Устройство оптимизации спуско-подъемных операций в бурении

Устройство оптимизации спуско-подъемных операций в бурении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить надежность работ при выполнении спуско-подъемных операций (СПО) на скважинах с высокопроницаемыми пластами и зонами с аномально высокими пластовыми давлениями. Устройство содержит датчики 1 и 4 соответственно перемещений талевого блока и веса на крюке. Параметры процесса бурения устанавливаются задатчиками 5,17,18,19,8 и 9 соответственно направления СПО, конструктивных параметров колонны и скважины, допустимых гидродинамических давлений, параметров промывочной жидкости, перехода и оптимизации при аномально высоком пластовом давлении и опасных интервалов. Расчет параметров СПО осуществляется в блоках 2,3,11,6,7,20 и 13 соответственно вычисления длины колонны, фактической скорости, рациональной скорости, времени простоя, допустимой скорости по гидродинамическим условиям, статического напряжения сдвига и оптимальных положений, а также блоком 12 оптимизации скорости. Результаты расчетов отражаются указателями 14,15 и 10 соответственно положения талевого блока, скорости талевого блока и длины колонны, а также сигнализатором 16 опасных интервалов. Блоком 20 осуществляется расчет значения статического напряжения сдвига в зависимости от времени простоя, фиксируемого блоком 6. Сигнал с задатчика 5 направления СПО поступает на вход блока 2 вычисления длины колонны и запускает в работу блок 6 в момент, непосредственно предшествующий подъему первой свечи. Блок 12 производит анализ величин поступающих на его входы, допустимых по различным технологическим условиям скоростей с блоков 7,9 и 11 и передают на свой выход минимальную из них. Последняя является для данного момента СПО максимально возможной скоростью при действующей совокупности ограничений. 5 з.п.ф-лы, 17 ил., 1 табл.

СО 03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1492030 А1 (1) 1 F. 21 В 44/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сь

CO

C)

С Э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4322199/23-03 (22) 26.10.87 (46) 07.07.89. Бюл. М 25 (71) Филиал в г, Сызрани Куйбышевского политехнического института им. В.В.Куйбышева (72) В.А.Бражников, H.È.Заварзин, А.К.Рахимов и И „И Сергеев (53) 622.242(088,8) (56) Авторское свидетельство СС(P

607944, кл. Е 21 В 19/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР к- 1388550, кл. F. 21 В 44/00, 1985.

2 (54) УСТРОЙСТВО ОПТИ11ИЗАЦИИ СПУСКОПОД7эЕМПЫХ ОПЕРАЦИЙ В БУРЕНИИ (57) Изобретение относится к бурени скважин и позволяет повысить надежность работ при выполнении спусхо-ïîäüåMHü õ операций (СПО) на скважинах с высокопроницаемыми пластами зонами с аномально высокими пластовыми давлениями. Устройство содержит датчики 1 и 4 соответственно перемещений таленого блока и веса на крюке„ Параметры процесса бурения устанавливаются задатчиками 5, 17, 1492030

20

18, 19, 8 и 9 соотвс(стпенно направления (:П(, конструктивных параметров колонньi и скважины, допустимых гидродинамических давлений, параметров промывочной жидкости, перехода и оптимизации при аномально высоком пластовом давлении и опасных интервалов. Расчет параметров СПО осуществляется в блоках ?,3,11,6,7,20 и

13 соответственно вычисления длины колонны, фактической скорости, рациональной скорости, времени простоя, допустимой скорости по гидродинамическим условиям, статического напряжения сдвига и оптимальных положений, а также блоком 12 оптимизации скорости. Результаты расчетов отражаются указателями 14, 15 и 10 соответственно положения талевого блока, скорости талевого блока и длины колонны, а также сигнализатоИзобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам oIIтимизации спуско-подъемных операций 30 (СПО) на буровых установках с дискретной схемой спуско-подъема бурильного инструмента, и может быть использовано, в частности, при бурении и креплении скважин, осложненньгх наличием зон аномально высоких пластовых давлений (АВПД), малопрочных, высокопроницаемых пластов и др.

Целью изобретения является повыщение надежности работ при выполне- 40 нии спуско-подъемных операций на скважинах с высокопроницаемыми пластами и зонами с аномально высокими пластовыми давлениями за счет увеличения тОчнОсти вычисления дОпустимых 45 скоростей спуско -подъема по гидродина— мическим условиям.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 функциональная схема блока вычисления длины колонны; на фиг, 3 функциональная схема задатчика перехода к оптимизации при АВПД; на фиг. 4 — функциональная схема задатчика направления СПО; на фиг ° 5 фукнциональная схема блока вычисления рациональной скорости; на фиг, 6 функциональная схема блока вычисления фактической скорости; на фиг. 7 ром 16 опасных интервалов. Блоком

20 осуществляется расчет значения статического напряжения сдвига в зависимости от времени простоя, фиксируемого блоком 6. Сигнал с задатчика 5 направления СПО поступает на вход блока ? вычисления длины колонны и запускает в работу блок 6 в момент, непосредственно предшествующий подъему первой свечи. Блок 12 производит анализ величин, поступающих на его входы, допустимых по различным технологическим условиям скоростей с блоков 7,9 и 11 и передают на на свой выход минимальную из них.

