Устройство для измерения глубины скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 11 Е 21 В 4 Т СССРТНРЫТИЙ БР ЕНИ ВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТ В 23М.Лабий специальноеедств автомаг 43504, льство ССС /00, 1981. кг эы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИСАНИЕ ИЗ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ, содержащее сельсинный датчик положения талевогоблока, блок направления движения бурового инструмента, датчик веса накрюке, соединенный через компаратор с блоком коррекции погрешности,который соединен с блоком направления движения бурового инструмента,связанным со счетчиком импульсов"Над забоем" подключен через последовательно соединенные индикатор иэлемент НЕ ко второй схеме совпадения, связанной со счетчиком импульсов "Над забоем", при этом первая схема совпадения подключена по входу к схеме НЕ, а по выходу - к счетчику импульсов ПЗабой", о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы и точности измерения, оно снабжено генератором опорной частоты, делителем частоты, формирователем трехфазного питания, квантователем фазы, три гером дискреты и одновибратором, при этом генератор опорной частоты подключен на вход делителя частоты, три выхода которого. через последовательно соединенный формирователь трехфазного питания соединены с обмотками сельсинного датчика, выход которого через квантователь фазы, триггер дискреты и одновибратор подключен к первому входу блока направления движения, четвертый выход делителя подключен к квантователю фаа пятый - ко второму входу блока направления движения, причем блок коррекции погрешности выполнен в виде элемента ИЛИ и одновибратора, соединенных по входу с компаратором. выход одновибратора подключен к другому входу элемента ИЛИ, а блок направления движения бурового инструмента выполнен в виде триггера и сое диненных с ним двух элементов И, подключенных к выходу элемента ИЛИ блока коррекции погрешности, 1099057водит к кратконременному исчезновению сигнала датчика веса на крюке, н результате чего возникает случайная погрешность измерения величины перемещения талевого блока.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения глубины скважины, содержащее сельсинный датчик положения талевого блока, блок направления движения бурового инструмента,датчик веса на крюке, соединенный через компаратор с блоком коррекции погрешности, который соединен с блоком направления бурового инструмента, связанным со счетчиком импульсов "Над забоем" первой и второй схемами совпадения, а счетчик импульсов "Над забоем" подключен через последовательно соединенные индикатор и схему НЕ ко второй схеме совпадения, снязанйой со счетчикам импульсон "Над забоем", при этом первая схема совпадения подключена по входу к схеме НЕ, а по выходу - к счетчику импульсов "Забой" Г 23.Недостатком известного устройства является низкая надежность из-эа сложности блока коррекции погрешности и низкая помехозащищенность вследстэне наличия статической памяти,которая н процессе работы может бытьсброшена случайной помехой, так какона устанавливается от фронта сигна"ла датчика веса и при установившемсярежиме, т.е, при неизменном весе неподтверждается состояние триггера.Кроме того, недостатком известногоустройства является низкая точностьвследствие возможного ложного счетаимпульсов пути на границе переходадискреты датчика положения при вибрациях, которые имеются на буровых установках,Целью изобретения является повышение надежности работы устройства иточности измерения,Поставленная цель достигается тем,чтс устройство для измерения глуби 4 О 6 О Изобретение относится к контролюи измерению параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин набуровых установках,Известно устройство для измеренияглубины скважины и положения долота,содержащее датчикположения талевого блока, датчик веса на крюке, устройстно направления движения бурового инструмента, схемы совпадениясчетчик импульсов "Над забоем" счет- Очик импульсов "Забой" схему НЕ ииндикатор13,Недостатком этого устройства янляется низкая точность измерения, вызванная тем, что во время разгона и замедления буровой лебедки при спуске