Система управления скважинного прибора при каротаже

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союэ Советскик Социалистических Республик(51) М. Кл.З Е 21 В 47/00 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(23) ПриоритетОпубликовано 3009.81, Бюллетень ЙЯ ЗбДата опубликования описания 30,09.81(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СКВАЖИННОГО ПРИБОРА ПРИ КАРОТАЖЕНедостатком указаннойсистемы является то, что она реагирует только на возникновение критической ситуации и только при подъеме скважинного прибора.Цель изобретения - повышение надежности спуско-подъемных операций за счет обеспечения поддержания за" данной скорости скважинного прибора,Поставленная цель достигается тем, что система снабжена датчиками натяжения кабеля и скорости его перемещения на устье, датчиком меток глубины, двумя логическими элементами ИЛИ, переключателем и анализатором аварийных ситуаций, причем выходы датчиков натяжения кабеля и скорости его перемещения на устье и датчики меток глубины подключены к другим входам блока управления, первый выход которого подсоединен к первому, входу анализатора аварийных ситуаций, а второй и третий - соответственно к управляющему и первому информационному входам переключателя, второй и третий информационные входы которого связаны с выходами глубинного датчика натяжения кабеля и датчика натяжения кабеля на устье, при этом одйн иэ Изобретение относится к промысловой геофизике.Известны устройства для контролядвижения скважннного прибора, содержащие измерительный ролик,.диск скруговой шкалой соединенной с помощью ременной или цепной передачис выкурным шкивом редуктора, приэтом скорость вращения диска пропорциональна скорости вращения измерительного ролика и отношение этих скоростей устанавливается с помощью коробки передач редуктора (1).Недостатком этого устройства является низкая точность поддержанийпостоянной скорости перемещения кабеля,Известна также система управлениядвижением скважинного прибора при 20харотаже, содержащая глубинный дат- .чик натяжения кабеля, подключенный кодному из входов блока управлений,регистратор и исполнительные механизмы двигателя лебедки и ее тормознойсистемы (21. При увеличении натяжения кабеля выше определенного значения, в системе Формируется сигнал,отключающий питание от двигателя лебедки и включающий. тормозную систему. З 0 С.С.Александров, В.В.Лаптев, А.В.Лукьяноф й="Н-:Ц, ФИлингг"Ввыходов переключателя подключен ко второму входу анализатора аварийных ситуаций, а два других и выходы анализатора аварийных ситуаций подсоединены к логическим элементам ИЛИ, выходы которых подключены к исполнительным механизмам двигателя лебедки и ее тормозной системы.На чертеже представлена система управления движением скважинного прибора при каротаже.10 4Система содержит скважинный прибор 1 с расположенным в нем датчиком 2 натяжения кабеля, наземные датчики 3 и 4 скорости движениякабеля и его Натяжения, датчик 5 меток глубины, барабан 6 с кабелем 7, который через фолики З.соединен со скважинным прибором, двигатель 9 с редуктором 10, Осуществляющие вращение барабана, тормозную систему 11, воздействующую На барабан, регистрирующее устройст Во 12 геофизических параметров, посТупающих через распределитель 13 каналов и кабель от скважинного прибора, исполнительные механизмы 14 и 15, осуществляющие подачу необходимого Я количества энергии на двигатель и тормозную систему в зависимости от состояния системы, блок 16 управления, к которомуподключены все датчики технического состояния системы и в ко- З 0 .