Станция геолого-технологических исследований

(57) Изобрго-технолобурении раи газ. 11 ейдостоверно тся к геол ение откос ическим иссл едочных ск изобретениедованиажин н- пов м принефтьение ти ти ин орм ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ П(НТ СССР Н А ВТОРНОМУ СВИ(71) Специальное конструкторскоеро геофизического приборостроени(56) Патент Франции У 2142048,кл. Е 21 В 47/00.Авто)ское свидетельство ССУ 175018, кл. Е 21 В 47/00. ЦИЯ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛО Й ности ее обработки. Для этого станция содержит датчики (Д) 1 технологических параметров, преобразователи2 напряжение - частота, распределительное устройство 3, дегазатор 4,хроматограф 5, суммарный газоанализатор 6, Д 7 расхода промывочной жидкости, Д 9 глубин, блок 8 определения параметров бурения, устройства10 и 11 формирования меток глубин иисправленных глубин, ключи (К) 12-16и аналоговые регистраторы (АР) 17-22,Сигналы с Д 9 поступают в устройство10, где происходит пересчет угла поворота вала лебедки Д 9 в перемещениебурового инструмента. С устройства10 скорректированные метки подаютсяна устройство 11, блок 8 и на К 1215. На АР 17-20 при этом происходитотметка действующей глубины. С Д 1сигналы поступают на преобразователи15484212, а оттуда на АР 17-22, на К 12-15 и на устройство 11. С помощью дегазатора 4 газовоздушная смесь из бурового раствора подается на газоанализа-,5 тор 6 и хроматограф 5. С их выходов сигналы подаются на входы АР 21 .через К 16, с помощью которого на диаграммной бумаге производится отметка сигнала исправленной глубины и содержа ние предельных углеводородных газов.С выхода Д 7 сигналы поступают в блок8, где происходит подсчет расходапромывочной жидкости на выходе, времени бурения .одного метра скважины икоэффициента разбавления. Эти параметры регистрируются АР 22 с приходомметки глубины с устройства 10. 3 з.п.Ф-лы, 6 ил.Изобретение относится к устройствам определения технологических параметров и предназначено для проведениякомплекса геолого-технологических исследований при бурении разведочных 20скважин на нефть и газ.Целью изобретения является повышение достоверности информации и оперативности ее обработки.На фиг.1 приведена принципиальная 25электрическая схема станции; на Фиг.2 схема устройства Формирования исправленных глубин; на фиг.3 - схема счет"но-решающего устройства; на фиг.4схема устройства. формирования метокглубин, на фиг.5 - датчик глубин;на фиг,б - распределительное устройствО,Станция содержит датчики 1 технологических параметров, преобразователи 2 напряжение - частота, распределительное устройство 3, дегазатор4, хроматограф 5, суммарный газоанализатор 6, датчик 7 расхода промывочной жидкости на выходе, блок 8 определения параметров бурения, датчик9 глубин, устройство 10 формированияметок глубин, устройство 11 формирования исправленных глубин, ключи 1216, аналоговые регистраторы 17-22. 45Для регистрации технологическихпараметров в функции времени с отметкой действующих глубин станция имеетследующие датчики технологическихпараметров 1 (тиг.1): датчики нагрузки на крюк Ч, датчик момента на роторе МР, датчик момента на машинномключе М, датчик потока на выходе 7,датчик давления в нагнетательной линии Р , датчик давления в затрубномпространстве Р , датчик расходапромывочной жидкости на входе скважины Ч , датчик плотности промывочной жидкости на входе скважины датчик плотности промывочной жидкости на выходе скважины г, датчик0 ЬЬЦудельного сопротивления ц , датчик температуры промывочной жидкости навходе скважины Т , датчик температуры промывочной жидкости на выходе скважины Т ы, датчики уровней промывочной жидкости в приемных емкостяхЧ, Ч, датчик числа ходов насосов и,.Устройство Формирования исправныхглубин содержит (фиг.2) триггер 23метки, блок 24 начальной установки,мультиплексор 25, одновибратор 26,делитель 27, счетчик 28 адреса, реверсивный счетчик 29 отставания, оперативное запоминающее устройство 30 (ОЗУ), программный переключатель 31,ключевой элемент 32. Устройство представляет собой длинную линию задержки на основе оперативного ЗУ. При включении питания блок 24 начальнойустановки устанавливает все узлыданного устройства в исходное состояние. С приходом метки действующих глубин Н, которая Формируется в бло-, ке 10 (фиг.1), триггер 23 метки переходит в единичное состояние. На входмультиплексора 25.