Последняя является для данного момента CIIO максимально возможной скоростью при действующей совокупности ограничений. 5 з,п. ф-лы, 17 ил,, 1 табл, 1 функциональная схема блока вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям; на фиг. 8 функциональная схема узла вычисления эквивалентной линии; на фиг. 9 функциональная схема блока оптимизации скорости; на фиг. 10 — функциональная схема блока вычисления оптимальных положений; на фиг. 11 функциональная схема блока вычисления времени простоя; на фиг. 12 функциональная схема блока вычисления СНС; на фиг, 13 — схема взаимного расположения составных частей датчика перемещения талевого блока (ДПТБ); на фиг. 14 — принципиальная электрическая схема логического блока ДПТБ; на фиг ° 15 — зависимость рациональной скорости спуска бурильной колонны от ее веса; на фнг, 16 — зависимость рациональной скорости подъема бурильной колонны от ее веса; на фиг. 17 — зависимость допустимьгх скоростей спуска и подъема бурильного инструмента при прохождении низом колонны опасных интервалов скважины в зависимости от длины бурильной колонны.

Устройство оптимизации спускоподьемных операций в бурении содержит (фиг. 1) датчик 1 перемещения талевого блока, блок 2 вычисления

5 149Ю30 6

1ьп HHhf fI H c >IP нIfя фактической Of< ecH нл крюке, элдятчик 5 направления

СПО, блок 6 вычисления времени простоя, блок 7 вычисления допустимой скорости по гидродинамическим у".ловиям, злдатчик 8 переходя к опти..изации при АВП>1, зядатчик 9 опасных интервалов, уклзлтель 10 длины колонны, блок 11 вычисления раиионлльной скорости, блок 12 оптимизации скорости, блок 13 вычисления оптимальных положений, указатель 14 положения тялевого блока, указатель

15 скорости тллевого блока, сигнялизатор 16 опасных интервя.пов, злдатчик 17 конструктивных пяряме II>1 f i c. I P.— ния ста гическогo напряжения сдвига (СНС).

Первый и второи выходы датчика 1 перемещения тялевого блока (ДПТВ) соединены с одноименш <ми входами блс кя 2 вычисления длины f oJIofffке (ДВ) соединен с треть;гч вх<1дом блока 2 вычисления длиш,< i< 1лош<ы, четвертый вход которо>.о подкrff>v< H к первому выходу злдлтчикл 5 направления СП!1, я выход — к п<.рным входам блока 6 вычисл< иия времени простоя и блока 7 нь>числения допустимой скорости пo ги <родинлмическим условиям, а также к входам задатчика 8 перехода к оптимизации при ABIIii, задатчика 9 опасных интервалов и указателя 1 IJ длины колонны, выход ДВ 4 соединен с первым вхо:ом блока 11 вычисления рлционлльной скО р Ости II T o p o H в х О д f< o T o p o I Î и О д ключен к первому выходу блока 3 вычисления фактической скорости, а первый и второй выхо,пы — к Одноименным входам блока 12 оптимизации скорости. Выход ДВ 4 соединен также с первым входо>м блока 13 вычисления оптимальных и<>

Первый выход блокл 12 оптимизации скорости соединен с одноименным входом указателя 15 скорости тллеяого блока и вторым входом блока 13 вычисления оптимальных положений, втоp<»I выход — с одноименным входом ука5 зателя 15 скорости талевого блока, третий вход которого подключен к второму выходу блока 3 вычисления фактической скорости, третий и четвер-! с> тый входы — с первым и вторым соот— ветственно выходами блока 7 вычисления допустимой скорости по гидродинлмическим условиям, пятый и шестой входы — с первым и вторым соответ)> ственно выходами эадатчика 9 опасных интервалов, третий выход которого подключен к первому входу сигналиэлтора 16 опасных интервалов. Входы второй — четырнадцатый блока 7

?ц вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям подключеfIbI соответственно к пяти выходам задлтчикя 17 конструктивных параметров колонны и скважины, к четырем

?5 выходам задатчикя 18 допустимых гидродинлмических давлений, к первому и второму выходам злдлтчика 19 параметров промывочной жидкости, третий и четвертый выходы которого сорс1ННр.1д ны с первььм и вторым соответственно входл«<>1 блока 20 вычисления СПС, к вьгсоду блока 20 вычисления СНС, трет>;и вход которого соединен с выходом бл >кя 6 вычисления времени простоя.

