Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций

Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение надежности и достоверности контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине (С). Устройство содержит реле уровня, содержащее источник 1 и приемник 2, блок 3 обработки сигналов, электронасос 4 долива, доливочную емкость 6, всасывающий 10, нагнетательный 11, обратный 13 трубопроводы и трубопровод 12 долива, расходомеры 14 и 15, клапаны 16 и 17, элемент 18 управления, сигнализатор 20 состояния буровых насосов, датчик 30 веса, датчик 31 перемещения талевого блока, блоки обработки сигналов расходомеров, мультиплексоры, блоки вычисления расхода жидкости, объема жидкости, объема труб, показателя осложненности, определения спуско-подъемных операций (СПО), вычисления длины труб, управления и отображения информации с графопостроителем. Дополнительно устройство имеет электронасос 5 заполнения, растворный бак 7, приемный трубопровод 8 и трубопровод 9 заполнения, элемент 19 управления, поплавок 21, тросик 22, шкивы 23, указатель 24, шкалу 25, конечные выключатели 26, 27, триггер 28, элемент НЕ 29. Сигнализатор 20 определяет момент отключения буровых насосов. Срабатывают электронные блоки и включается насос 4. Последний работает в течение времени отсутствия циркуляции в С. Насос 4 подает промывочную жидкость (ПЖ) из емкости 6 в затрубное пространство С через клапан 16, либо возвращает ПЖ через клапан 17 обратно в емкость 6. Этим исключается инерционность контура долива. При возобновлении работы буровых насосов работа устройства прекращается. Уровень ПЖ в емкости 6 поддерживается автоматически посредством насоса 5, сообщенного с баком 7. Триггер 28 переключается при срабатывании выключателей 26, 27 и управляет работой насоса 8. Автоматическое построение в ходе СПО графика долива позволяет выполнять СПО при равновесии в системе скважина-пласт. 2 з.п.ф-лы, 18 ил.

СОЮЗ СОВЕТСЧИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 E 21 В 47/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (6I) 1432204 (2 1) 4328375/23-03 (22) 13.11.87 (46) 07.08.89. Вял. Ь - 29 (7I) Филиал Куйбышевского политехнического института им, В.В.Куйбышева .в r.Ñûçðàíè (72) В. А. Бражников, Н. И. Заварзин, А. К. Рахимов и М. И. Сергеев (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1432204, кл. Е 21 В 47/04, 1987. (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ 3А УРОВНЕМ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ В CKBA%fIIE

И ВЫЯВЛЕНИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

„„SU 14989)4 А 2

2 (57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения — повышение надежности и достоверности контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине (С) . Устр-во содержит реле уровня, содержащее источник 1 .и приемник 2, блок 3 обработки сигналов .электронасос 4 долив а, доливочнуи емкость 6, всасываищий 10, нагнета- тельный 1 1 и обратный 13 трубопроводы и трубопровод 12 долива, расходомеры 14 и 15, клапаны 16 и 17, элемент 18 управления, сигналиэатор 20 состояния буровых насосов, датчик

30 веса, датчик 31 перемещения талез 1498914 вого блока, блоки обработки сигналов расходомеров, мультиплексоры, блоки вычисления расхода жидкости, объема жидкости, объема труб, показателя осложненности, определения спускоподн емных операций (СПО), вычисления длины труб, управления и отображения информации с графопостроителем.. Допол:нительно устр-во имеет электронасос !О

:5 заполнения, растворный бак 7,.при:,емный трубопровод 8 и трубопровод 9

,заполнения, элемент 19 управления, поплавок 21, тросик 22, шкивы 23, указатель 24, шкалу 25, конечные вы- 15 включатели 26 27, триггер 28, элемент

НЕ 29. Сигнализатор 20 определяет момент отключения буровых насосов. Срабатывают электронные блоки и включается насос 4. Последний работает в 20 течение времени отсутствия циркуляции в.С. Насос 4 подает промывочную жидкость (ПЯ) из емкости 6 в затрубное пространство С через клапан 16, либо возвращает IIR через клапан I? обратно в емкость 6. Этим исключается инерционность контура долива. При возобновлении работы буровых насосов работа устр-ва прекращается. Уровень ПЖ в емкости 6 поддерживается автоматически посредством насоса 5, сообщенного с баком 7. Триггер 28 переключается при срабатывании выключателей 26, 2 и управляет работой насоса 8. Автоматическое построение в ходе СПО . ! графика долива позволяет выполнять

СПО при равновесии в системе скважина — пласт. 2 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам контроля за состоянием системы колонна — скважина — пласт, прогнозирования, выявле- ЗО ния и сигнализации возникновения аномальных и аварийных ситуаций в ходе спускоподъемных операций (СПО}, во время простоев при СПО, а также во

Время простоев при бурении с останов- 35

Кой циркуляции промывочной жидкости, и является усовершенствованием устройства по авт. св. 9 1432204, Цель изобретения — повышение надежНости и достоверности контроля. 40

