Устройство для измерения глубины скважины

Союз СоветскикСоциалнстическилРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ Дополнительное к авт. свид-вуЗаявлено 29.01.80 (21) 2878404/22 М. Кл,3с присоелинениевааяв ударственлый комете СССР В 4убликовано 23.10.81Бюллетень3 ата опубликования описания 23.10.81 53) УДК б 22. 24082 (088 8),Львовский ордена Ленина политехнический институтМинистерства высшего и среднего специального образованияие относится к нефтянои омышленности,. в частнойствам контроля процес- нефтяных и газовых сква Изобре газовой время спуско-подъемных операции инаращивания инструмента.Известно также устройство дляизмерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее датчик обо 5ротов лебедки, датчик веса на крюке, блок логики, блок счетчиков иблок коррекции, контролирующее перемещение инструмента по количествуоборотов барабана лебедки с компен 6сацией погрешностей, возникающихпри смене слоев каната 2,Недостатком этого устройства является низкая точность контроля положения долота в скважине и глубинызабоя ввиду изменчивости характера навивки телевого каната на барабан лебедки.Наиболее близким по технической,сущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения глубиныскважины и положения долота, содерее датчик положения талевоголока, датчик веса на крюке, устстр ния в Извести устроиство измерения ажины, состоящее из датинструмента, установлен- блоке, счетчиков импульогики, Измерение проход-.1 тройстве основанона измещения верхнего конца уб, т,е, на измерении одки ск подачи ч на крон блока л о сов, ки,в мере этом уснии пере ных трчи 11. бурильпода 1 е обесоло-,операОднако данное. устройств печивает контроль положени та во время спуско-подъемнь.ций, который приобретает п пенное значение при ликвид рий, вызванных поломками и та. Кроме того, устройство низкую точность измерения боя иэ-за отключения датчиройство направления движения.; бурильного инструмента, схемы совпадения, счетчик импульсов "Над забоем, счетчик импульсов "Забой",схему НЕ и индикатор,Принцип измерения в известном уст.ройстве основан на подсчете количества импульсов от датчика подачиинструмента, приводимого в действие медленно вращающимся шкивомкронблока. Основным управляющимсигналом, разрешающим подсчет этого количества импульсов, т.е. вели -чины перемещения инструмента, является наличие веса инструмента, контролируемое датчиком веса на крюке 3.Недостатком этого устройства является низкая точность измерения,вызванная тем, что во время разгонаи торможения буровой лебедки при спуске и подъеме инструмента натяжениеталевого каната уменьшается, что приводит к кратксвременному исчезновению сигнала датчика веса на крюке,в результате чего возникает случайная погрешность измерения величиныперемещения талевого блока.Цель изобретения - повышение точности измерения.Указанная цель достигается тем,что в устройство введены блок коррекции погрешности, содержащий последовательно соединенные датчик наличия движения инструмента, схему ИЛИ-НЕтриггер и первую схему совпадения,и компараторсвязанный с триггероми схемой ИЛИ-НЕ, при этом датчик веса на крюке подключен к компаратору,. а датчик положения талевого блока подключен к первой схеме совпадения, соединенной с блоком направления движения бурильного инструмента, причемпоследний связан со счетчиком импуль сов "Над забоем", второй и третьейсхемами совпадения, а счетчик импульсов "Над забоем" подключен через последовательно соединенные индикатори схему НЕ ко второй схеме совпадения, непосредственно связанной со.счетчиком импульсов "Над забоем" приэтом третья схема совпадения подключена к схеме НЕ и счетчику импульсовЗабой.На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство для измерения глубиныскважины и положения бурильного инструмента над забоем содержит датчик 10 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 положения талевого блока 1, датчиквеса на крюке 2, блок коррекции погрешности 3, возникающей в динамическихрежимах работы буровой лебедки, состоящий из компаратора 4, датчика наличиядвижения инструмента 5, схемы совпадения 6, блока памяти в виде установочного триггера 7. и схемы ИЛИ-НЕ 8, блок направления движения бурильного инструмента 9, схему совпадения 10 и 11, счетчик импульсов "Над забоем" 12, схему НЕ 13, индикатор "Нуль" 14, счетчик импульсов "Забой" 15.Датчики 1 и 2 подключены к соответствующим входам блока коррекции 3, выход которого соединен с устройст вом 9, при этом датчик веса 2 через компаратор 4 подключен к первым входам триггера 7 и схемы 8, другой вход которой соединен с датчиком наличия движения 5, Выход схемы 8 соединен с другим входом триггера 7, а его выход соединен с.одним входом схемы совпадения 6, к другому входу которой подключен датчик импульсов положения 1. Выход схемы 6 соединен со входом устройства 9, первый выход которого "Вниз" соединен с одними входами схем 10, 11, а другой выход "Вверх" соединен с входом "Вычитание" счетчика 12, выход которого через индикатор 14 подключен к другому входу схемы 11 и через схему 13 к другому входу схемы 10. Выход схемы 10 соединен с входом "Суммирование" счетчика "Над забоем" 12, а выход схемы 11 соединен с входом счетчика "Забой" 15,Устройство работает следующим образом.