Вт<>pnf вход последнего соединен с 15 одноименным выходом задятчика 5 на<правления СПП, к четвертому выходу зядятчика 19 параметров промывочной жидкости, к выходу задатчика 8 перехода к оптимизации при АВПД, который соединен также с вторым входом сигнализлтора 16 опасных интервалов.

I .I

24 реверсивный двоично-десятичный, задатчик 25 максимальной грузоподъемности и задатчик 26 веса свечи, а также резистор 27. Третий вход блока 2 соединен с третьим входом селектора 21 амплитудного, первый и второй входы последнего соединены соответственно с эадатчиком 25 максимальной грузоподъемности и задатчиком 26 веса свечи, а выход селектора

21 амплитудного — с первыми входами элементов И 22 и 23, вторые входы которых являются первым и вторым входами блрка 2 соответственно. Пер1492030

40 вый (прямой) и второй (обратный) входы счетчика 24 реверсивного подключены соответственно к выходам элемента И 22 и элемента И 23, а выход счетчика 24 реверсивного является выходом вычисления длины колонны блока 2 ° Счетчик 24 реверсивный состоит из шести четырехраэрядных реверсиниых двоично-десятичных счет- 1р чиков в интегральном исполнении, которые объединены с использованием выходов переноса (9) и займа (й Ю ) по классической схеме. Такая конструкция счетчика 24 реверсивного 15 позволяет формировать сигнал на его выходе, пропорциональньл длине колонны 1.к в скважине, в двоично-десятичном .коде (код 8421), Выходы "Установка нуля (R) всех интегральных 20 счетчиков объединены и образуют третий вход (К) счетчика 24 реверсивного, который является четвертым входом блока 2. Третий вход счетчика

24 реверсивного подключен к выводу 25 резистора 27, второй вывод которого соединен с общим проводом блока 2„

Величина резистора 27 подбирается таким образом (примерно 510 Ом), чтобы на входе К счетчика 24 реверсив- 30 ного обеспечить неактивный уровень напряжения (уровень логического нуля — I „„„) при отсутствии сигнала на четвертом входе блока 2 вычисления длины колонны.

Задатчик 8 перехода к оптимизации при АВПД (фиг. 3) содержит компаратор 28, задатчик 29 глубины "покрьппки" зоны АВПД и триггер 30, при этом вход задатчика 8 является первым входом компаратора 28, второй вход которого подключен к задатчику 29 глубины "покрышки" зоны АВПД, а выход компаратора 28 подключен к первому входу (вход S) триггера 30, вы- 45 ход последнего является выходом задатчика 8 перехода к оптимизации при АВПД.

Задатчик 5 направления СПО (фиг, 4) содержит резисторы 31 и

32, а также кнопки 33 "Подъем" и

34 "Спуск" с нормально разомкнутыми контактами и самовозвратом после замыкания„ Вывод от подвижного контакта кнопки 33 |Подъем" соединен с одним выводом резистора 31, второй

55 вывод которого подключен к проводу

+П„я (положительный полюс источника питания цифровых микросхем устройства), а вывод оТ Hpèîäâèæíîãî контакта кнопки 33 Подъем является вторым вьгходом задатчика 5, вывод от подвижного контакта кнопки 34

"Спуск соединен с одним выводом резистора 32, второй вывод которого подключен к проводу +U „, а вывод от неподвижного контакта кнопки 34

Спуск является первым выходом задатчика 5, Величина резисторов 31 и 32 подбираются таким образом, чтобы при замыкании кнопок 33 или 34 на втором или первом соответственно вьгходах задатчика 5 обеспечивался активный уровень напряжения (уровень логической единицы — U„„, ).

Блок ll вычисления рациональной скорссти (фиг 5) содержит элемент

35 вычитания, сумматор 36, делитель

37, селектор 38 амплитудный, мультиплексор 39, сдвоенный мультиплексор 40, компаратор 41, задатчик 42 максимальной скорости спуска, задатчик 43 веса подвижной части талевой системы, задатчик 44 максимальной грузоподъемности, задатчик 45 веса свечи, задатчик 46 максимальной скорости подъема и задатчик 47 мощности

На крюке. Первый вход блока 11 соединен г вторыми входами элемента

35 вычитания и сумматора 36 и третьим входом селектора 38 амплитудного, первые входы которых подключены соответственно к задатчику 42 максимальной скорости спуска, задатчику 43 веса подвижной части талевой системы и задатчику 44 максимальной грузоподъемности. Второй вход селектора 38 амплитудного подключен к задатчику 45 веса свечи. Второй вход блока ll соединен с вторым адресным входом (адресный вход А2) сдвоенного мультиплексора 40, первый адресный вход Al которого подключен к выходу селектора 38 амплитудного, второй информационный вход

Х2 сдвоенного мультиплексора 40 подключен к выходу элемента 35 вычитания, а восьмой информационный вход

Y4 — к выходу мультиплексора 39. Первый информационный вход Хl мультиплексора 39 и первый вход компаратора 41 соединены с выходом делителя

37, первый вход которого подключен к задатчику 47 мощности на крюке, а второй вход — к выходу сумматора 36.

