Устройство для предупреждения прихватов бурового инструмента

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскниСоцналнстнческнкРеспублик л)972037 ф%(51 М. Кл.з Е 21 В 23/00 Государственный комитет СССР ио ледам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПРИХВАТОВ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТАИзобретение относится к контролю и управлению процессом бурения скважин и может быть использовано для контроля и предотвращения прихватов бурового инструмента во время спуско"подъемных операций.Известно устройство для предотвращения прихватов бурового инструмента, содержащее датчик веса, нуль- орган управления реверсом, блок уставки порога, пороговый элемент, преобразователь код-аналог, нуль- орган аварийного сигнала, ключ, реверсивный счетчик, исполнительный элемент, генератор и блок сигнализации,. позволяющее контролировать затяжки инструмента при подъеме 1).Недостатком данного устройства является то, что предупреждение прихватов возможно лишь для операции подъема и только при резком возрастании веса на крюке, хотя прихваты, .вызванные плохой очисткой забоя от шлама, характеризуются медленным нарастанием веса на крюке, что не определяется данным устройством.Наиболее близким к изобретению по техническому решению и достигаемому эФфекту является устройство предупреждения прихватов буровогоинструмента, содержащее датчик веса,соединенный через первую схему совпадения с входом блока вычитания, блоквеса, корректор, выход которогосвязан через блок веса, вычитательи коммутатор с переключателем, авход - с выходом датчика веса, блокуправления, соединенный первый выходом с входом блока веса и вычитателя,а вторым - с входом инвертора, триггера и второй схемы совпадения исхему ИЛИ, выход которой связан сисполнительным механизмом через переключатель, триггер, вторую схемусовпадения и блок индикации 2 ).Недостатками данного устройстваявляются наличие ручных операцийпереключение Спуск-подъем 1 иподключение коммутатора к младшимразрядам вычитателя, а также низкаядостоверность распознавания прихватов,так как с изменением длины колонны допустимая величина сил сопротив ления изменяется, что равносильноадаптивному подключению коммутаторак нужному разряду вычитателя и вданном устройстве не производится.Цель изобретения - пончшение дос-, 30 товерности распознавания прихватов60 и исключение ручных операций при ра- боте устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком сравнения, блоком вычисления устанки, датчиком направления движения инст румента, и датчиком длины колонны, причем выход блока сравнения связан с блоком индикации, а его первый вход соединен со вторым входом блока сравнения, датчик направления 10 движения соединен с первым входом блока вычисления уставки, а датчик длины колонны соединен со вторым входом блока вычисления уставки.На чертеже представлена структур ная схема устройства.Устройство содержит датчик веса 1, соединенный с первым входом схемы совпадения 2, выход которой связан с вторым входом блока вычитания 3 и первым входом блока веса 4, а выход датчика веса соединен с входом корректора 5. Второй вход схемы сонПадения 2 соединен с вторым выходом блока управления б, первый вход которого связан соответственно с первым входом блока вычитания 3 и вторым входом блока веса 4. Выход блока веса 4 соединен с третьим входом блока вычитаний 3, выход которого З 0 связан с первым входом блока сравнения 8, Второй вход %тока сравнения 8 связан с выходом блока нычисления уставки 10, первый и второй входыкоторого соответственно соединены с выходом датчика направления движения 7 и выходом датчика длины колонны 9. Выход блока сравнения 8 связан с первым входом блока индикации 11, выход которого соединен с входом исполнительного механизма 12Выход корректора 5 связан с вторым входом блока индикации 11 и третьим входом блока веса 4.45Устройство работает следующим образом.