Устройство для определения обрыва бурильной колонны

Устройство для определения обрыва бурильной колонны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л Й С А И Й Е (ц, ЙЗОБРЕТЕ Н ЙЯ

Союз Соввтсиих

Социалистичееких

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.07.74 {М)2046668/03 с присоединением заявки №

2 (51) М. Кл.

Е 21 В 23/00

Е 21 В 45/00

Государствеииый иомитет

Соввта Министров СССР ао делам иэооретеиий и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.07.77. Бюллетень №25 (53) УЛК 622.24. .08 {088,8) (45) Дата опубликования описания 24.11.77 (72) Авторы изобретения

Н. H. Новик, Е. О. Плоткин и А, Г. Ярусов (71) 3а я витель

Институт технической кибернетики ЛН Ьелорусской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБРЫВА БУРИЛЬНОЙ

КОЛОННЫ

Изобретение относится к технике контроля режимов бурения.

Известно устройство для определения аварийной ситу ации, включ ающее датч ики вес а и механической скорости бурения (lj.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения обрыва бурильной колотпы в процессе бурения, содержащее датчики веса и механической скорости бурения и блок инди- щ кации (2).

С целью повышения точности определения обрыва бурильной колонны устройство снабжено генератором импульсов, пороговыми схемами, счетчиками и триггерами„причем: т5 выходы датчиков вес а, мех анич еск ой скорости бурения и генератора импульсов подключены через ключи к пороговым схемам, первые входы которых непосредственно, а вторые — через элементы И, соединенные с гене-2О ратором импульсов, подключены к счетчикам, связанным посредством дешифраторов с единичными входами триггеров, подключенных через выходной дешифратор к блоку индикации. 25

На чертеже изображена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит датчик 1 веса, датчик 2 механической скорости бурения, гене-ратор 3 импульсов, ключевые схемы 4 и 5, блок 6 задйния порога, пороговые схемы 7 и 8, счетчики 9 и 10, элементы И 11 и 12т дешифраторы 13-15, триггеры 16 и 17 и блок 18 индикации. Схема кроме того включает входную клемму 19 задания порога механйческой скорости, входную клемму 20 для ввода заданного значения веса 6 на крюке.

Генератор 3 соединен с управляющими входами ключевых схем 4 и 5, вторые входы которых к датчикам 1 и 2, а также со входами элементов И 11, 12. Выходы ключевых схем соединены с первыми входами пороговых схем 7 и,8. Вторые входы последних подключены у схемы 7 — к клемме 19, у схемы 8 — через блок 6 задания порога— к клемме 20. Выходы пороговых схем связаны с инвертируюшими входами элементов

И и с первыми входами счетчиков 9 и 10, вторые входы которых подключены к выходам

564407

1 0

0 0 60

3 элементов И. Счетчики 9 и 10 через дешифраторы 13 и 14 соединены с единичными входами триггеров 16 и 17. Выходы этих триггеров связаны с дешифратором 15, а выходы пОследнегО с блОкОм 1 8 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 импульсов через заданные промежутки времени включает ключевые схемы 4 и 5, в результате чего сигналы с дат чиков 1 и 2 поступают на входы пороговых схем 7 и 8. Схема 7 срабатывает при падении текущей механической скорости бурения ниже порогового уровня:

V (V и . 15

Пороговая схема 8 срабатывает при сниж нии текущего веса на крюке, поступающего с датчика веса 1, ниже порогового уровня: б б„.

Величина порогового уровня С получается в блоке 6 путем умножения заданного бурильщиком веса С на крюке на некоторый коэффициент k c 1 ., завйсящий от точности работы регулятора веса на крюке:

= k-CI

При этом блок Ь задания порога может быть реализован, например, в виде делителя напряжения.

Как только сигнал с датчика 1 веса или датчика 2 скорости бурения упадет ниже порогового уровня схемы 8, в счетчик 10 заносится единица. Если после занесения единицы в счетчик 10 при следующем опросе датчика 1 пороговая схема 8 ие срабатывает, то импульс генератора 3, пройдя через элемент И 12 сбрасывает счетчик 10 в нулевое сосгояние. Это необходимо для того, чтобы исключить возможность появления сигнала о наличии BBарий1юй ситуации при кратковре — 40 менных случайных изменениях показаний датчика 1. В случае, если в счетчик l0 поступает подряд некоторое число импульсов, равное числу, иа которое настроен денп1фратор

1 4, то па единичный вход три1тера 1 7 посту- 45 пает импульс, свидетельствующий Об устойчивом снижении контролируемого параметра— веса на крюке (или скорости бурения) ниже поргового, допустимого значения. Состояния триггеров 16 и 17 дешифруются схемой 5, с выходов которой сигналы поступают на блок индикации 18.

Возможные состояния триггеров 16 и 17 приведены в таблице, 55

Состояние, соответствующее первому стопб цу таблицы, свидетельствует об отсутствии проходки и резком снижении веса на крюке, что имеет место при обрыве растянутой части бурильной колонны.

Соответствующий сигнал фиксируется блоком индикации 18, Состояние, соответствующее второму стопоцу таблицы, не может иметь место на практике, так как при падении веса на крюке ниже порогового уровня должно собт людаться условие V c V . 11ри использован нии пассивного метода поддержания заданного веса С7 на крюке с помощью тормоза Лебедки падение веса на крюке ниже порогового значения приводит к тому, что механическая скорость становится близкой к нулю, а при активном методе поддержания веса на крюке бурильная колонна автоматически поднимается вверх, в результате чего получается отрицательная скорость бурения.

Третьему столбцу таблицы соответствует наличие веса на крюке в пределах нормы и отсутствие проходки, Здесь имеет место обрыв колонны в районе утяжеленных бурильных тру б.

Последнему столбцу таблицы соответствует нормальный режим работы буровой установки.

Использование данного изобретения позволяет автоматически с высокой точностью обнаруживать момент обрыва бурильной ко- лонны, а это предотвращает развитие аварийной ситуации и способствует ликвидации ее последствий с мень ними затратами.

Формула изобретения

Устройство для определения обрыва буриль ной колонны в процессе бурения, содержащее датчики веса и механической скорости бурения и блок индикации, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точнос ти Определения, оно снабжено генератором импульсов, пороговыми схемами, счетчиками и триггерами, причем выходы датчиков веса, механической скорости бурения И генератора импульсов подключены через ключи к пороговым схемам, первые входы которых непосредственно, а вторые — через элементы И, соединенные с генератором импульсов, подключены к счетчикам, связанным посредством дешифраторов с единичными входами триггеров, подключенных через выходной дешифратор к блоку индикации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шацов H. И. и др. Бурение нефтяных и газовых скважин, М., "Недра», 1961, с. 126.

2, Патент США№2967994, кл. 324-38, 1 960.

564407

Составитель Н. Туленинов

Редактор С. Титова Техред Н. Анцрейчук Корректор С. Гарасиияк

Заказ 2004/200 Тираж 757 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4