом элементов И 19 35 и 20 соответственно будут поступать сигналы логической "1". Это будет иметь место при перемещении загруженного талевого блока, когда на второй вход первого элемента И 19 (при 40 спуске) или второго элемента И 20 (при подъеме) через второй и третий входы блока 6 соответственно (фиг.2) будут поступать импульсы "1", с выхода датчика 1 положения талевого 45 блока (фиг. 1), а на первых входах элементов И 19 и 20 будет установлен сигнал "1". Датчик положения талевого блока (датчик проходки) представляет собой двухфазный число-импульс ный датчик, на выходе которого формируются импульсы "1" на шине "+" для суммирования импульсов (движение талевого блока вниз) или на шине для вычитания импульсов (движение та левого блока вверх). Сигналы "1" с шин "+" и " в " датчика 1 положения талевого блока подаются соответственнот.е. тогда, когда вес инструмента Я.находится в пределах ЧсЯЯмскс(2) иначе говоря, при загруженном талевом блоке. Сигнал с выхода селектора 18 амплитудного поступает на первые входы элементов 19 и 20 И, управляющих прохождением сигналов на суммирующий "+1" либо вычитающий "-1" входы счетчика 21 реверсивного (фиг. 9),По мере спуска первой свечи бурильных труб в скважину на первый вход счетчика 21 реверсивного (вход "+1") поступают импульсы, которые суммируются. Если за время спуска первой свечи на суммирующий вход счетчика 21 реверсивного поступило И, импульсов, то на выходе блока 6 установится сигнал, численно равный 1 мол.1кол о 11 1 Ц и= О+И, Ц=Н, 1,0 = И см (3) после спуска второй свечи (поступило И импульсов) 1 км=Ькол,с+111 Цч = И,+И, см (4) и т.д. После спуска 1-той свечи в скважину на выходе блока 6 установится сигнал на второй и третий входы блока 6 вы- .числения длины колонны.Разрешающая способность датчика 1положения талевого блока принимаетсяравной 1 см, т,е. цена импульсов,поступающих на второй и третий входыблока 6, Ц л = 1,0 см/имп,На первый вход блока 6 поступаетаналоговый сигнал П, пропорциональный весу инструмента на крюке Я, свыхода датчика 5 веса на крюке(фиг: 2 и 9), на первый и второй входы которого с задатчика 22 максимальной грузоподъемности и задатчика 23веса свечи подаются сигналы соответственно 11 и Н, причем сигнал О,пропорционален максимальной грузоподъемности буровой установки Ямскс фа сигнал 11 - весу одной свечи бурильных труб с 1 . На выходе селектора18 амплитудного, выполненного надвухпороговом компараторе, сигнал "1"устанавливается только при выполнении условия8550 4 0102 -М п Р +Я У т П РаЧ новки. 13 1381. =1. ; И; = . .Н;, см (5)а 1По завершении спуска бурильной ко- лонны до,забоя на выходе блока 6 сформируется сигнал глубины скважины(6) При подъеме колонны импульсы с датчика 1 положения талевого блока поступают на второй вход второго элемента И 20, второй вход счетчика 21 (вход "-1"), при этом они вычитаются, сигнал на выходе блока 6 уменьшается. Так, при завершении извлечения из скважины 1 свечей с момента начала подъема длина колонны в скважине вычислится блоком 6 так:и+К)тупающих на вычитающий входсчетчика 21 реверсивного завремя подъема 1-той свечи;количество свечей, нарощенных на колонну за времядолбления.После завершения подъема и извлечения последней свечиьК о+к1 кол- 1 -11В любой текущий момент времени при СПО или бурении на выходе блока 6 присутствует сигнал, численно равный текущей длине колонны в скважине в двоично-десятичном коде (коде 8421), вычисленный согласно выраже- нию кол ткк (9)Путем переноса запятой в полученном числе на два десятичных разряда влево, получаем Ь, выраженную в метрах,Блоком 8 вычисления рациональной скорости спускоподъема в процессе выполнения СПО по совокупности входных сигналов с датчика 5 веса на крюке и датчика 2 скорости телевого блока определяется направление хода операций (спуск или подъем) и, в соответствии с этим, вычисляется рациональная скорость спуска или подъема бурильной колонны с учетом технических возможностей буровой устаРациональный режим спуска, прикотором,в наибольшей степени удовлетворяются комплексные требованиявысокой производительности, качественной эксплуатации оборудования, 5требования охраны труда бурильщика,достигается при спуске всех свечейбурильной колонны со средней наскважину установившейся скоростьюспуска загруженного элеватора 7 р == 2,0 м/с на всех серийных буровыхустановках. Отмеченное среднее значение скорости спуска может быть получено при постепенном снижении скорости с 2,5 м/с (первые свечи) до 1,01,5 м/с (последующие), т.