Во время движения инструмента датчик 1 выдает импульсы, количество которых пропорционально величине перемещения талевого блока и которые через блок коррекции 3:поступают в устройство направления движения 9. Устройство 9 учитывает направление движения инструмента и распределяет входную последовательность импульсов на две выходные: отвечающие движению инструмента вниз или вверх, Реверсивный счетчик 12 следит за глубиной погружения долота в скважину. При достижении инструментом забоя счетчик 12 приходит в нулевое состояние, в результате чего выходной сигнал индикатора "Нуль" 14 открывает схему 11 и последовательность импульсов с выхода "Вниз" устройства 9.поступает на счетный вход счетчика "Заоой" 15.5 8 При отрыве долота от забоя или подьеме инструмента, последовательность импульсов с выхода "Вверх" устройства 9 поступает на вход "Вычитание" счетчика 12, который указывает на положение долота "Над забоем". Одновременно индикатор Нуль" 14 закрывает схему 11 и через элемент НЕ 13 открывает схему 10, которая подключает выходную шину "Вниз" устройства 9 на вход "Сложение" счетчика 12. Импулвсы, появляющиеся на этои шине при движении инструмента вниз учитываются реверсивным счетчиком 12 до достижения им нулевого состояния, т.е. до момента касания долотом забоя. В этот момент индикатор 14 закрывает схему 10 и открывает схему 11, в результате чего счетчик 15 учитывает величину последующего углубления скважины.Вышеуказанные измерения перемещений бурильного инструмента вомож-, ны при наличии разрешающего сигнала на выходе схемы совпадения 6 блока 3. 2Схема 6 блока коррекции 3 открывается выходным напряжением триггера 7, состояние которого определяется наличием или отсутствием сигнала на выходе датчика веса на крюке 2, управляющего компаратором 4, и сигнала датчика наличия движения инструмента э.В исходном положении триггер 7 всегда находится в состоянии, при3 котором схема 6 закрыта, Если вес йа крюке при спуске инструмента достигнет большего значения уставки компаратора 4, то триггер 7 опрокидывается, открывает схему 6, и импульсы от датчика 1 поступают на подсчет и индикацию счетчиками 12 и 15. 75001 6 10 15 20 ЭО 40 Формула изобретения 50 гПри резких ускорениях и замедлениях бурильногоинструмента в процессе спуска или подъема, когда кратковременно пропадает сигнал датчика веса 2, триггер 7 не изменяет своего состояния, и счетчик импульсов от дат чика 1 продолжается. Триггер 7 опрокидывается и закрывает схему 6 только тогда, когда отсутствуют выходные сигналы датчиков 2 и 5 ( бурильный инструмент поставлен.на ротор). При перемещениях пустого крюка уровень выходного сигнала датчика веса 2 мень ше установки компаратора 4, что исключает ложный подсчет импульсов. Три гер 7 опрокидывается и открывает схему 6, что обеспечивает возможность возобновпения счета импульсов в случае появления сигнала на выходе датчика 2 упревышающего уставку компаратора 4,Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность1измерения глубины скважины и положения бурильного инструмента над забоем во время бурения путем исключенияпогрешностей, возникающих в динамических режимах работы буровой лебедки, что приобретает первостепенноезначение, особенно, при бурении наклонно направленных скважин,Макетный образец предлагаемого устройства испытан на действующей бу-ровой установке. Применение блокакоррекции погрешности в данном устройстве позволило уменьшить погреш- .ность измерения с 23 до 0,057,При спуске инструмента в скважинуво время спуска каждой свечи, какпоказали измерения, крюк проходитпримерно 0,7 м в режиме свободногопадения, когда отсутствует сигналдатчика веса. Таким образом, устройство, работающее без предлагаемого корректора не учитывает 0,7 м накаждой свече, длина которой составляет 38-40 м. Точность измерения длиныбурильного инструмента, опущенного вскважину, устройством, содержащимпредлагаемый корректор, исключает этупогрешность, а погрешность предлагаемого устройства определяется толькоточностью выполнения мерного ролика,троса, стабильностью его натяженияи ошибкой дискретности. Предлагаемое устройство может найти .широкое применение в оснащении бурящихся нефтяных и газовых скважин как в отдельности, так и в системах сбора и обработки технологической информации. Устройство для измерения глубины скважины, содержащее датчик положения талевого блока, датчик веса на коюке, блок направления движения бурильного инструмента, схемы совпадения, счетчик импульсов, "Над забоем", счетчик импульсов "Забой", схему НЕ и индикатор, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точностй измерения оно снабжено блоком коррекции погрешности,875001 8 каз 9284/5 ВНИИПИ Подписное раж Патент", г. Ужгор ектная, 4 илиа содержащим последовательно соединенные датчик наличия движения инструмента, схему ИЛИ-НЕ, триггер и первую схему совпадения, и компаратором, связанным с триггером и схемойИЛИ-НЕ, при этом датчик веса на крюке подключен к компаратору, а датчикположения талевого блока подключенк первой схеме. совпадения, соединенной с блоком направления движения .бурильного инструмента, причем последний связан со счетчиком импульсов "Над забоем", второй и третьей,схемами совпадения, а счетчик импульсов "Над забоем" подключен черезпоследовательно соединенные индикатор и схему НЕ ко второй схеме совпадения, непосредственно связанногосо счетчиком импульсов "Над забоем",при этом третья схема совпаденияподключена к схеме НЕ и счетчику импульсов "Забой",Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Куликовский А.Ф. и др. Инфор"1 О мационно-измерительные системы дляуправления процессом бурения. М.,"Недра", 1972.2. Авторское свидетельство СССРВ 648722, кл. Е 21 В 44/00, 1975,1 ь 3. Патент США У 3643504,кл. 73-151.5, 1972.