поступает двухразрядный код с ручного переключателя, устанавливаемого оператором, Мультиплексор содержит логическое устройство для распознавания сигналов "Управление 1", "Управление 2". В зави" симости от выбранного режима работыустройства формирования исправленныхглубин (сигналы У, У) мультиплексор 25 пропускает импульсные сигналылибо 0, либо ь либо Т, либоПна вход одновибратора 26 и ключевого элемента 32 С выхода одновибратора 26 сигнал поступает на счетчик 28 адреса, на делитель 27, на ключевой элемент 32 и на триггер 23 мет 5 154842 ки, Счетчик адреса меняет свое. состояние, после чего в ОЗУ 30 сначала происходит опрос ячейки, соответственно даниому адресу, а затем запись в ту же ячейку новой информации, приходящей с триггера 23 метки. Ключевой элемент 32 формирует режим считы" вания - записи ОЗУ 30. Счетчик 29отставания служит для задержки метки действующих глубин НВеличина задержки вводится вручную с программного переключателя 31. Таким образом, счетчик 29 отставания определяет цикл работы всего устройства. Новый цикл 15 работы всего устройства начинается с нулевого адреса (счетчик 28 адреса - в нулевом состоянии). Далее происходит считывание и запись во все ячейки ОЗУ 30, количество которых 20 определяет величина отставания, устанавливаемая вручную. Каждый новый цикл работы устройства начинается с записи в счетчик 29 отставания величины отставания. Связи от програм много переключателя 31 поступают на входы параллельной записи реверсивного счетчика 29Программный переключатель представляет собой типовой преобразователь десятичного числа в двоично-десятичный код. Связь одновибратора 26 и триггера 23 необходима для того, чтобы сигнал глубины записывался с выхода триггера 23 в ОЗУ 30 только в одну ее ячейку (выбор ячейки ОЗУ осуществляет счетчик 2835 адреса).Режим работы устройства выбирается с помощью галетного переключателя оператором в зависимости от количест ва и номенклатуры устанавливаемых на буровой датчиков.Счетчик 29 является реверсивным, но используется только в режиме вычитания с предварительной записью. Режим сложения в счетчике не используется, Связь между счетчиком 29 и блоком 24 начальной установки служит для сброса (обнуления) счетчика 28 . адреса и записи новой установки с программного переключателя 31 в счетчик 29, Ключевой элемент 32 служит для формирования сигналов чтения (считывания) ОЗУ 30. Со счетчика 28 адреса информация поступает в ОЗУ 3055 в параллельном двоичном коде.На мультиплексор 25 поступают сигналы Я, и, с распределительного устройства 3 (Фиг.1) и Т, Я ы, с 1блоком 8 определения параметров бурения (фиг,1).Сигнал Н и с устройства формирования исправленных глубин поступает наключ 16 (фиг.1).Блок 8 определения параметров бурения (фиг.З) содержит генератор 33импульсов, делители 34 и 35, счетчики 36-38, регистр 39, цифроаналоговые преобразователи 40-42,Блок определения параметров бурения работает следующим образом. Частота с генератора 33 поступает на де=литель 35, где происходит формирование сигналов 12,5 с, 30 с, 1 мин.Сигналы 30 с и 1 мин поступают навосьмиразрядный счетчик 36, которыйпроизводит их подсчет, а с выходасчетчика информации поступает на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 40На выходе ЦАП 40 получается напряжение, пропорциональное. количествусигналов 30 с или 1 мин, пришедшихна счетчик 36 за промежуток временимежду метками действующих глубин Нкоторые поступают с устройства 10(фиг.1) и обнуляют счетчик 36,Напряжение с выхода ЦАП 40,подается на аналоговый регистратор 22(фиг.1). Таким образом,на регистраторе фиксируется время бурения 1 м.