и подъеме инструмента натяжениеталеного каната уменьшается, что прины скважины, содержащее сельсинный датчик положения талевого блока, блок направления движения бурового инструмента, датчик веса на крюке, соединенный через компаратор с блоком коррекции погрешности, который соединен с блоком направления движения бурового инструмента, связанным со счетчиком импульсов фНад забоем" первой и второй схемами совпадения, а счетчик импульсов "Над забоем" подключен через последовательно соединенные индикатор и элемент НЕ ко второй схеме совпадения, связанной. со счетчиком импульсов "Над забоем",при этом первая схема совпадения цодключена по нходу к схеме НЕ, а по выходу - к счетчику импульсов "Забой" снабжено генератором опорной частоты, делителем частоты, формирователем трехФазного питания, кнантонателем фазы, триггером дискреты и одновибратором, при этом генератор опорной частоты подключен на вход делителя частоты,.три выхода которого через последовательно соединенные Формирователь трехфазного питания соединены с обмотками сельсинного датчика, выход которого через квантователь Фазы, триггер дискреты и однонибратор подключен к первому входу блока направления движения, четвертый выход делителя подключен к квантователю фазы, а пятый - ко второму входу блока направления движения причем блок коррекции погрешности выполнен в виде элемента ИЛИ и однонибратора, соединенных по входу с компаратором, выход одновибратора подключен к другому входу элемента ИЛИ, блок направления движениябурового инструмента выполнен н видетриггера и соединенных с ним двухэлементов И, подключенных к выходуэлемента ИЛЙ блока коррекции погрешности,Яа чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство для измерения глубиныскважины и положения бурильного инструмента над забоем содержит сельсинный датчик 1 положения талевогоблока, формирователь 2 трехфазногонапряжения питания сельсина, многоразрядный делитель 3 частоты, генератор 4 опорной частоты, квантователь 5 фазы, триггер 5 дискреты, однонибратор 7, блок 8 направлениядвижения, состоящий иэ триггера 9и трех входовых элементов И 10 и 11,датчик 12 веса на крюке, компаратор13, блок 14 коррекции погрешности,возникающей н динамических режимахРаботы буровой установки, состоящийиэ однонибратора 15 и элемента ИЛИ16, схему 17 и 18 совпадения, счетчик 19 импульсов "Забой", реверсивный счетчик 20 импульсов "Над эабо 1099057ем", индикатрр 21 "нуль", схемуНЕ 22,3Генератор 4 опорной частоты подключен на вход делителя 3 частоты,который Формирует ряд синхронизированных частот, Три выхода делителя3 подключены на вход формирователя2, который из ряда синхронизированных частот Формирует три частоты,сдвинутые на 1/3 периода, Выходформирователя 2 трехфазного питанияподключен на обмотки сельсинногодатчика, который подключен на входквантователя 5 Фазы. На другой входквантователя 5 подключена одна изсинхронизированных частот четвертого выхода делителя 3, которая кратная питающей частоте формирователя2, Выход квантователя 5 фазы подключен на вход запуска триггера б дискреты, Входы управления триггера 6дискреты и триггера 9 блока 8 направления подключены к пятому выходу делителя 3Выход триггера б дискреты черезодновибратор 7 соединен с входом запуска триггера 9 и элементов И 10и 11 блока 8, вторые входы элементов10 и 11 подключены к прямому и инверсному выходу триггера 9. Выходыэлементов 10 и 11 образуют Соответственно выходы блока 8 "Вверх" и"Вниз", Датчик 12 веса соединен скомпаратором 13, который подключенна вход одновибратора 15 и элементаИЛИ 16 блока 14 коррекции, Другойвход элемента 16 соединен с выходомодновибратора 15. Выход блока 14коррекции подключен на третьи входыэлементов 10 и 11 блока 8 направления движения, Выход "Внизу блока 8соединен с входами схем 17 и 18, авыход "Вверх" соединен с входом"Суммированием счетчика 20, выходкоторого через индикатор 21 подключен к другому входу схемы 17 и через последовательно соединенные схемы 21 и 22 к другому входу схемы18, Выход схемы 18 соединен с входом "Вычитание" счетчика "Над забоем", а выход схемы 17 соединен с входом счетчика 19 "Забой".