На фиг. 1 и 2 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 3— функциональная схема блока обработки сигналов расходомера; на фиг. 4 функциональная .схема блока вычисления 45 длины труб; на фиг. 5 — функциональР ная схема блока вычисления объема жидкости; на фиг. 6 — функциональная схема блока вьгчисления расхода жидкости; на фиг. 7 — функциональная схе- >О ма блока вычисления объема труб; на фиг. 8 - функциональная схема блока логического; на фиг. 9 — функциональная схема управления; на фиг. 10— функциональная схема блока вычисления 5 показателя осложненности, на фиг. 1!в типичная компоновка бурильной колонны; на фиг. 12 — функциональная схема блока отображения информации; на фиг. 13 — вариант компоновки блока отображения информации; на фиг. 14— графики, иллюстрирующие, процесс вычисления объема жидкости, на фиг. 15 графики, иллюстрирующие процесс вычисления объема труб; на фиг. 16 - зависимость сигнала на выходе блокавычисления расхода жидкости от времени при проявлении на простаивающей скважине, на.фиг. 17 и 18 — возможные графики долива, варианты.

Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций содержит радиоактивное реле уровня, состоящее из источника 1 и приемника 2, блок 3 обработки сигналов, электронасос 4 контура долива, электронасос 5 заполнения, доливочную емкость 6, бак 7 растворный, трубопровод & приемный, трубопровод 9 заполнения, трубопровод

10 всасьгвающий, трубопровод 1! нагнетательный, трубопровод 12 долива, трутрубопровод 13 обратный, расходомер

14 в контуре долива, расходомер 15 в желобе, первый 16 и второй 17 клапаны первый 18 и второй 19 элементы управления, сигнализатор 20 состояния буровых насосов, поплавок 21, тросик 22, шкивы 23, указатель 24, вертикальную шкалу 25, первый 26 и второй 27 конеч" ные выключатели, триггер 28, элемент

НЕ 29, датчик 30 веса, Датчик 31 перемещения талевого блока, устье скважи45 становки на сквлжине.

Сигнализатор 20 состояния буровых насосов (фиг. 1), установленный на . манифолъде, позволяет определять момент отключения буровых насосов и прекращения циркуляции промывочной жидкости в скважине, т.е. момент завершения процессл углубления и перехода к СПО либо момент временной остановкп бурения. При этом на выходе

5 149891 ны 32 разъемное, блок 33 превенторный, головку 34 колонную, первый 35 и второй 36 блоки обработки сигналов расходомеров, первый 37, второй 38 и третий 39 мультиплексоры, демультиплек— сор 40, блок 41 вычисления расходажидкости, первый 4? и второй 43 блоки вычисления объема жидкости, блок 44 вычисления объема труб, блок 45 вычи- 1О сления показателя осложненности, блок

46 определения направления СПО, блок

47 вычисления длины труб, блок 48 управления, блок 49 отображения информации, блок 50 логический, задатчик 51 интервала времени, задатчик 52 интервала длины, задатчик 53 допустимых показателей осложненности при спуске и подъеме, задатчик 54 допустимых расходов при поглощении и проявлении, задатчик 55 погонных объемов, задатчик

56 границ участков колонны, первый, второй, третий, четвертый компараторы

56-60 и первый, второй, третий и четвертый ключи 61-64. 25

Блоки 35 и 36 обработки сигналов расходомеров (фиг. 3) состоят из блока 65 преобразования сигнала, элемента 66 памяти, компаратора 67, элемента 68 задержки и элемента НЕ 69.

Блок 47 вычисления длины труб (фиг. 4) состоит из блока 70 вычисления длины колонны, первого 71 и второго 72 элементов памяти, элемента

73 вычитания компаратора 74 одноУ У

35 вибратора 75, элементов И 76 и ИЛИ 77.

Блоки 42 и 43 вычисления объема жидкости (фиг. 5) состоят.из элемента

78 памяти, элемента 79 задержки, сумматора 80 и цифроаналогового преобра- 40 зов ателя (ЦАП) 8 1.

Блок 41 вычисления расхода жидкости (фиг. 6) состоит из элемента 82 памяти, ЦАП 83 и делителя 84.

Блок 44 вычисления объема труб (фиг. 7) состоит из ЦАП 85 и умножителя 86.

Блок 50 логический (фиг. 8) состоит из таймера 87, триггеров 88-91, элементов 92-94 задержки, элементов

И 95-100 и ИЛИ 101-111.

Блок 48 управления (фиг. 9) состоит из шифратора 112, компараторов

113-117, элементов 118 и 119 памяти, элементов И 120, 121, ИЛИ 122-125 и

НЕ 126, 127.