От датчика веса 1 на вход схемы совпадения 2 поступает сигнал, частота которого пропорциональна весу бурового инструмента. На второй вход схемы совпадения 2 от блока управления 6 подаются импульсы калиброванной длительности,(довременные ворота). Перед началом работы устройства инструмент приподнимает ся на забое по команде оператора н блок веса 4 с датчика веса 1 через схему совпадения 2 вносится информация о полном весе бурового инструмента. По окончании 1 временных воротпо команде с блока управления б информация об исходном весе Переносится с блока веса 4 н блок вычитания 3В течение следующего импульса временных воротф из 65 величины исходного веса, занесенного в блок вычитания 3, вычитается информация о текущем весе бурового инструмента, поступающая на вход блока вычитания 3 от датчика 1 через схему совпадения 2. Одновременно сигнал о текущем весе записывается н блок веса 4. По окончании временных ворот сигналом с блока управления б из блока вычитания 3 выводится информация о величине разности между исходным и текущим весом бурового инструмента и в него вновь вводится информация с блока веса 4. Далее цикл работы устройства повторяется.Разность исходного и текущего веса бурового инструмента поступает на первый вход блока сравнения 8, на нторой нход которого подается значение устанки с блока вычисления устанки 10. Значение устанки С в блоке вычисления уставки вырабатывается адаптивно в соответствии с направлением движения колонны, сигнал о котором формируется н датчике направления движения 7 и длине колонны с датчика длины колонны 9 по следующим формулам.Нри спуске Су =9 Ч(Ь +1 э) . При подъеме 6 = - Ю 1 Ч(1 1 сВ.), где 1. - длина колонйы на начало спуска подъема) свечи; 8 8 - длина свечи; Ч 1,Ч- допустите значения коэффициентов сопротивления движения колонны для спуска и подъема соответственно; с 1 - средний нес колонны труб с учетом замков.Если знак разности между разностью исходного и текущего веса с блоком вычитателя 3 и устанкой с блока устанки 10 отрицателен, то блок сравнения 8 вырабатывает аварийный сигнал Затяжка или Посадка на блок индикации 11 и через него на исполнительный механизм 12Если знак разности положителен, то это означает, что силы сопротивления не превышают допустимое значение и аварийный сигнал не вырабатывается.Корректор 5 служит для корректировки исходного веса в пропускоподъемных операциях и блокировки исполнительного механизма 12 и блока индикации 11 при полной загрузке таленой системы. При постановке колонны на элеватор сигнал с датчика 1 резко изменяется и становится ниже заданного н корректоре 5 значения. При этом последний выдает сигнал на блок индикации 11 и блок веса 4. Этим сигналом блокируется блок индикации 11 и исполнительный механизм 12,а в блоке веса 4 осуществляется корректировка исходного веса, ранее записанного в него, на величину отнинченной или нанин972037 Формула изобретения оставитель И.КарбачинскаяехредЛ.Пекарь Корректор В.Прохненк дактор И.Митровк каз 8500/17ВНИ Тираж 623 Государственного комит елам изобретений и отк Москва, Ж, Раушска Подпта СССРрытийнаб., д. сн по 03 ПП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Фили ченной свечи с учетом знака веса последней. При снятии колонны с элеватора снимается запрет с блока индикации 11 и исполнительного механизма 12,Устройство позволяет повысить достоверность распознавания момента наступления затяжек и посадок бурового инструмента, что обеспечивает надежное предупреждение полного прихвата колонны бурильных труб и позволяет сократить затраты времени и материальных средств на непроизводительные расходы, связанные с ликви 1 дацией аварийных ситуаций. Устройство для предупреждения прихватов бурового инструмента, содержащее датчик веса, соединенный с входом блока коррекции и с первым входом блока совпадения, блок управления, первый выход которого соединен с первым входом блока вычитания и со вторым входом блока веса, а второй выход - со вторым входом блока совпадения, выход которого связан с первым входом блока веса и со вторым входом блока вычитания,выход блока веса связан с третьимвходом блока вычитания, блок коррекции соединен с третьим входом блока5веса и со вторым входом блока индукции, выход котооого соединен сиспытательным механизмом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповыаения достоверности распознавания прихватов инструмента, оно снаб 10 жено блоком сравнения, блоком вычисления установки, датчиком направлениядвижения инструмента и датчиком длины колонны, причем выход блока сравнения связан с блоком индикации, а15 его первый вход соединен с выходомблока вычитания, выход блока вычисления уставки соединен со вторым входом блока сравнения, датчик направления движения соединен с первым2 О входом блока вычисления уставки, адатчик длины колонны соединен со вторым входом блока вычисления уставки.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 544746, кл. Е 21 В 23/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССРР 721517, кл. Е 21 В 23/00, 1977