Сигналы, приходящие с лопастного расходомера 12,5 л, поступают на делитель 34, на выходе которого формируются сигналы ДЧ и ЬЧД. Сигнал ЬЧрподается на счетчик 38 и необходимдля подсчета расхода промывочной жидкости на выходе скважины, Информацияна счетчике 38 обновляется каждые12,5 с. С приходом сигнала 12,5 сот делителя 35 происходит перезаписьинформации с выхода счетчика 38 в регистр 39 и далее на вход ЦАП 42. Приэтом предыдущая информация об объемерасхода на выходе регистрируется аналоговым регистратором, а счетчик 38обнуляется и начинается новый циклдля подсчета величины объема расходана выходе. Сигналы ЬЧпоступают насчетчик 37 и необходимы для определения величины коэффициента разбавления. Счетчик 37 подсчитывает количество сигналов ЛЧ за время междуметками Н и подает со своих выходовинформацию на ЦАП 4 1. С выхоца ЦАП4 1 напряжение, пропорциональное коли-честву сигналов ЬЧ подается нааналоговый регистратор, на которомпроисходит отметка величины коэффициента разбавления с приходом меткиН , при этом счетчик 37 обнуляется,и начинается новый цикл определенияданного параметра. С помощью делителей 35 и 34 формируются импульсныесигналы Т и Ц ц соответственно иподаются на вход устройства Формирования исправленных глубин,Устройство Формирования меток глубин (Фиг.4) содержит компараторы 4345, которые служат для определениярежима бурения, генератор 46 импульсов, распраделительныГ блок 47, ключевые элементы 48 и 49, счетчик 50,делитель 51, триггер 52, программныйпереключатель 53. Устройство работаетот оптоэлектронного датчика глубины(фиг,1) на входы компараторов 44"45подаются сигналы: нагрузка на долотоИ, давление на входе в скважину Рщ,и нагрузка на крюке Ы.Распределительный блок 47 предста" 51015 вляет собой программируемую логичес-. кую матрицу ПЛМ, которая пвограгщиуется в соответствии с необходимым .30 режимом работы устройства Формирования меток глубин. Распределительный ,блок работает следуюндм образом: если сигналы Ю , Ю , Р з превышают установленные граничные значения (устанавливаемые оператором с помощью переменных резисторов) на компараторах43-45, то на выходе распределительного блока 47 появляется сигнал, разрешающий работу ключевых элемен . тов 48 ы 49.Частота с генератора 46 подается одновременно на входы ключевых элементов 48 и 49 и далее на вход счетчика 50 и делителя 51 соответственно. 45 Сигнал с выхода блока 47, поступающий на входы ключевых элементов 48 и 49, либо разрешает, либо запрещает прохождение частоты на выход с генератора 46, Таким образом, в зависимости от состояний выходов компараторов 43-45 блок 47 формирует на своем выходе либо блокирующий сигнал, либосигнал разрешения работы счетчика 50,посредством запрета прохождения частоты с генератора 46 через ключевой элемент 48..Сигнал с выхода счетчика 50, появляющийся в момент, когда счетчик 50 достигает нулевого значения, поступает на триггер 52 и на вход блока 47. При этом триггер 52 устанавливаетсяв состояние, блокирующее работу ключевых элементов 48 и 49, а блок 47 блокирует работу ключевых элементов 48 и 49 до тех пор, пока триггер 52. не отработает по сигналу с выхода счетчика 50.Для приведения в соответствие каждого тактового импульса, приходящего с датчика глубины, к перемещению бурового инструмента в метрах используется счетчик 50, в котором происходит запись коэффициента пересчета в двоичном коде, устанавливаемого вручную с помощью программного переключателя 53.При движении бурового инструмента вниз сигнал "Направление" разрешает работу ключевого элемента 49. С приходом тактового сигнала ТС от датчика глубины триггер 52 устанавливается в состояние, при котором ключевые элементы 48 и 49 открываются и начинают пропускать импульсы определенной частоты с генератора 46 (при условии бурения). Элемент 48 подает импульсы на вычитающий вход счетчика 50, а элемент 49 на вход делителя 51. Как только счетчик 50 досчитывает до нуля, вырабатывается сигнал, который устанавливает триггер 52 и распреде лительный блок 47 в состояние, которое закрывает ключевые элементы, Таким образом, каждому тактовому сигналу с датчика глубины с помощью счетчика 50, в который записывается в двоичном коде и коэффициент пересчета, приводится в соответствии определенное, зависящее от коэффициента пересчета, количество импульсов, поступающих от генератора 46. Далее эти импульсы делятся на делителе 51 и на его выходе формируются метки действующих глубин ценой 05 или 1,0 м.1Коэффициент пересчета, необходимый для приведения в соответствие тактовых импульсов датчика глубины к перемещению бурового инструмента, определяется экспериментально перед началом бурения.