е, рациональная зависимость скорости спускаот веса инструмента на крюке Ч ,==1,(Я) может быть представлена прямой линией. На фиг. 12 показана за Висимость к с. рац1 Й) к построеннаядля буровой установки грузоподъемностью Я макс= 200 т по двум точкам;А (ц ; 2,5) и В (Я ; 1,0), уравнение этой зависимости: макс макс (10)Пренебрегая величиной второго вычитаемого в выражении (10), получаем: 307, = 2,5 -Я, м/с (11)1,5макс При подъеме бурильной колонны максимальная производительность буровой установки, а значит, наименьшее время машинного подъема, обеспечивается при полном использовании установленной мощности привода буровой лебедки.Последнее выполняется при изменении 40скорости подъема по закону где И - установленная мощность первичного двигателя, кВт;ц - допустимый коэффициент перегрузки приводного двигателя;1 - КПД подъемного механизма;С - вес подвижной части талевой 50 системы, т..При легких бурильных колоннах( 40 т) получаемые по формуле (12)скорости подъема превосходят по величине 2,0 м/с, При таких скоростях 55 ухудшаются условия эксплуатации бурового оборудования, увеличиваетсяфизиологическая работа бурильщика вмомент торможения колонны, а также13885 увеличивается время подгонки замка колонны в зону бурового ключа. Поэтому скорости подъема выше 2,0 м/с являются нерациональными; современные буровые установки имеют высшие ско 5 рости подъема, не превосходящие2,0 м/с.Рациональная зависимость Чр =Г (Я) покЯзана на фиг13 ОнЯ по строена для буровой установки грузоподъемностью Я =200 т по следующему выражению; Ч и.ра 20 э 0,102 М чг 15 С +С 1 тЧ = мин и, ран Работа блока 8 вычисления рациональной скорости спускоподъема Основана на реализации законов (11) и (13) 20Формула (11) моделируется напряжением в элементе 24 вычитания (фиг, 3), Сигнал с датчика 5 веса на крюке Б д через первый вход блока 8 подается на второй инвертирующий вход элемента 24 25 вычитания, на первый неинвертирующий вход которой подается сигнал с задатчика 36 максимальной скорости спуска, пропорциональный Ч, ,= 2,5 м/д, Коэффициенты усиления по входам эле мента 24 вычитания подобраны таким образом, что на его выходе формируется сигнал, пропорциональный Чс.рак, который подается на первый вход третьего мультиплексора 32.Сигнал Бд подается и на второй вход сумматора 25, .на первый вход которого поступает сигнал с задатчика 37 веса:подвижной : части талевой системы, пропорциональный С,. Сигнал 40 пропорциональный сумме С,+С 1 подается с выхода сумматора 25 на второй вход делителя 26, на первый вход последнего поступает сигнал с эадатчика 38 мощности на крюке, пропорцио нальный величине 0,102 И. 1 , а на выходе делителя 26 формируется сигнал, пропорциональный Ч р, который подается на второй вход первого мультиплексора 30 и второй вход пер 50 вого компаратора 33, на первый вход последнего и пеРвый вход первого мультиплексора 30 поступает сигнал с задатчика 39 максимальной скоростипРОпоРЦиональный Ч а = 2,0 м/с.55Первый компаратор 33 производит сравнение величин напряжений, пропорциональных скоростям Ч а.рац и 50 16Ч, р, . При выполнении условияиЧи.иаЧи,рац на выходе компаратора 33 устанавливается положительныйуровень напряжения БприиЧ и. рацЧ и. рац ОтрицЯТЕЛЬНОЕ Напряжение Б , последние подаютсяна третий управляющий вход первогомультиплексора 30, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный, соответственно Ч рац илиии. рац,Ч и ц, т, е. пропорционяльньп Ч , рац.в соответствии с выражением (13);он подается на первый вход второгомультиплексора 31.Сигнал Уи подается также на третий вход селектора 27 амплитудного,последний совместно с задатчиком 40и 41 выполняет те же функции, что ивышеописанные селектор 18 и задатчики 22 и 23 в блоке 6. Сигнал с выхода селектора 27 поступает на входвторого инвертора 29, на выходе которого устанавливается "0" при загруженном талевом блоке и "1" - принезагруженном, последний сигнал подается на первые входы второго итретьего компараторов 34 и 35, на втовторые входы которых поступают сигналы соответственно с датчика 2 скорости талевого блока через второй входблока 8 и сигнал с выхода первого инвертора 28, изменяющего знак сигналас датчика 2 скорости талевого блока,В режиме перемещения незагруженноготалевого блока напряжение У на первых входах компараторов 34 и 35 равно напряжению "1", которое выше напряжений, поступающих на вторые входы этих компараторов Б и пропорциональных скорости талевого блока,т.е,Б,Б, поэтому на выходах обоихкомпараторов устанавливаются сигналы Б , которые подаются на третьиуправляющие входы второго 31 и третьего 32 мультиплексоров, на выходахпоследних, а значит, и на выходахблока 8, формируются нулевые сигналы.В режиме перемещения загруженного талевого блока напряжение У, - О. Приподъеме талевого блока напряжение,снимаемое с датчика 2 скорости, положительное, поэтому УБ для второго компаратора 34, а при спуске0 ) У, для третьего компаратора 35,что приводит к формированию сигналовБна их выходах и поступлению навыходы блока 8 сигнала, пропорционального Ч и,ра (выход 1), с выхода