Блок 45 вычисления показателя осложненности (фиг. 10) состоит из делителя 128, мультиплексора 129, ком4

6 параторов 130 н 131, элементл II!III 132 н н и задлтчикл 133 уровня напряжения

Блок 49 отображения информлпин (фиг. 12) состоит из светового табло

134 "ПРОЯВЛЕНИЕ", светового тлбло 135

"ПОГЛОЩЕНИЕ", индикатора I36 q индикатора 137 н „,„ индикатора 138 ш „, индикатора 139 1О,„, табло-сигна-лйзлтора 140 "ЗАКРЬГТЬ ПРЕВ1:НТОр! ПРОМЫТЬ С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПЛОТНОСТИ", таблосигнализатора 141 ПРОМЫТЬ С УМЕНЬШЕНИЕМ ПЛОТНОСТИ", табло-сигнллизаторл

142 "СТОП СПО! ВНИ1АНИЕ", ЦАП 143 и графопостроителя 144. Расположение элементов блока 49 на его внешней панели может быть таким, как на фиг. 13.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом СПО в задлтчики устройства вводятся исходные параметры: в задатчик 51 — интервал времени vcреднения расхода промывочной жидкости на простаивающей скважине gt; в злдатчик 52 — интервал длины труб 1 1, на котором производится усреднение показателя осложненности ш при спуске-подъеме; в 3адатчик 53 — допустимые величины показателя осложненнастн при спуске ш, „-и при подъеме ш „д „, в задатчик 54 — допустимые величины расхода промывочной жидкости при поглощении ЧА„л „, „и при проявлении g на простаивающей скважине; в задлтчик 55 — погонные объемы составляющих бурильную колонну труб ч нл участках: перво" — vc„ второ" — "О третьем — v, четвертом — v р 4 (фиг. 11); о,з в задатчик 56 — границы участков колонны, соответственно первого и второго 1,., второго и третьего 1 третьего и четвертого 1, (фиг. 11) .

Причем ввод в задатчики 55 и 56 осуществляется по данным геологотехнического наряда (ГТН) на скважину один раз на весь цикл строительства скважины. Величины других заданий могут изменяться от рейса СПО к рейсу в зависимости от геологотехнической об1498914 сигнализатора 20 появляется сигнал высокого логического уровня "1", который подается на.первый вход блока 50 логического, на вторые входы ключей

61 и 62, последние отпираются и подключают выходы расходомеров 15 и 14 к первым входам блоков 35 и 36 обработки сигналов расходомеров, на второй вход электронасоса 4 контура до:лина, который включается и работает в течение всего времени, пока отсут, ствует циркуляция в скважине. Элек тронасос 4 подает промывочную жиц, кость, поступающую по трубопроводу 10 всасывающему из доливочной емко1 ! сти 6, в трубопровод ll нагнетатель.:ный, из которого она или доливается

1 в скв ажину, проходя - через расходоме р ! 14, открытый первый клапан 16 и тру-20

: бопровод 12 долина„пронизывающий устье скважины 32 и сообщающийся с ! ! затрубным пространством скважины, или ,возвращается через открытый второй

l,клапан 17 и трубопровод 13 обратный

iн доливочную емкость 6.

При возобновлении работы буровых

:;насосон электронасос 4 отключается, ,ключи 61 и 62 запираются, что приво:дит к прекращению работы устройства.

Промывочная жидкость н доливочную емкость 6 подается из бака 7 растворного буровой установки с помощью электронасоса 5 заполнения через трубопро. вод 8 приемный и трубопровод 9 запол нения, открывающийся в доливочную ем кость 6 (фиг. 1). Электронасос 5 за:полнения включается и отключается автоматически, управление им осуществляется сигналом, поступающим на второй вход электронасоса с выхода триггера 28. Уровень промывочной жидкости в доливочной емкости 6 отслеживает, поплавок 21, связанный с тросиком 22, перекинутым через шкивы 23. К концу тросика 22, расположенному вне доливочной емкости 6, подвешен указатель

24, который уравновешивает поплавок

21. Указатель 24 при изменении уровня

:промывочной жидкости в долиночной емкости 6 перемещается вдоль вертикаль50 иой шкалы 25, установленной рядом с

Емкостью и удобообозримом месте. Дпина шкалы 25 определяется принятым размахам колебания уровня жидкости в доливочной емкости 6, а именно при снижении уровня А промывочной жидкости до крайнего нижнего положения (фиг. 1) указатель 24 находится напротив верхнего конца шкалы 25, при заполнении доливочной емкости 6 жидкостью до крайнего верхнего уровня В, положение указателя 24 совпадает с нижним срезом шкалы 25. Рядом с концами шкалы 25 размещены первый 26 и второй 27 конечные выключатели бесконтактные, которые срабатывают и выдают сигналы "!" при вхождении в их рабочую зону металлического объекта, Металлическая пластина указателя 24 (стальная, дюралюминиевая или медная) входит в зону срабатывания первого конечного выключателя 26 в момент опускания уровня промывочной жидкости в доливочной емкости 6 до крайнего нижнего А положения. При этом сигнал "1" поступает на первый вход S триггера

28, на выходе которого устанавливается единичный уровень сигнала, включающий электронасос 5 заполнения, промывочная жидкость подается в доливочную емкость 6, уровень ее постепенно поднимается, вместе с ним поднимается и поплавок 21, а указатель 24 опускается. В момент достижения уровнем В крайнего верхнего положения металлическая пластина указателя 24 входит в зону срабатывания второго конечного выключателя 27, сигнал "1" с выхода последнего поступает на второй вход К триггера 28, выход которого обнуляется, что приводит к отключению электронасоса 5 заполнения.