При .отсутствии бурения (нагрузка на долото равна 0 или отсутствует циркуляция и т.п.) или при движении бурового инструмента вверх элементы48 и 49 закрываются и летки действующих глубин перестают формироваться.Датчик глубин (фиг,5), имеющий два выхода, представляет собой оптоэлектронный датчик, вал которого связан с валом буровой лебедки. Таким образом,при вращении буровой лебедки в любом направлении на выходе датчика формируются два сигнала, один из которых определяет направление вращения буровой лебедки, а другой является импульсным и необходим для определения перемещения бурового инструмента. 15Излучающие световоды 54-56 при прохождении мимо них отверстия в диске заставляют срабатывать фотодиоды 57"59. С фотодиодов сигналы поступают на формирователи 60-62, которые представляют собой транзисторные ключи. С формирователя 61 сигнал поступает на одновибратор 63, С выхода одновибратора 63 и формирователей 60-62 сигналы поступают на триггеры 64 и 25 65, с помощью которых производится определение направления перемещения бурового инструмента и формирование тактовых сигналов, количество которых пропорционально величине перемещения бурового инструмента. На выходе датчика глубин стоят передатчики 66 и 67, которые необходимы для работы на длинную линию (не менее 100 м), вра.7 щающийся диск 68 с отверстиями, укрепленньпл на валу датчика. Сигнал от датчика глубин. (выход, импульсы ТС) поступает на триггер 52 устройства формирования меток глубин (фиг.4).Распределительное устройство (фиг.6) представляет собой устройство для выбораопределенного набора технологических параметров, регистрируемых на аналоговых регистраторах. Это связано с тем, что датчиков технологических параметров по количеству больше, чем каналов регистрации на аналоговых регистраторах, Выбор набора технологических параметров, регистрируемых на регистраторах, производится с помощью ручных переключателей 69-75 и определяется оператором станции в зависимости от. режима работы буровой.Станция работает спедующим образом.55Сигналы с датчика 9 глубин (фиг. 1) поступают на устройство 10 формирова"у ния меток действующих глубин, в котором производится пересчет угла поворота вала лебедки датчика глубин в перемещение бурового инструмента. Скорректированные в устройстве 10 метки действующей глубины подаются на устройство 11 формирования исправ ленных глубин, на блок 8 и на ключи 12-15. С приходом метки действующей глубины на ключи 12"15 на двухканаль-ных аналоговых регистраторах 17-20 происходит отметка действующей глубины.Сигналы с датчиков 1 поступают на преобразователи напряжение - частота 2, где производится нормирование входчых сигналов и вычисление параметров: нагрузка на долото И, дифференциальный суммарный объем в приемных емкостях Ь ИЕ, суммарное число ходов буровых насосов в аналоговой и и импульсной Пд,ц, форме, а также импульсный сигнал Ц. С выхода преобразователя 2 сигналы подаются на двухканальные аналоговые регистраторы 17-22, на ключи 12-15, на устройство формирования исправленных глубин.Сигналы регистрируются в виде непрерывных кривых на диаграммной бумаге аналоговых регистраторов 17-22, причем на диаграмме производится отметка глубин с помощью ключей 12-15.Для управления работой устройства 10 формирования меток глубин с распределительного устройства 3 берутся три сигнала: нагрузка на крюк Ы, давление на входе нагнетательной линии Р , нагрузка на долото М.