Вторые входы мультиплексора 39 и компаратора 41 соединены с выходом

1492030

10 задатчика 46 максимальнс>й скорости подъема. Выход комп аратора 41 подкл>3>чен к первому адресному входу

Al мультиплексора 39, второй адресный вход А2 последнего соединен с эбщим проводом блока, 1!ервый выход (выход Y) и второй выход (выход X)

:двоенного мультиплексора 40 являютя одноименными вь>ходами блока 11. 10

11еиспользуемые информационные входы мультиплексора 39 (ХЗ и Х4) и сдвоенного мультиплексора 40 (Х), ХЗ, Х4, YI, У2, Y3) соединены с общим проводом блока ll вычисления рацио- 15 нальной скорости.

Блок 3 вычисления фактической скорости (фиг 6) c îIIåðæèò счетчик

48 реверс.инный двоичный, таймер 49, два триггера 50 и 51, цифроанзлого- ?0 вый и >еобразователь (1>А11) 5>?, элемент 53 задержки, элемент 54 запоминания, четыре элемента И 55-58, а также два элемента ИЛИ 59 и 60. IIepвый вход блока 3 соединен с первым нходом (вход S) первого триггера 50, выход которого (вь>ход g) подклк>чен к первому входу (вход D) второго триггера 51, с вторым входа- первого элемента И 55, ныхол которого I>op â 30 ключен к пер>3ому г>ходу .3.;>33с>гс> эле— мента И1>1И 59, и с вторым ходом третьего элемента И 5 7, Bt.г-:r>g которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ 60. Второи Bх:>д блока 3

35 соединен с вторым входом первого (Вход R) три> г Ep 50 > c I3Top»IM Вхо дом второго элемента И 56, выход которого подключен к нт р<.му входу >Зто;.oro элемента ИЛИ 60, и с вторым вхо- 40 дом четвертого элемента И 58, выход

КОТОРОГО Г>с>ДКЛЮ ЕН К Нто.>С МУ ВХОДУ первого эл .мента ИЛИ 59 >I . рвый выход блока 3 саед>>Вен с перв»>ми зходами третьего и четнертО "О элементОВ И 57 45 и 58 и BEляется втор».м выходом (выход g) второго триггеpB 51, первый н„>ход (выход г>) кптарог подключен к герным аходам первого и второго эл мс.нT>?I> И 56 ;» 55, а второй вход (вход С) «торого вЂ,риггера 51 — к

50 выходу элемента 5 3 задержки, соединенного такжс .: тpc Thè÷ входом (вход R) счетч:-:к; 48 рс.версивного.

" ервый нход (33нф,) элемента 5- > Ba;.îминания оединен . выходом счетчика

48 реверсивного, epI3»tt» i"+I") и вторсй (— 1») входь> которого подключены спответствег.ttn к нь>годам перного и второго элементов ИЛИ 59 и

60. Второй вход (разрешения записи) элемента 54 запоминания и вход элемента 53 задержки соединены с выходом таймера 49. Второй выход блока

3 является выходом ЦАП 52, вход которого соединен с выходом элемента

54 запоминания.

Блок 7 вычисления допустимой скорости по гидродинамическим условиям (фиг. 7) содержит преобразователь 6) кода, ЦАП 62, сумматор 63, денять умножителей 64-72, четыре элемента

73-76 вычитания, четыре делителя 7780, элемент 81 вычисления экспоненты, элемент 82 возведения в степень, элемент 83 логарифмирования, сдвоенный мультиплексор 84, мультиплексор

85, компаратор 86, задатчик 87 доверительного интервала, задатчик 88 уровня напряжения "1" и узел 89 вычисления эквивалентной длины, состоящего (фиг. 8) из .четырех элементов

90-93 вычитания, двух делителей 94 и 95 и трех умножителей 96-98. ПерВыи вход блока 7 является входом преобразователя 61 кода, выход которогп соединен с в одом ЦАП 62 Выx<>II, ЦАП 62 соединен с первым входом второго элемента 74 вычитан>3я, выход которого подключен к первому зх<>ду сумматора 63, с первым входом компаратора 86, ньгход которого подключен к первому адресному входу А1 мультиплексора 85 и с пс рным информа>>ионным входом Xl мультиплексора

8.>, второй информационный вход Х2 которого подключен к второму входу кпмпаратора 86 и является пятым входом блока 7 вычисления допустимой ско;>ости по гидродинамическим условиям„В горой вход сумматора 63 подключ..н к первому входу узла 89 вычисления эквивалентной длины, второй выход которого соединен с вторым входом четвертого делителя 80, первый вход которого подключен к выходу третьего умнажителя 66. Входы первый — третий узла 89 вычисления эквивалентной длины подключены соответственно к выходу шестого умножителя 69, первый и второй входы которого являются четвертым входом блока 7, к первому входу третьего делителя 79 и выходу седьмого умножителя 70, первый и второй входы которого являются третьим входом блока