Таким образом, автоматически производится заполнение доливочной емког сти 6 промывочной жидкостью иэ блока

7 растворного вне зависимости от функционирования других частей устройства.

Процесс заполнения.доливочной емкости

6 происходит без вмешательства со стороны членов буровой вахты, в ходе СПО, нет необходимости считывать информацию со шкалы 25, последняя является второстепенным вспомогательным инструментом.

Ю

При снижении уровня промывочной жидкости ниже отметки радиоактивного реле 1, 2 уровня, блок 3 обработки сигналов выдает. сигнал высокого уровня, который поступает на вход первого элемента 18 управления непосредственно, а на вход второго элемента 19 управления — через элемент НЕ 29. Это приводит к открытию клапана 16 и закрытию клапана 17. Процесс переключения клапанов происходит за доли секунды. Промывочная жидкость поступает

14989 4!

О в скважину и заполняет ее до отметки радиоактивного реле уровня. В момент поднятия уровня промывочной жидкости в скважине до приемника 2 радиоактив—

5 ного реле уровня с выхода блока 3 поступает сигнал на прекращение доливя, по которому клапан 16 закрывается, а клапан 17 открывается. До следующего цикла долива жидкость циркулирует по !0 замкнутому пути: долив очная емкос ть

6 — электронасос 4 долива — второй клапан 17 — доливочная емкость 6.

Контур долива работает автономно от других частей устройства, точность !5 поддержания уровня промьвочной жидкости в скважине определяется точностью отбивки поверхности промьвочной жид— кости радиоактивным реле уровня. Количество доливаемой в скважину жидко- 20 сти измеряется расходомером 14. При вытеснении промывочной жидкости из скважины она изливается в желоб, количество вытесненной жидкости измеряется расходомером 15. 25

Источник 1, в качестве которого используется плутоний-бериллиевый источник медленных нейтронов, и приемник 2 помещаются в насосно-компрессорные трубки (НКТ) диаметром 73 мм и толщиной стенки 5 мм, которые привариваются диаметрально противоположно к наружной поверхности последней трубы спускаемого кондуктора и цементируются вместе с ним. Устройство позволяет поддерживать уровень промывочной жидкости в скважине в ходе СПО между отметками h, = (+3,0)- — (+4, О) м (место установки желоба, которое определяется расположением головки 34 40 колонной над поверхностью земли и высотой блока 33 превенторного) и h (-8,0) — (-13,0) м (место установки радиоактивного реле уровня, фиг. 1), т.е. амплитуда колебания вы- 45 соты столба промывочной жидкости составляет

730!

?,Ь = h1 — ?1 = (11,0-17,0) м, 50 чему соответствует амплитуда колебания гидростатического давления в скважине при плотности промывочной э. жидкости, например, p = 2000 кг/м

Р гс = р q

Блок 50 логический (фиг. 8) управляет работой переключающих элементов устройства — мультиплексоров 37 и

38, демультиплексора 40, ключей 63 и

64, а также световых табло !34 и

135 и табло-сигнялизаторов 140 и 141.

Сигнал с второго выхода блока 46 определения направления СПО, поступающий на восьмой вход блока 50 логического, проходит ня первый вход элемента KIH 107 и второй вход элемента

ИЛИ 08, устанавливая на втором и третьем выходах блока 50 сигналы

"1", на первые входы элементов ИЛИ

101, 103, сбрясывающих своими выходными единичными сигналами соответственно элемент 92 задержки и триггер

91, на первый вход S триггера 90, устанавливая ня его вьгходе. уровень 1, который подается на первый вход элемента И 97 и второй вход элемента

ИЛИ 110 и с выхода последнего — на пятый выход блока 50. При появлении в процессе подъема бурильной колонны сигнала "1" на пятом входе блока 50 он подается на второй вход элемента

И 98 и второй вход элемента И 97, с выхода последнего — на первый вход элемента ИЛИ 104, а с его выхода на нестой выход блока 50.

В процессе спуска бурильной колонны блок 50 логический работает аналогично, только импульс "1" с первого выхода блока 46 поступает на девятый вход блока 50, что приводит к появлению единичных импульсов на первом и третьем и долговременных сигналов "1" на пятом выход". блока 50, а при наличии сигнала "1" ня пятом выходе сигнала "I на седьмом выходе блока 50.