Устройство работает следующимобразом,В основе работы устройства лежитподсчет дискрет фазы, йоличествокоторых пропорционально величине перемещения талевого блока. С этойцелью весь оборот сельсинного датчика 1 за счет синхронизированного пи,тания делится на и частей, где ивыбирается из ряда 10", 10 , 10Дальнейшее деление нецелесообразноиз-за того, что собственная погрешность сельсинного датчика становится соизмеримой с дискретой деления,При этом коэффициент вычисляется мосоотношению одной из синхронизированных частот делителя 3 с частотойпитания датчика 1 от формирователя 2,Тогда дискрета фазы ь определяется из следующего выражения5Д- -- - -п=МЕкгде Ч - фазовый сдвиг, равный 360и соответствующий нормирую 10 щему перемещению рабочегооргана 1- частота питающего напряжеиниясинхронизированная частота35 делителя,Сигнал выхода сельсинного датчика 1 поступает на вход квантователя5 фазы, который Формирует прямоугольный импульс положительной полярнос,ти с дискретным изменением фазовогосдвига и гистерезисом в пределахполовины дискреты. Благодаря этомуисключается влияние возможных флюктуаций фазы, а также вибраций наформирование дискреты на границе ееперехода, Выходной сигнал триггераб дискреты на переходах с положительной полярности в нуль нормируетсяпо длительности на одновибраторе 7,который совместно с синхронизирован 30 ной частотой делителя 3 частоты натриггере 9 блока 8 формирует стати, ческий сигнал направления движения,Блок 8 учитывает направление движения инструмента и распределяет вход 35 ную последовательность импульсов надве выходйые. которые отвечают движению инструмента вниз или вверх,Реверсивный счетчик 20 следит заглубиной погружения долота в скважи 40 ну, При достижении инструментом забоя счетчик 20 приходит в нулевоесостояние и выходной сигнал индикатора 21 фНуль" открывает схему 17совпадения, пропуская последователь 45 ность импульсов с, выхода "Вниз блока 8 на счетчик 19 "Забой", При отрыве долота от забоя или подъемеинструмента последовательность импульсов "Вверх" блока 8 поступаетна вход фСуммирование" счетчика 20,который показывает положение долота "Над забоем",Одновременно индикатор 21 "Нуль"закрывает схему 17 и через схему 22открывает схему 18, подключая после 55 довательность импульсов с выхода"Вниз" блока 8 на вход "Вычитание"счетчика 20, При этом последовательность импульсов "Вниз" вычитаетсяиз записанного в счетчике 20 пере 60 мещения и при достижении им нулевогосостояния,.т.е, в момент касания долотом забоя, индикатор 21 открывает схему 17 и через схему 22 закрывает схему 18.Счетчик 19 считает импульсы уг 65 лубления инструмента, Последователь1099057 Составитель В.БулыгТехред С.Мигунова дактор Г.Волко Корректор Ю,Иакарен каз 4335/27 аж 564 Подственного комитета СССРобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. Т ВНИИПИ Госуд по делам 3035, Москва/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ность импульсов "Вверх" или "Вниз"проходит на входы счетчиков толькопри наличии веса колонны на крюке,что исключает учет изменения величин при холостых перемещениях талевой системы буровой установки.Граничное значение веса в виде уставки задается в компараторе 13, весна крюке определяется датчиком 12.При наличии веса на крюке, большегозначения уставки компаратора 13, последний опрокидывается и через эле"мент 16 дается разрешение на элементы 10 и 11 блока 8 и импульсысчитываются счетчиками и индицируются. 35 При резких ускорениях и замедлечиях бурильного инструмента в процессе спуско-подъемных операций, когда за счет сил инерции кратковременно исчезает сигнал датчика 12 веса, срабатывает одновибратор 15 и через элемент 16 удерживает блок 8 в разрешенном состоянии, обеспечивая счет импульсов, Постоянная времени одновибратора выбирается такой величины, чтобы исключить ложные исчезновения сигнала наличия веса на крюке.Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность устройства и точность измерения положения инструмента и глубины скважины эа счет исключения неопределенности формирования дискрет на границе их перехода и погрешностей, возникающих в динамических режимах, а также помехозащишенность за счет использования Аазового информационного сигнала.