Устройство предупреждения прихватов бурового инструмента

Союз СоеетскнхСоцналнстнческнхРеспублнк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ ц 1 72151 7 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТфУ(61) Дополнительное к авт, свил-ву.Г,(51)М. Кл, Е 21 В 23/00 с присоединеиием заявки И -йсудрспаай кекя 1 вт СССР ве амза юебретенн 9 к етхрытяМ(54) УСТРОЙСТВО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПРИХВ АТОВ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованов нефтедобывающей промышленности дляпредупреждения прихватов, возникающихвследствие затяжек и посадок при подъе 5ме и спуске бурильного инструмента.Наиболее близким к описываемомуизобретению по технической сущностиявляется устройство для предотвращенияприхватов бурового инструмента, содер-.жащее датчик веса бурового инструмента,соединенный с первым входом блока веса через корректор, а со вторым еговходом - через первую схему совпадения,блок управления, первый вход которогосвязан с третьим входом блока веса, авторой - со вторым входом схемы совпадения, блок индикации, выход которогосоединен с входом исполнительного механизма, з второй вход - с выходом корректора 1,Однако это устройство не предупреждаег прихваты при спуске бурового снаряда, а вероятность их возникновения не меньше, чем при его подъеме. Недостатком известного устройства является также низкая точность определения допустимых значений веса на крюке, а необходимость в повышении точности становится очевидной, если учесть, что прихват развивается практически мгновенно.Цель изобретения - обеспечение анализа предаварийных ситуаций как при подъеме, так и при спуске бурового инструмента и повышение точности определения допустимых значений его веса.Цель достигается тем, что устройство предупреждения прихватов бурового ицс 1 румента, содержащее датчик веса бурового инструмента, соединенный с первым входом блока веса через корректор, а со вторым его входом - через первую схему совпадения, блок управления, первый выход которого связан с третьим входом блока веса, а второй - со вторым входом схемы совпадения, блок ицдикацин, выход которого соедицг и с входом исполнительного механизма, ц цго1517 3 72рой вход - с выходом корректора снабжено вьпитателем, переключателем, ком.мутатором, инвертором, триггером, схьмой ИЛИ и второй схемой совпадения,при этом первый выход блока управлениясвязан с первым входом переключателячерез вычитатель и коммутатор, а такжес нулевым входом триггера непосредственно и входами схемы ИЛИ и второйсхемы совпадения через инвертор, причем выход схемы совпадения соединенс вторым входом вычитвтеля, выходсхемы ИЛИ соединен с блоком индикации через переключатель, триггер и вторую схему совпадения, второй вход схемы ИЛИ связан с выходом переключателя, а выход блока веса соединен стретьим входом вычитателя.На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого устройства.Устройство содержит датчик 1, соединенный через схему совпадения 2 свходом вычитателя 3, блок веса 4,корректор 5, выход которого связан с переключателем 6 через блок веса 4, вычитатель 3 и коммутатор 7, а вход - с вы.ходом датчика 1, блок управления 8,соединенный первым выходом с входомблока веса 4 и вычитателя 3, а вторым -с входом инвертора 9, триггера 10 исхемы совпадения 2, схему ИЛИ 11, выход которой связан с исполнительныммеханизмом 12 через переключатель 6,триггер 10, вторую схему совпадения13 и блок индикации 14, при этом вы.ход инвертора 9 соединен с входамисхемы ИЛИ 11 и второй схемой совпадения 13, а выход корректора 5 связанс вторым входом блока индикации 14,Устройство работает следующим образом.От датчика 1 на вход схемы совпадения 2 поступает сигнал, частота которого пропорциональна весу бурового инструмента, На второй вход схемы совпадения 2 от блока управления 8 подаютсяимпульсы калиброванной длительности("временные ворота"). Выбор режима работы устройства Спуск" или "Подъемосуществляется оператороя с помощьюпереключателя 6. После выбора режимаработы буровой снаряд приподнимаетсянад забоем и по команде оператора вблок веса 4 с датчика 1 через схемусовйадения 2 вносится информация о пблном весе бурового снаряда,По окончании временных ворот блокуправления 8 переносит информацию обисходном весе с блока веса 4 в вычита 1 О 15 20 5 30 35 40 45 Я 55 4";:ль 3, В течение следующего импульса временных ворот из величчны исхОдного веса, занесенной в вычитвтель 3, вычитается информация о текущем весе бурового снаряда, поступающая на вход вычитателя От датчика 1 через схему совпадения 2, По окончании "временных ворот" из вычитателя 3 выводится информация о величине разности между исходным и текущим весом бурового снаряда и в него вновь вводится информация с блока веса 4 по команде с блока управления 8 об исходном весе. Далее цикл повторяется. Величина допустимого значения разности исходного и текущего веса задается коммутатором 7 путем подключения переключателя 6 к младшему разряду вычитателя 3, который соответствует контрольной точке (границе) допустимого значения величины отклонения исходного и текущего веса. Величина разности исходного веса забойного снаряда и текущего веса всегда будет находиться в младшкх .разрядах вычитвтеля 3.При подъемев случае появления затяжки, вычитвтель проходит нулевое значение (текущий вес превышает исходный), а при спуске - нет.