Во время простоев при СПО и бурении на восьмой и девятый входы блока

50 логического импульсы "I" не поступают, значит, они отсутствуют и на выходе элемента ИЛ!! 101 поэтому элемент 92 задержки, спустя выдержку времени D = 4 — 5 мин (максимальная

Ч2 продолжительность цикла спуска — подъема одной свечи) после прихода последнего сбрасьвающего импульса "1" с выхода элемента И.".И 101, формирует на выходе сигнал, запускающий таймер

87 в работу. Последний генерирует последовательность управляющих импульсов "1" длительностью 10 мкс с периодом Т = 1 Г., т.е. период работы таймера 87 опреде: яется величиной сигналя. поступающего на второй вход таймера 87 с зада|чика 51. Единичный

1498914 импульс с выхода таймера 87 поступает на вторые входы элементов ИЛИ 102, 103, что приводит к сбросу триггеров

90 и 91 и установке на пятом выходе блока 50 логического сигнала "0 на вторые входы триггеров 88 и 89, обнуляя их входы, и вторые входы элементов И 95, 96. Последнее приводит при наличии единичного сигнала, например, !0 на третьем входе блока 50 к появлению импульса "1" на выходе элемента

Й 95, затем следует появление единичных импульсов на первом и четвертом выходах блока 50, а спустя выдержку времени D элемента 93 задержкипоявление 1" на выходе последнего и установке триггера 88 в единичное состояние. Последнее приводит к появлению сигнала "1" на втором входе эле-20 мента ИЛИ 105, а значит и на седьмом выходе блока 50, и на первом входе элемента И 100, а при наличии единичного сигнала на шестом входе блока 50, и:на его выходе, а значит — на деви- 25 том выходе блока .50.

Во время простоя при наличии единичного сигнала на четвертом входе бЛока 50 он работает аналогично, только импульсы "1" появляются на . 30 втором и четвертом выходах блока 50 и единичный сигнал на шестом выходе блока 50, а при наличии единичного сигнала на седьмом входе блока 50 и н восьмом выходе блока 50 логического.

Единичный уровень сигнала на пятОм выходе блока 50 логического сохраняется в течение всего времени 40 спуско-подъема, а длительность импульсов "1" на первом-четвертом выходах блока 50 определяется длительност"ью управляющих импульсов, поступающих с выходов блока 46 определения направления СПО в моменты начала цик— лов спуска или подъема бурильной колонны на длину свечи или с выхода таймера 87. Длительность указанных управляюних импульсов пРинята одинаковой и равной 10 мкс. Сигналы с выходов элементов ИЛИ 106, 107 поступают соответственно на первый и второй входы элемента ИЛИ 111, на выходе которого, а значит, на десятом выходе блока 50, единичные импульсы длительностью 10 мкс появляются всякий раз, когда они появляются на первом или втором выходах блока 50.

В процессе подъема колонны труб из скв ажины устройс тво работает следуюшим образом.

В момент начала цикла подъема первой свечи (i = !) Управляющий единичный импульс с второго выхода бпока 50 логического поступает на второй вход блока 36 обработки сигналов расходомера (фиг. 2), а значит, на второй вход элемента бб памяти и вход элемента 68 задержки (фиг. 3), что приводит к записи в элемент бб памяти нулевого сигнала, поступающего на его первый вход с блока 65 преобразования сигнала, и последующему обнулению выхода блока 65 по истечении выдержки времени Э =. 1 мкс, создаваемой элементом 68 задержки, а также на четвертые входы (адр. входы А2 мультиплексоров 37; 38, фиг. 2). Последнее воздействие подключает выходы мультиплексоров 37 и 38 к вторым входам (инф. входы ХЗ), при этом сиг- нал с второго выхода задатчика 53

m „ проходит на выход мультиплексора 38 и далее на первые входы компаратора 59 и ключа 63, отпертого единичным сигналом на втором входе, а нулевой сгинал с выхода элемента 66 памяти подается на второй вход мвтп ; типлексора 37, на третий вход (инф. вх. 7) демультиплексора 40 и далее при импульсе "1" на его втором входе (адр.вх. А2), на второй выход (инф. вых. Y2) демультиплексора 40, и далее при импульсе "1" на его втором входе (адр.вх. А2) на второй выход (инф.вых. 2) демультиплексора 40 и первые входы первого 42 и второго 43 блоков вычисления обьемов жидкости.

Сигнал ш1! и д с выхода ключа 63 подается на восьмой вход блока 49 отображения информации, что вызывает отображение аналоговой величины m „ на индикаторе 138 ш „(фиг. 12 и 13).

В ходе подъема свечи урбвень промывочной жидкости в скважине понижается, что вызывает ее автоматический долив. Сигнал с расходомера 14 через открытый ключ 62 поступает на первый вход блока 36 обработки сигналов расходомера, а значит на первый вход . входящего в его состав блока 65 преобразования сигнала, на выходе которого объем долитой жидкости чж; представляется в удобной для дальнейшей обработки цифровой форме. За время подъема первой свечи, ее отвинчива14

1498914 !