С помощью дегазатора 4 гаэовоздушная смесь, извлеченная из бурового раствора, подается на суммарный газо- анализатор 6 и хроматограф 5. С выхода суммарного гаэоанализатора снимается сигнал, пропорциональный суммарным газопоказателям и подается на один пз входов двухканального регистратора 21 через ключ 16. С помощью ключа 16 на диаграммной бумаге производится отметка сигнала исправленной глубины. Ка другой вход аналогового регистратора 21 подаются сигналы с вьгхода хроматографа 5, которые пропорциональны содержанию предельных углеводородных газов от метана до гексана. Хромотограмма име т вид серии пик, смещенных по оси времени. При этом по первому каналу происходит запись суммарных газопоказаний и отмет-, 1548421ка истинных глубин, т.е. производится привязка регистрируемых параметровк глубине,Сигналы с датчика расхода промы"вочной жидкости на выходе скважины5поступают в блок 8 определения параметров бурения (фиг. 1), где происходит подсчет следующих параметров:расход промывочной жидкости на выхо 1 Оде Яьы, время бурения одного метраскважины Т, коэффициент разбавления Е,Эти параметры регистрируются в виде кривых на диаграммной бумаге аналогового регистратора в.функции действующих глубин. Начало регистрациина регистраторе 22 происходит с приходом метки глубины сустройства 10формирования меток глубины,После окончания регистрации параметров происходит запуск протяжкиленты аналогового регистратора 22 надлину, соответствующую выбранномумасштабу глубин.Устройство формирования исправленных глубин представляет собой длиннуюлинию задержки, которая по сигналудействующих глубин корректирует глубину Ни. рСигналы исправленных глубин получаются тактированием устройства 11формирования исправленных глубин(фиг,1) сигналами времени, либо сигналами расхода промывочной жидкостина выходе скважины, либо сигналамирасхода промывочной жидкости на входе скважины, либо сигналами с датчиков ходов насосов. Режим работы устройства выбирается оператором. Величина отставания, на которую следуетзадержать метки действующих глубиндля получения исправленных глубин,определяется экспериментально и пери одически вводится в устройство формирования исправленных глубин.45Формула изобретения1. Станция геолого-технологических исследований, содержащая датчик расхода жидкости, выход которого соединен с входом блока определения параметров бурения, датчик глубины, дега- затор, один из выходов которого соединен с первым входом хроматографа, а другой - с первым входом суммарно 55 го газоанализатора, три аналоговых регистратора, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения достоверности информации н оперативности ее обработки, она снабжена датчиками технологических параметров, преобразователями напряжение - частота, распределительным устройствомустройством формирования меток глубины, устройством формирования исправленных глубин, пятью ключами и тремя дополнительными аналоговыми регистраторами, при этом датчики технологических параметров соединены через преобразователи напряжение - частота с входами распределительного устройства, выходы 1 р/1 к Рьхйв и зхЯвх/рд которого подключены к первым, входам трех первых аналоговых регистраторов непосредственно, выходы М 1/М, и /Рвых и Тьх /Т , /Рчерез первые ключи на вторые входы тех же аналоговых регистраторов, выход Ч/ЬЧ и пв распределительного устройства первый непо" средственно, а второй через четвертый ключ подключены к первому дополни-. тельному аналоговому регистратору, выходы хроматографа и суммирующего газоанализатора подключены соответственно первый непосредственно, второй через пятый ключ к входам второго дополнительного аналогового регистратора, при этом выходы датчика глубины соединены с первыми входами устройства формирования меток глубины, вторые входы которого являются входами ручного управления, входы У, Их, Рьх соединены с соответствующйми выходами распределительного устройства, выход устройства формирования меток глубины подключен к управляющим входам ключей устройства формирования исправленных глубин и счет-. но-решающего устройства, аналоговые выходы Ощ,х, Т. и Е которого соединены с входами третьего дополнительного аналогового регистратора, а импульсные выходы Я алых и Т с