7, к выходу восьмого умнажителя 71, 1 <3920 ???? ??????33???? ?? ???????????? ??????>чы к»-орого являются II Topt входом 6лока 7, и к пер— вому входу третьего элемента 75 вычитания. Выход последнего соединен с вторым входом третьегo делителя

79, а второй вход — с выходом девятого умножителя 72, первый и второй входы кото>рогo являются щестым вхо дом блока 7 Пятый вход узла 89 31од- Ip ключен к второму входу блока 7, mec.— той — к третьему входу 6лока 7, седьмой — к четвертому входу блока

7, а четвертый — к. выходу мультиплексора 85 и втор<эму входу (инвен- )5 тирующему) второго элемента 74 вычитания. Выход сумматора 63 соединен с первым входом первого умножителя

64, второй вход которого подключен к выходу элемента 8) вычисления экспо- 20 ненты, вход последнего является одиннадцатым входом блока 7, Выход первого умножителя 64 соединен с первым входом второго умножителя 65, второй вход которого соединен с вы- 2S ходом элемента 82 возведения в степень, вход последнего подключен к выходу третьего делитегя 79 и первому входу четвертого умножителя 67, второй вход которого является четырнадцатым входом блока 7, а выход соединен с вторым входом второго делителя 78. Выход второго умножителя 65 подключен к второму входу первого делителя 77, первый вход ко35 торого соединен с выходом четвертого элемента 76 вычитания, второй вход последнего соединен с задатчиком 87 доверительного интервала, а первый вход — с первым выходом (вы40 ход Х) сдвоенного мультиплексора 84.

Выход первого депителя 77 подключен к второму входу первого элемента 73 вычитания, первый вход которого подключен к задатчику 88 уровня напря- 4> женин "l", а выход через элемент 83 логарифмирования к первому входу второго делителя 78, выход которого является первым выходом блока 7, Вторым выходом блока 7 является выход пятого умножителя 68, первый вход которого подключен к выходу четвертого делителя 80, а второй вход — к второму выходу (вьгход У) сдвоенного мультиплексора 84, входы которого являются, первый (информационный вход Xl) — седьмым входом блока, второй (информационный вход Х2) — восьмым входом блока, пятый (информационный вход Y) ) — девятым входом 6лока, IIIE стой (информационный вход

Y2) — десятым входом 6лока, а первый (ал)3еснь|й вход А l ) — тринадцаI»II I3xoдом 6лока 7. Неиспользуемые информационные входы мультиплексора

85 (ХЗ и Х4) и сдвоенного мультиплексор» 84 (ХЗ, Х4, У3, Y4), а также

«пресные входы А2 обоих мультиплексоpoI3 соединены с общим проводом блока 7, )1венадцатый вход блока 7 является вторым входом третьего умножителя 66, первый вход которого подключен к выходу сумматора 63.

В узле 89 вычисления эквивалентной длины (фиг. 8) к первому и второму входам ее подключены соответственно второй вход первого элемента 90 вычитания, выход которого соединен с первым входом первого делителя 94, п рвые входь| первого и второго элементов 90 и 91 вычитания, выход последнего соединен с вторым входом первого делителя 94 и является вторым выходом узла 89, Выход первого делителя 94 подкл3>3чен к первому и второму входам второго умножителя

97. Второй вход второго элемента 91 в, I÷èò;3IIèÿ, второй вход гретьего элемента 92 вычитания, выход которого подключен к первому входу второго делителя 35, первые входы третьего и четвертого элементов 92 и 93 вычитания, выход последнего соединен с вторым входом второго делителя 95, выход которого подключен к первому входу первого умножителя 96, и второй вход четвертого элемента 94 вычитания ннля3 тся соответственно третьим, пятью, щестым и седьмым входами узла 89. Первый выход узла 89 является выхгдом третьего умножителя 98, первый вход которого соединен с выходом второго умножителя 97, а второй вход — с выходом первого умножителя 96, второй вход которого является четверты;. входом узла 89 вычисления эквивалентной длины.

Блок 12 оптимизации скорости (фиг. 9) содержит узел 99 оптимизации скорости подъема и узел 100 опт13мизации скорости спуска, которые полностью аналогичны по устройству.