3 ния, установки в магазин, спуска незагруженного элеватора уровень жидкости в результате долива восстанав ливается, а на выходе блока 65 появляется сигнал, пропорциональный объему допитой после подьема первой свечи жидкости ч, В начале цикла подъема второй свечи (i = 2) по переднему фронту нмпуль j0 са "1" с второго выхода 50 логического Уж. записывается в элемент бб памяти и поступает аналогично описанному на первые входы блоков 42 и 43 вычисления объема жидкости, а сигнал на 15 выходе блока 65 вновь обнуляется и . начинается накапливание нового объема

I жидкости v долитой в скважину после подъема второй свечи. На фиг. 14а показана зависимость величины сигнала 20 на втором выходе блока 50 логического от времени в процессе подъема колонны, а на фиг. 14б — сигнал на первом выходе блока 36 обработки сигналов рас,ходомера. 25

Первый 42 и второй 43 блоки вычисления объема жидкости (фиг. 5) осуществляют суммирование сигналов, поступающих на их первые входы, после подьема i-й свечи в момент начала цикла 30 подъема (i+1)-й свечи на выходах блоков 42 и 43 устанавливается сигнал, пропорциональный объему долитой жидкости с момента начала суммирования

I 35

ЧМ, = 7а,(+ чж.g. + ° ° ° Фчм,i = Еч ; (1)

Суммирование производится сумматором .80, на первый вход которого поступает сигнал v ; с первого входа блока 40

42, а на второй вход — сигнал, пропорциональный сумме, полученной после !"., завершения предыдущего (i-I)-ro цикла подъема и запомненной в элементе 78 памяти. В момент начала (i+I)-го цик- 45 ла сигнал, пропорциональный V ; по (1), с выхода сумматора 80 поступает на первый вход (инф.вх. D) элемента

78.памяти. В описанной части функционирование блоков 42 и 43 одинаково.

В момент начала (i+1)-го цикла подъема с десятого выхода блока 50 логического на третий вход блока 42. а значит на вход элемента .79 задержки поступает единичный импУльс. СпУстя выдержку времени D = 3 мкс, достаточную для поступления сигнала ч с первого выхода блока 36 на первый вход блока 42 и для выполнения сумми1т I xo((, 1- ((ол, (2) .(одаваемый на первый вход компаратора

74 и на первый вход (инф.вх. D) элемента 72 памяти, на второй вход которого (вх.разр.зап. С) в момент начала каждого i-ro цикла подъема поступает единичный импульс с десятого выхода блока 50 логического, по переднему фронту которого в элементе 72 памяти запоминается сигнал 1,, пропорциональный длине обработанных к этому моменту времени труб н определяемый по (2). Последний с выхода элемента

72 памяти подается на второй выход блока, 47 вычисления длины труб, а с последнего — на второй вход блока 44 вычисления обьема труб (фиг. 2), на рования, импульс "1" подается на второй вход (вх.разр.записи С) элемента

78 памяти, по переднему фронту которого в нем запоминается величина V в цифровой форме. Этот сигнал подается на вход ЦАП 81, а с выхода последнего V в аналоговом виде поступает на выход блока 42 и далее на первый вход блока 45 вычисления показателя осложненности.

Процесс суммирования в блоке 43 синхронизируется единичным импульсом, поступающим на его третий вход с второго выхода блока 46 определения направления СПО в момент начала (i+1)ro цикла подъема. Сигнал V, опреденс < ленный по (1), в аналоговом виде подается с выхода блока 43 на десятый вход блока 49 отображения информации (фиг. 14 а,б,в).

По сигналам с датчика 31 перемещения талевого блока и датчика 30 веса, поступающим на первый и второй входы блока 70 вычисления длины колонны (фиг. 4), последний формирует на выходе сигнал, пропорциональньп(текущей длине колонны в скважине 1„д . В начале цикла подъема первой свечи 1 „о — запоминается в элементе 71 памяти, на выходе последнего устанавлчВается сигнал (y.g(((= 1 (((go В ходе подъема сигнал 1 ((„„ подается на тре-! тий выход блока 47 вычисления длины труб и на первьп! вход элемента 73 вы" читания, на второй вход которого подается сигнал с выхода элемента ?1 памяти. На выходе элемента 73 вычитания формируется сигнал текущей длины обработанных труб

1498914

5 Ъ; »»ò o,р /» кол, »кап, I (3) Сигнал Чт» с выхода блока 44 поступает на второй вход блока 45 вычисления показателя осложненности (фиг. 2). По сигналам ч ;и U, после подъема i-й свечи на выходе блока

45 формируется сигнал m;, величина

l5 которого определяется следующим образом:

m =1, О, если

V 0; V; =О; (4а) \

V .»

m = если V;» О; 7,, О. (4б) 1

Сигналы 7.,,и V - с первого и

Второго входов блока 45 (фиг. 10) подаются на одноименные входы делителя

128, на выходе которого формируется сигнал m по (4б), поступающий на пер» вый вход (инф.нх. XI) мультиплексора 30