Допустим, ведут подъем бурового снаряда (переключатель 6 находится в положении "Подъем" ). Передним фронтом импульса "временных ворот, поступающего с блока управления 8, триггер 10 устанавливается в нулевое состояние, Если в процессе подъема бурового снаряда его текущий вес превышает исходный и разность между ними превышает допустимое значение, установленное оператором с помощью коммутатора 7, то на счетный вход триггера 10 с коммутатора 7 через переключатель 6 поступает импульс и устанавливает триггер 10 в единичное состояние. По окончаниии временных ворот" открывается схема совпадения 13 сигналом, поступающим с инвертора 9, и аварийный сигнал с триггер ра 10 через схему совпадения 13 направляется на блок индикации 14 и исполнительный механизм 12.При исчезновении предвварийной ситуации на счетный вход триггера 10 не поступает импульс с коммутатора 7, триггер 10 остается в нулевом состоянии: аварийный сигнал отсутствует, При спуске бурового. снаряда переключатель 6 устанавливается в положение "Спуск . Передним фронтом импульса временных ворот триггер 10 устанавливается в нулевое состояние. Если в процессе спуска теку7218176лонны бурильцых труб исходный вес увсличиваегся, а при подъеме - уменьшается. Как только колонна бурильных труб снимается с элеватора, соответственно снимается запрет с блока индикации 14 и через него с исполнительного механизма 12.Описываемое устройство предупреждения прихватов бурового инструмента обес 10 печимет предупреждение прихватов какпри подъеме,так и при спуске бурового снаряда, и повышает точность определения допустимых значений веса на крюке: что позволяет повысить скорость подъе 15 ма и спуска бурильного инструмента. 5ший вес бурового снаряда оказываетсяменьше исходного на величину, заданнуюоператором с помощью коммутатора 7,т.е. величина допустимого значения разности текущего и исходного веса будетпревышена, то с коммутатора 7 на счетный вход триггера 10 через схему ИЛИ11 и переключатель 6 не поступаетимпульс, т,е. триггер 10 остается в нулевом состоянии. По окончании "временных ворот задним фронтом импульса,поступающего с блока управления 8 через инвертор 9, схему ИЛИ 11 и переключатель 6 триггер 10 устанавливается в единичное состояние и вьшает аварийный сигнал через схему совпадения13 на блок индикации 14 и исполнительный механизм 12.В том случае, когда величина разности исходного и текущего веса не превышает допустимого значения, с коммутагора 7 через схему ИЛИ 11 и переключатель 6 на счетный вход триггера 10поступает импульс и устанавливает триггер 10 в единичное состояние. По окончании "временных ворот" блок управления 8 через инвертор 9, схему ИЛИ 11и переключатель 6 вновь устанавливаеттриггер 10 в нулевое состояние и аварийный сигнал не поступает через схемусовпадения 13 на блок индикации 14 иисполнительный механизм 12. Схемасовпадения 13 предназначена для исключения ложного срабатывания блока индикации 14 и исполнительного механизма З 512 в гечение "временных ворот",Корректор 5 служит для корректировки исходного веса в процессе спускоподъемных операций и блокировки блокаиндикации 14, а также исполнительного40механизма 12 при полной разгрузкеталевой системы. При постановке буровойколонны на элеватор (это происходиткаждый раз перед отвинчиванием или наворачиванием очередной свечи колонны45бурильных труб) сигнал с датчика 1 резко изменяется и становится ниже заданного в корректоре 5 значения. При этомкорректор 5 выдает сигнал на блок индикации 14 и блок веса 4. Этим сигналом50блокируется блок индикации 14 и исполнительный механизм 12, а в блоке веса4 осуществляется корректировка исходного веса, ранее записанного в него,на величину веса отвинченной или навинченной свечи колонны бурильных труб.Звяк корректировки определяется режимом работы устройства: цри спуске коформула изобретения Устройство предупреждения прихватов бурового инструмента, содержащее датчик веса бурового инструмента, соединенный с первым аходом блока веса через корректор, а со вторым его входом - через первую схему совпадения, блок управления, первый выход которого соединен с третьим входом блока веса, а второй - со вторим аходом схемы совпадения, блок индикации, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, а второй вход - с.выходом корректора, о т л и ч.а ю ш е е с я тем, что, с целью обеспечения анализа предаварийных ситуаций как нри подъеме, так и при спуске бурового инструмента и повышения точности определе 1 ля допустимых значений его веса, устройство снабжено вычитателем, переключателем, коммутатором, инвертором, триггером, схемой ИЛИ и второй схемой совпадения, при этом первый выход блока управления соединен с перзым входом переключателя через вычита тель и коммутатор, а также с нулевым аходом триггера непосредственно и аходами схемы ИЛИ и второй схемы совпадения через инвертор, причем выход схемы совпадения соединен с вторым входом вычитателя, выход схемы ИЛИ соединен с блоком индикации через переключатель, триггер и вторую схему совпадения, второй вход схемы ИЛИ связан с выходом переключателя, а выход блока веса сос динен с третьим входом вычитателя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССГ Ъ 544746, кл. Е 21 В 23/00, 1976.721517 Составитель В. МартыноваРедактор Н. Корченко Текред М. Петко Корректор М, Вигула 25 Тираж 926 ИПИ Государственного ком о делам изобретений и отк 3035, Москва, Ж-Э 5, Рау каз 9 Ц