Каждый из узлов 99 и 100 включает (фиг. 9) компараторы 101 и 102 и мультиплексоры !03 и 104„ Первый вход 6лока 12 является первым входом узла 99 и соединен с вторым входом

1492030

Блок 1 3 вычисления оп тима,1ьных положений (фиг. 10) содержит три сумматора 105-107, два делителя 108 и 109, три умножителя 110-)1?, элемент 113 вьгчитания, элемент 114 логарифмирования, пять селек.торов 115119 амплитудных., формирователь 120 огорного напряжения, зада-чпк 121 веса подвижной части алевои системи, задатчик 122 конструктивного коэффициента талевой сисIeIIII, задатчик 123 конструктивного коэффициента шинно-пневматической муфты (ШП1!), задатчик 124 момента инерции барабанного вала, пять задат-.иков 125129 моментов инерции привода, делитель )30 напряжения резистивний и коммутатор 131. Второй вход блока 13 соединен с первым и вторгсI входа и третьего умножителя li? выход которого подключен к второму входу первого умножителя 110, с вторым входом второго делителя 109, первый

45 вт; рого компаря тора 102 и вторим входом (иггформягвгоннгчй вход Х".) второго мультиплексора 104. Первые входи (информационный вход Хl) второго мультиплексора 04 и второго компа1

5 ряторя 10? cnezII«eIII с выходом первого мультиплексора 103, а виход вторпгп компарятора 102 подключен к третьему входу (адресный вход Л1) второго мультиплексора 104, выход последнего является выходом узла 99 и первым виходом блока 12. Третий вход блока 1? является вторим входом узла 99 и подключен к первому входу первого компяратора IOI и первому входу (инфорк1ациоггций вход Х l ) первого глультиплекс ора 103, третий вход которого (япресный вход AI ) соединен с выходом ггервого компаратора 101. Пятый вход б:гока 12 является Tpeòüèì вхо;(Ом узла 99 и под1ключегг к второму входу первого компяратора 10) и второму входу (цнформационнь|й вход Х2} пepIIoI- мультиплексора 103. Неиспользуемые информационные входы (ХЗ,Х4) обоих мультиллексоров, я также их ядресние входи А2 соединени с. обгц:м,гровоггом блока. В орой, четвертый и кгестой входы 1? являются .оотне". ств ецио первым, вторим и тр ". зим входами у çла 100 оптимизации скорост« спуска, а ее выход является вторим вь.ходок. блока 12 оптимизации скорости. вход которого подключен к выходу второго сумматора 106, а выход — к входу элемента 114 логарифмирования, с третьими входами пяти селекторов

115-119 амплитудных, выходы которых соединены соответственно с вторым, четвертым, шестым, восьмьгм и десятым входами коммутатора 131, Другие входы последнего подключены: первый к зядатчику 125, третий — к задатчику 126, пятый — к задатчику 127, седьмой — к задатчику 128, девятый к зядатчику 129 моментов инерции приводов, а выход коммутатора 131 подключен к первому входу третьего сумматора 107, второй вход которого соединен с задатчиком 124 момента инерции барабанного вала, а выход — с вторим входом второго умножителя 111.

Первый вход последнего соединен с выходом первого умножителя 110, а выход является вторым выходом блока

i 3 и соединен с вторым входом элемента 113 вычитания, первый вход которого соединен с выходом элемента 114 логарифмирования, а выход является первим выходом блока 13. Первый вход блока 13 подключен к второму входу первого сумматора 105, первый вход которого соединен с задатчиком 121 веса подвижной части талевой системи, а выход — с вторым входом первого делителя 108, первый вход которого соединен с зада чиком 122 конструктивного коэффициента талевой системы, а выход — с. первым вхоггом первого умножителя 11 0, и с первым входом второго сумматора 106, второй вход последнего соединен с задатчиком

123 конструктивного коэффициента

ШПЕ. Выход формирователя 120 опорного напряжения соединен с входом делителя 130 напряжения резистивного, выходы которого подключены: первый к первому входу первого селектора

115 амплитудного, второй — к первому входу второго селектора 116 и .второму входу первого селектора 115 третий — к первому входу третьего селектора 117 и втс рому входу второго селектора 116, четвертый — к первому входу четвертого селектора 118 и второму входу третьего селектора

117, пятый — к первому входу пятого селектора 119 и второму входу четвер того селектора 118, шестой — к второму входу пятого селектора 119 амплитудного.

1492030

Блок 6 вкгчис пения времени прогтоя (фиг. 11) содержит таймер 132, !.четчик 133, триггер 134 (D), дна компаратора 135 и 136, преобразователь

137 кода, делитель 138 частоты, дна элемента 139 и 140 запоминания, элемент 11Е 141, элемент ИЛИ 142 и элемент И 143. Вход таймера 132 подключен к выходу триггера 134, второй 10 вход (вход D) которого соединен с выходом элемента НЕ 141, третий вход (вход С) является вторим входом блока 6, а первый вход (вход R) соединен с входом элемента НЕ 141 и выходом первого компаратора 135„ Первый вход последнего соединен с общим проводом блока, а выход таймера 132 подключен к входу делителя 138 частоты, выход которого соединен с пер- 20 вым входом элемента И 143, к первому входу (счетный вход) счетчика 133, второй вход (вход R) которого соединен с выходом элемента ИЛИ 142, первый и второй входы последнего 25 соединены с одноименными выходами второго компаратора 136, к второму входу первого элемента 139 запоминания, выход которого соединен с первым входом второго компаратора 136.