торый вводится информация в зависимости от конкретных условий каротажа, анализатор аварийных ситуаций 17, контролируемый критическое состояние системы и вырабатывающий сигнал воздействия на тормозное устройство системы при возникновении этого состояния, переключатель 18, подключающий дополнительные механизмы воздействия на двигатель или тормозное устройство через схемы 19 и 20 ИЛИ в зависи мости от направления, движения кабеля,Во времы подготовки системы к работе и спуске прибора используется только тормозное устройство 11, упра вляемое вручную, двигатель же 9 на ходится в нерабочем состоянии, так как увеличивающейся силы веса кабеля 7 и силы прибора 1 достаточно для раскручивания барабана 6 с необходимой скоростью. При нахождении прибо- у 0 ра 1 над устьем скважины со скважин- ного датчика 2 натяжения в блок 16 управлениф поступает информация о натяжении кабеля, обусловленная весом прибора. Причем, при нахождении системы в данном состоянии, значения датчиков натяжения, скважинного 2 и наземного 4, должны быть практически равными. На основании полученной инФормации о величине статического натяжения кабеля с датчика 2 и введен ных значений плотности бурового раствора и требуемой скорости спуска прибора в блоке 16 управления вырабатывается расчетное значение сиРналуставки нижнего натяжения кабеля. С Я одной стороны расчетное значение натяжения должно быть меньше результирующей силы нижнего датчика натяжения, обусловленной силой веса прибора, уменьшенной на,величину выталкиваю-, щей силы бурсвого раствора и на величину сил трения, возникающих при заданной скорости движения, прибора в 1 скважине. С другой стороны, эта величина силы натяжения должна быть больше некоторого минимального значения, добавление которого к сйле веса кабеля, находящегося в скважине, достаточно для преодоления сил трения расторможенной лебедки и особенно в начальный момент спуска прибора.Кроме того, блоком 16 управления вырабатывается и минимальное значение нижнего натяжения кабеля, которое выбирается меньше расчетного и ограничивается нулевым значением, соответствующим превышению скорости кабеля над скоростью прибора, что недопусти- . мо. Эта величина подается на анализатор аварийных ситуаций 17 на его первый вход.Спуск прибора начинается подачей команды "Спуск". При этом тормозная система 11 освобождает барабан б, который начинает под действием сил тяжести прибора и увеличивающейся силы веса кабеля 7 с ускорением раскручиваться. Линейное движение кабеля 7 преобразуется во вращательное движение нижнего ролика 8 и датчика 3 скорости, являющегося одновременно и датчиком направления движения кабеля 7. Информация о направлении движе- ния, поступающая с датчика 3 в блок 16 управления, анализируется им, после чего выдается сигнал переключателю 18, который переходит в положение, когда сигнал управления (рассогласования) с блока 16 управления поступает на исполнительный механизм 15 через логический элемент 20 и переключатель 18, а на второй вход анализа" тора 17 поступает текущее значение натяжения с датчика 2 через кабель 7 и переключатель 18.В процессе спуска и в зависимости от величины текущего значения силы натяжения, поступающей с датчика 2, и сравнении этого значения с расчетным значением, блок 16 управления выдает сигнал рассогласования, который поступает на испольнительный механизм 15 через логический элемент 20 и перереключатель 18. Величина и знак сигнала рассогласования зависят от текущего значения натяжения, например, если текущее значение меньше расчетного, то это соответствует меньшей скорости движения скважинного прибора 1 относительно движения кабеля 7, уменьшить скорость движения которого можно увеличением воздействия силы торможения системы 11 на барабан б, если же текущее значение натяжения3 скорости меняется на обратное. 3 док 16 управления отреагирует на это из О менение выработкой сигнала на йодкабчение выхода блока 16 управленияче; реэ переключатель 18, схему 1 Э,ИЛИ на исполнительный механизм 14 двигателя 9, подключением выхода датчика: 4 натяжения ко второму входу анали" затора 17 и выработкой максимальйо возможного зкатГения натяжения,; пос" тупающего на первый вход анализато-, ра 17.При этом сигнал рассогласования, 40 вырабатываемый блоком управления и поступающий на испольнительный меха". низм 14, равен разности между нозви 4 значением расчетного значения сигналуставки и текущими значениями глубии- Я ного датчика натяжения. Новое же зна-.