129.Сигналы 7,; и 7 подаются также на первые входы компараторон 130 и 131 соотнетственно, вторые входы которых соединены с общим проводом блоI»:a 45. Компараторы 130 и 131, вторые фходь» которых соединены с. общим про.йодом блока 45, проверяют выполнение условий 7,„; = О и V, = О соответственно. Сигналы с их выходов поступают на первый и второй входы 40 элемента ИЛИ 132. При выполнении хотя бы одного из этих условий единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 132 подается на третий (адр.нх. А1) вход мультиплексора 129, четвертый вход ко-45 которого (адр. нх. A2} соединен с общим проводом блока. На втором входе (инф.нх. Х2) мультиплексора 129 постоянно присутствует сигнал с задатчика 133, величина которого соотнетст-50 нует аналоговой единице. При этом на выходе мультиплексора 129, а значит на выходе блока 45 формируется сигнал г», н соответствии с (4}.

Сигнал»» с выхода блока 45 подает 55 ся (фиг. 2) на вторые входы компараторов 59 и 60 и первый вход ключа 64.

Сигнал н, с выхода ключа 64, откр».ггого единпчиг»м сигналом па его втором (6) ш доп.»» ) первый вход которого подается сигнал

v погонного обьема труб P-го текуd.P.. »»его участка бурильной колонны с ныkopа мультиплексора 39 для реализации блоком 44 функции вычисления объема обработанных труб. Подаваемый на второй вход блока 44 сигнал 1т по (2) н цифровой форме поступает на вход

I+II 85 (фиг. 7), с выхода которого аналоговый сигнал 1 т подается на второй вход умножителя 86, íà первый

Вход последнего поступает сигнал, Г первого входа блока 44. В момент йачала цикла подъема (i+ I }-é свечи с ныхода умножителя 86 на выхоД блока

44 поступает аналоговый сигнал, величина которого пропорциональна объему поднятых за i циклов труб нходе, подается на седьмой вход блока 49 отображения информации, а значит, на вход индикатора 137 ш (фиг. 12 и 13) .

Компаратор 60 проверяет условие

m (1,О (5) при выполнении которого сигнал "1" с

его выхода подается на пятый вход бло-ка 50 логического, на шестом выходе последнего устанавливается единичный сигнал и включается .световое табло

134 "ПРОЯВЛЕНИЕ" (фиг. 12) .

Компаратор 59 проверяет выполнение условия при выполнении которого на его выходе устанавливается сигнал "1", который подается на шестой вход блока 49 отображения информации, что вЬ|зывает " срабатывание табло-сигнализатора 142, а именно звуковой сигнал и световую индикацию транспаранта "СТОП СПОI

ВНИМАНИЕ!". С целью исключения влияния систематических погрешностей каHBJIoB измерения 7,„ и 7. на точность определения величины m интегрирование (суммирование) объемов промывочной жидкости и металла труб осущестнляется на конечных интервалах длины колонны Д1, задаваемых эадатчиком 52. Компаратор 74 (фиг. 4} проверяет условие, 1498914

18 (7) при выполнении которого сигнал 1 с его выхода подается на первый вход элемента ИЛИ 77, а с выхода послед— него — на первый вход элемента И 76.

В момент начала цикла подъема следующей свечи единичный импульс приходит с десятого выхода блока 50 логическо — 1О

ro на пятый вход блока 47, а значит на второй вход элемента 72 памяти и второй вход элемента И 76, последнее приводит к запуску одновибратора

75, вырабатывающего импульс сброса, 15 по которому обнуляется выход элемента

78 памяти (фиг. 5) блока 42, а значит, обнуляется выход блока 42, а в элементе 71 памяти (фиг. 4) запоминается новое значение длины колонны

L h k (K — номер интервала длины Ь 1 с начала подъема) . В этот момент времени сигнал с выхода элемента 73 вычитания 1 = О запоминается в эле.менте 72 памяти и поступает на второй выход блока 47 и далее (фиг. 2) на второй вход блока 44, выход последнего также обнуляется в соответствии с (3) . Дальнейшая работа устройства протекает аналогично описанному. Объ- 30 ем поднятых с начала отсчета труб вычисляется в соответствии с уравнением

= о..р 1т, = о,р кол,к 1 „. 35 (8)

В процессе подъема производится последовательная обработка труб различных участков бурильной колонны 40 (фиг. 11): четвертого P = 4, третьего P = 3, второго Р = 2 и, наконец первого Р = 1. Автоматическое определение погонного объема V обрабатыо,р ваемых в данный момент времени труб выполняет мультиплексор 39, на первый, второй, третий и четвертый входы которого подаются сигналы V», Чо

V и V 4 соответственно с первого, В второго, третьего и четвертого выходов задатчика 55 (фиг. 2), управляемый по пятому и шестому входам (адр.вх. Al, А2) сигналами с первого и второго выходов блока 48 управления. На первый, второй и третий входы последнего подаются сигналы 1, 1 и 1 4 соответственно с первого, второго и третьего выходов задатчика