Первый вход блока 6 является входом преобразователя 137 кода, выход которого соединен г вторым входом первого компаратора 135, первым входом первого элемента 139 запоминания и

35 вторым входом второго компаратора

136, третий выход последнего подключен к второму входу элемента

И 143. Выход блока 6 является выходом второго элемента 140 запоминания, первый вход которого соединен с выходом счетчика 133, а второй вход— с выходом элемента И 143, Блок 20 вычисления СНС (фиг. 12) содержит ЦАП 144, элемент 145 лога- 45 рифмирования, мультиплексор 146, компаратор 147, умножитель 148, сумматор 149, элемент 150 вычитания и элемент ИЛИ 151„ Третий вход блока °

20 является входом ЦАП 144, выход

ЦАП 144 соединен с входом элемента 145 логарифмирования, выход которого подключен к первому входу компаратора 147, второй вход последнего соединен с общим проводом блока 20 и с вторым информационным входом Х2 мультиплексора 146, первый информационный вход Х1 которого соединен с общим проводом блока 20, а

Пор!!Ьсс! (аJППЕС Hl!И РХО;1 A 1 ) — с" BlilXO, о!. эдас.ссс .ит» 1П!И 151, и! ряс п! и второй входи последнего пспссс!!н чен!,! к одноимеиньг l выходам коми аратора 147.

Второй вход бпока 20 является вторим вхопo."! эпемеита 150 вычитания, выход которого подключен к второму входу умножитепя 148, первый вход последнего подключен к выходу мультиплексора iч6, Первый нход блока ?0 является первьсм входом элемента 150 вычитания и вторым входом сумматора 149, первий вход .соторого подключен к выходу умножитепя 148, а выход сумматора 149 является выходом блока 20. Неиспользуемые информационные (X3,Х4) и адрегньг! (А2) входы мультиnJIpx! орз 146 соединены с обисим приводом блок«20 вычисления (;НС, Указ,:тела 10 длины KoJIQHHbI cogpp жи". Преобразова rель кода, виполненный из шести дешифраторов "1 из 10" в интегральном исполнении, и индикатор

I lзоразрядний, состоящий !сз шести инпик,торных ламп, каждая из которых подключена к пыходу соответствующего дешифраг р» Такая конгтрукция указателя 10 гпипь. колонны позволяет индицироватт, .,!сину ко".îíèè в;сияпазоне

-Л

0: -" 9, 99 и с диск ретссос тью 1 10 м. 1а гчик 4 веса, давлс ние на выходе ко.со;: тг греобраэуется в сигнал пост яиного 1-ка ". rlownll!bw. Преобразоватепя д;.pl ".ин, установлен на мертвом конце та..иого каната. !

/1Th представляет собой двухфазный ч1 .пг — ими сьсньсй датчик (фиг. 13) и сoc тоит !. задающего элемента 152, кронтст Рна с53 с парой чувствительных элем .н-, в )54 и 155, соединительного :;,!беля 156 и логического блока

157. .1адающии - деменев 152 средставпяет собой металлический циск с профрезерованнъсми радиальными пазами, вслед:. r«»e чего на нем образовано

30 зубьев. Задающий элемент 152 выполнсн разъекцпсм,, олагодаря чему он лс. . ко разя!с,пется и фиксируется на свободном участке барабанного вала

158 буровги;!ебедки, Зубья задаю!с!его ад!мента 152 вдвигаются ь прорезь к >онштей>.,а I 53, совпадающую со щелями чувстl.:èòeëüíblõ элементов 154 и

155, в качестве погпедних использованы индуктивные преобразователи положения щелевие. KpoHUITei 153 крепит! я к несущим балкам буровой леб. дки. Чувгтвительные элементы 154

) 7

1492030

45 и 155 расположены н корпусе кронштейна 153 таким образом, что выходные сигналы с них при вращении задающего элемента 152 имеют фазовый сдвиг на

5 и/2. Это позволяет наряду с измерением величины перемещения талевого блока определять и напранление этого перемещения. Посредством соединительного кабеля 156 чувствительные элементы 154 и 155 подключаются к логическому блоку 157. )увствительные элементы 154 и 155 состоят из блокинг-генератора, детектора, триггера и выходного ключа на транзисторе. При 15 введении в щель между кат- шками базовой и коллекторной обмо.-ок транзистора блокинг-генератора зуба задающего элемента 15? происходит срыв генерации ° При этом вых дной ключ срабатывает и обеспечивает посылку сигнала в логический блок 157.

На первый и второй входы логического блока 157 (фиг. 14) поступают сигналы с выхода чувствительных элементов 154 и 155 соответственно. Логический блок 157 содержит четыре триггера 159-162 (D), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 163, шесть элементов И вЂ” НЕ

1 /

/6-/-169, резисторы 170-177 и др.