чение сигнал-уставки,вырабагываемое блоками 16 управления для режима подъема, определяется величиной статического натяжения прибора, находящегося на заданной глубине, уменьшенной на величину выталкивающей силы и увеличенной на величину силы сопротивления, возникающей при требуемой скорости подъема, значение величины которой вводится в блок управления как параметр. Эначение же максимально допустимой величины, вырабатываемой блоком управления, должно определяться величиной несколько меньшей, при,которой может возникнуть разрыв кабеля 7 на устье скважины, причем эта величина зависит и .от глубины скважины (длины кабеля) и постоянно корректируется в процессе каротажа.При отклонении скорости движения кабеля относительно установочного значения в сторону увеличения (уменьшения) на выходе схемы появляется сиг: нал рассогласования, воздействующий.на исполнительный механизм 1.4 таким образом, чтобы уменьшать (увеличи,вать) подачу энергии на двигатель 9 с тем, чтобы он уменьшил (увеличил) скорость вращения барабана 6 через редуктор 10. В случае прихвата прибора в скважине скорость его уменьшается, следовательно уменьшается и скорость кабеля, на.что система реагирует действиями, сохраняющими необходимую скорость. Однако при этом возрастает натяжение кабеля, фиксиру" 1емое датчиком 4. Величина же этого натяжения контролируется анализато- ром, фкоторый при превышении предельно допустимого натяжения срабатывает, и через схемы 19 и 20 ИЛИ выдает на исполнительные механизмы 14 и 15 сигналы. При этом исполнительный механизм 14 прекращает подачу энергии на двигатель 9 и,он сбрасывает обороты, а исполнительный механизм 15 проводит в действие тормознуюсистему 11, ко" торая останавливает барабан 6, и подъем прекращается.Также как при спуске прибора, при его подъеме происходит изменение скорости движения прибора в опасных местах.Описываемые процессы реакции системы на возмущения, отклоняющие .ее от нормального состояния и принятие мер по устранению нежелательных отклонений от.нормы. происходит практически мгновенно, поэтому удается сни-. зить до нуля вероятность образования петель на кабеле приспуске, мгновенно отреагировать на прихваты прибора при.подъеме, ие усугубляя нежелательного явления, кроме того Снизить вероятность возникновения аварийной ситуации снижением скорости движения прибора в неблагоприятных местах скважины, что в совокупностй повышает8680 55 Формула изобретения дписное ИИПИ Заказ 8263/36 Тираж л.Проектйая иал ППП "Патент", г.ужгор надежность спуско-подъемных операций при каротаже.Повышение надежности спуско-подьемных операций при каротаже позволит снизить число аварий, возникновение которых - явление довольно частое. Ликвидация последствий аварии на скважине требует значительных затрат, минимум 3-5 тыс.р. При современных масштабах каротажных работ снижение числа аварий даст экономию не на одну сотню тысяч рублей. Система управления движением скважинного прибора при каротаже, содержащая глубинный датчик натяжения кабеля, подключенный к одному из входов блока управления, регистратор и исполнительные механизмы двигателя лебедки и ее тормозной системы, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности спуско-подъемных операций за счет обеспечения поддержания заданной скорости скважинного прибора, она снабжена датчиками натяжения кабеля и скорости его перемещения на устье, датчиком меток глубины, двумя логическими элементами ИЛИ, переключателем и анализато"ром аварийных ситуаций, причем выходы датчиков натяжения кабеля и Скорости его перемещения на устье и датчики меток глубины подключены к другим входам блока управления, первыйвыход которого подсоединен к первомувходу анализатора аварийных ситуаций,а второй и третий - соответственнок управляющему и первому информационному входам переключателя, второй итретий информационные входы которогосвязаны с выходами глубинного датчика натяжения кабеля и датчик натяжения кабеля на устье, при этом один из15 выходов переключателя подключен ковторому входу анализатора аварийныхситуаций, а два других и выходы анализатора аварийных ситуаций подсоединены к логическим элементам ИЛИ, вы 2 О ходы которых подключены к исполнительным механизмам двигателя лебедки и еетормозной системы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3292904,кл. 254-145, опублик. 1966.2. Патент США Р 3381940кл. 254-173, опублик. 1968.