соответствующими входами устройства формирования исправленных глубин, импульсные входыи и которого соединены с соответьх . нствующими выходами распределительного устройства.2. Станция по п.1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что устройство формирования исправленных глубин содержит триггер метки, блок начальнсй установки, мультиплексор, одновибратор, делитель, счетчик адреса, счетчик отставания, оперативное запоминающее устройство, программный переклю 1548421 14чатель и ключевой элемент, при этом управляющие входы и входы 1 , Ях, Т, пмультиплексора являются соответствующими входами устройств формирования исправленных глубин, а выход5 соединен с первым информационным входом ключевого элемента непосредственно и через одновибратор к входу "+1" счетчика адреса, к входу делителя, к первому входу триггера метки и второму информационному входу ключевого элемента, выход которого подключен к управляющему входу оперативно запоминающего устройства, информационные входы которого соединены с выходами счетчика адреса и выходом триггера метки, а выход Н является соответствующим выходом устройства формирования исправленных меток, выход делите- -О ля соединен с входом "-1" счетчика отставания, другие входы которого соединены с программным переключателем, а выход к входу блока начальной установки,выход которого соединен с триг гером метки, счетчиками адреса и отставания, вход Н триггера является соответствующим входом устройства.3. Станция по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок определения параметров бурения содержит генератор импульсов, делители, счетчики, цифроаналоговые преобразователи и регистр, при этом генератор импульсов соединен с первым делителем, первый выход которого соединен с первыми входами первого счетчика и регистра, второй выход с первым входом второго счетчика, а третий является Т-выходом блока определения параметров бурения, входом которого является вход второго делителя, его выход ЬЧ, соединен с первым входом третьего счетчика, выход Ч соединен с вторым входом первого счетчика, выход 0 вых является соответствующим выходом блока определения параметров бурения.,входом Н которого являются вторыевходы второго и третьего счетчика,выходы последних соединены с соответствующими цифроаналоговыми преобразователями, выходы Т и Е которыхявляются соответствующими выходамиблока определения параметров бурения,выходы первого счетчика через регистр подключены к третьему цифроаналоговому преобразователю, выход Яакоторого является соответствующимвыходом блока определения параметров.4. Станция по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что устройство формирования меток выполнено на компараторах, генераторе импульсов, триггере, ключевых элементах, делителе,программном переключателе, распределительном блоке и счетчике, при этомвходы И, Р , 11 компараторов и вхо"ды ручного управлечия являются соответствующими входами устройств сформированием меток, выходы компараторов соединены с информационнымивходами распределительного блока, управляющий вход которого соединен свыходом счетчика, а выход - с управляющиьы входами ключевых элементов,первые информационные входы которыхсоединены с выходом генератора импульсов, а вторые информационныевходы - с выходом триггера, один извходов которого соединен с выходомсчетчйка, а другой Тс является однимиз первых входов устройства формирования меток., другим из первых входовкоторого является третий вход одногоиз ключевых элементов, выход которого соединен с делителем, выход Н последнего является соответствующим выходом устройства формирования меток,при этом выход другого ключевого эле"мента соединен с входом "-1" счетчика, счетные входы последнего соедине"ны с входами программного переключателя, 15484211548421 Ъ(аеа Составитель И.Назаркингренкова Техред М.Ходаннч КорректорТ,Палий едактор В,Тираж 484 арственного комитета по изобрет 113035, Москва, Ж, РаушсПроизв о-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 123ВНИИПИ Госуд Подписноеям и открытиям при ГКНТ ССС наб., д, 4/5