30 вспомогательные элементы (фи- . ) 4) .

Первый вход логическог; блока 157 соединен с первым входом (вход П) первого триггера 159 и одним из выводов рсзистора 171, втор /й вывод которого подключен к проводу +Г,„

Второй вход логического блока 157 соединен с первым входом (вход D) второго триггера 160 и одним из выводов резистора 170, второй вывод

40 которого г,: дклнчен к проводу +11„<п ц.

Резисторы 170 и 171 являются нагрузочными для выходных транзисторов чувствительнь/х элементов 155 и 154 соответственно . Выход первого три" гера 159 =оединен с первым входом (нход D) третьего триггера )6) и первым входом (инф. вход Хl) 11ПЗУ 163, второй вход (инф. вход Х2) которого подключен к выходу третьего триггера 161. Выход второго триггера )60 соединен с первым входом (вход D) четвертого триггера 162 и третьим входом (инф. вход Х3) ППЗУ 16 3, четвертый вход (инф. вход Х4) которого подключен к выходу четвертого триггера 16?, В триггерах 159 и 160 хранится информация о текущем состоянии чувствительных элементов 154 и 155, а н триггерах 161 и 162 — о предыдущем. Вторые входы (входы С) четырех триггеров 159-162 и пятый вход (вход V) ППЗУ 163 соединены между собой и с выходом тактового генератора, осуществляющего синхронизацию работы элементов логического блока

157 и собранного по классической схеме на элементах И-НЕ 164-)67. Входы

R u S триггеров 159-162 не используются, не используются также инф. вход Х5 ППЗУ 163, последний соединен с общим проводом логического блока 157. Выходы первый — шестой

ПИЗУ 163 нагружены на резисторы соответственно 172-177, каждый из которых одним выводом подключен к соответствующему выходу ППЗУ 163, а другим — к проводу +U „ . Соответствующее программирование ППЗУ 163 позволяет формировать импульсы логического нуля на выходах + первом, третьем и пятом (движение талового блока вниз — спуск) или выходах

11 I f втором, четвертом и шестом (движение талевого блока вверх — подъем), а гакже кметь для неизменного числа зубцов задающего элемента 152 ДПТБ с различной разрешающей способностью.

Например, для буровой лебедки У2-5-5 и 30 зубьев задающего элемента 152 гри оснастке талевой системы 5/6 с выходов пятого и шестого ППЗУ 163 снимаемые импульсы имеют цену, т.е. фактическое перемещение таленого бгока в сантиметрах, приходящееся на один импульс, Ц я = 1,0 см/имп.

К выходам пятому и шестому ППЗУ 163 подключены входы пятого и шестого элементов И-НЕ 168 и 169 соответстненнс/, выходы которых являются первь.м и вторым выходами логического блока 157 (фиг. 14) и одноименными выходами ДПТБ l (фиг. 1).

Сущность изобретения состоит в том, что введенный в устройство блок

6 вычисления времени простоя позволяет в каждом i-м цикле подъема бурильной колонны определять время нахождения промывочной жидкости в скважине в состоянии покоя

"Р

На практике t изменяется в ниропр, ком диапазоне: от 2 мин до нескольких десятков минут и даже нескольких часов. Знание величины t no

IT P каждому циклу подъема необходимо для правильной оценки состояния про149203>3,и!

50 мыночной жидкости тз скважине к моменту на ада следующего (i. + 1) -гс> цикла подъема, важнейзпей характеристикой этого состояния является величина

CHC бурового раствора g <, которое, как известно, сильно зависит от времени простоя промывочной жидкости:

Г(„ ). Введенный в устройство блок 20 вл числения СНС позволяет 10 в каждом цикле подъема бурильного инструмента иметь информацию о величине ГНС промьгвочной жидкости, определяемой в зависимости от времени простоя скважины в предыдущем цикле подъема: с!>+, = f.(t ). Сигнал, пропорциональный текущему значению

ГНГ Rg, подается на блок 7 вычисле-. ния допустимой скорости по гидродинамическим условиям, который с уче- 20 том 9 вычисляет величину v которая обратно пропорциональна величине 6 .

Введение в устройство блока 3 вычисления фактической скорости позво- 25 лило исключить из состава устройства датчик скорости и тем самым увеличить надежность функционирования устройства и облегчить его эксплуатацию. Ввод этого блока позволил также увеличить точность и быстродействие процесса распознавания направления движения талевого блока, особенно в момент перехода от спуска к подъему и, наоборот, от подъема к спуску. Цифровой сигнал с выхода

35 блока 3 вычисления фактической скорости, несущий информацию о направлении движения талевого блока, подается на блок 11 вычисления рациональной скорости и существенно увеличивает быстродействие последнего и всего устройства вообще.

Ввод в устройство задатчика 5 направления СЛО позволил исключить накапливающуюся в блоке вычисления длины колонны ошибку путем обнуления выхо