56. С,игналы 1„, 1 и 1 поступают (фиг. 9) на вторые входы соответственно компараторов 113 †!5, на первые входы которых подается сигнал 1 кол, поступающий на четвертый вход блока

48 с третьего выхода блока 47 нычисления длины труб (фиг. 2), Компаратор 114 (фиг. 9) проверяет выполнение условий (9а) 1 1 кол (9б) кол 2-3 (9в) кол 2-3

1кал - 1 (-2 )

1 кол — 1 -э

1кол - 13-4 (10а) (10б) (10в) Сигналы с выходов элементов ИЛИ

123 и 124 поступают на вторые входы элементов И 120 и 121, на первые нхо; ды которых поступают сигналы с первых выходов соответственно KohGIBpBTopoB

113 и 114. В любой момент времени в ходе СПО сигнал "1" присутствует только на одном из входов шифратора

112: на первом входе — с выхода элемента ИЛИ 122, когда (l l а) на втором входе — с выхода элемента

И 120, когда

11- 1кол 1 (Р = 2) (l l б) на третьем входе — с выхода элемента

121 И, когда на четвертом входе — с первого выхода компаратора 115, когда

При выполнении (9а) сигнал "1" устананлинается на его первом выходе компаратора 1! 4, при выполнении (9б)— на втором, при выполнении (9н) — на третьем. Аналогично работают компараторы 113 и 115. Сигналы с второго и третьего выходов компараторов 113

115 подаются на первый и второй входы элементов ИЛИ 122-124. Па выходах последних единичные сигналы устанавливаются н случае выполнения следующих условий:

14989! 4

„> 1, (P — 4) (llr) Шифратор 112 преобразует код 1 из и на входах XI Õ4 в двоичный код на

5 выходах У«, У .

Работа шифратора 12 однозначно описывается таблицей переключений.!

I L

0 0 1 О

0 1 0 0

1 0 0 0

У2 У l

0 0 !5

0 1

1 0

1 1

Сигналы с первого и второго У и 20

У выходов шифратора 112 подаются на первый и второй выходы блока 48 управления, а с них (фиг. 2) на пятый и шестой входы (адр.вх. AI, А2) мультиплексора 39. 25

Так, при выполнении условия (11в), т.е. при подьеме труб третьего участка колонны (P = 3), сигнал "1" установлен на третьем входе шифратора 112 (ХЗ = 1) (третья строка таблицы), при 30 этом на его выходах Y! = О, Y = 1.

Такая же комбинация на адресных входах мультиплексора 39: Аl = О, А2 = 1, которая соответствует двоичному числу

10 = 2,р. Это приводит к подключению выхода мультиплексора 39 к входу

ХЗ вЂ” третьему входу (фиг. 2) — и подаче на первый вход блока 44 вычисления объема труб сигнала vð = v > .

В ходе подъема бурильной колонны 40 новый отсчет 1 блок 47 вычисления длины труб (фиг. 4) начинает не толь= ко в момент выполнения условия (7), но .и в моменты перехода от участка труб одного погонного объема к участ-45 ку другого погонного объема.

При подъеме, например, труб третьего участка колонны кодовая комбинация сигналов с выходов шифратора

112, поступившая на первые входы эле-50 ментов 118 и 119 памяти, фиксируется в момент перехода на третий участок: на выходах элементов 118 и !19 чапо 1 млнаются сигналы соответственно 0 и "1". Последние подаются на первые входы компараторов 1!6 и 117, на вторые входы которых поступают текущие сигналы с перв< го и второго соответ-ственно внходоп шифратора 112. Пока продогркается подъем труб третьего участка, комбинация сигналов на выходах шифратора 112 не изменяется, при этом на выходах компараторов 116 и 1!7 присутствуют единичные сигналы, а на выходах элементов HE 126 и 127— нулевые. В момент окончания подъема труб третьего участка (1. р а 1 ) и перехода к подъему труб второго участка сигналы на первом и втором выходах шифратора 112 изменяются на

"1" и "0" соответственно (Y

У = О). При этом на входах компараторов Ilá и 117 условие равенства напряжений не выполняется, на их выходах устанавливаются сигналы "0", а на выходах элементов НЕ 126 и 127сигналы "1", которые поступают на первый и второй входы элемента

ИЛИ 125, а сигналы "1" с выхода последнего — на третий выход блока 48 управления, на четвертый вход блока

47 вычисления длины труб (фиг. 4), а значит — на второй вход элемента

ИЛИ 77 и с его выхода — на первый вход элемента И 76. В момент начала цикла подъема следующей свечи единичный импульс поступает на второй вход элемента И 76, что приводит к запуску одновибратора 75, вырабатывающего сигнал сброса, обнуляется выход блока 42 вычисления объема жидкости, в элементе 71 памяти запоминается новое значение L oä, обнуляется второй выход блЬка 47, сигнал с которого поступает на второй вход блока 44 и обнуляет выход последнего, Кро