Устройство для измерения длины колонны труб, спускаемых в скважину

Устройство для измерения длины колонны труб, спускаемых в скважину

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»» 750046 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.06.78 (21) 2634736/22-03 (51) М. Кл.

Е 21 В 45/00

Е 21 В 19/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гесударетеенньй номнтет

СССР на делан нэабретеннй

N OTKPblTNN (53) УДК 622.245 (088.8) Опубликовано 23.07.80. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 28.07.80 (72) Автор изобретения

В. А. Кузнецов

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ КОЛОННЫ ТРУБ, СПУСКАЕМЫХ В СКВАЖИНУ

Изобретение относится к бурению скважин при разведке и добыче полезных ископаемых, предназначено для автоматизации измерения длины колонны труб во время спуско-подъемных операций при бурении скважин и может быть использовано для измерения длины бурильного инструмента, длины обсадной колонны при спуске ее в скважину или длины насосно-компрессорных труб.

Известно. устройство для измерения длины колонны труб, содержащее счетчик, выключатель, связанный с мертвым концом талевого каната и дифференциальный барабан, трос которого связан с таль-блоком (1).

Недостаток устройства заключается в сложности механической части его датчика, содержащей две лебедки.

Известно устройство, содержащее датчик нагрузки, датчик подачи, счетчик, ключ, задатчик уровня блокировки, формирователь импульсов, дискриминатор, амплитудный детектор, дешифратор и блок индикации (2).

В данном устройстве датчик подачи служит для определения суммарного угла по- . ворота шкива кронблока и соответствующего ему перемещения талевого блока спускоподъемного механизма. Для исключения холостых рейсов спуско-подъемного механизма в процессе измерения длины колонны труб в устройстве имеется датчик веса и эадачнк уровня блокировки по нагрузке на крюке, т. е. используется дополнительный сигнал о нагрузке на спуско-подъемный механизм Q (t), который сравнивается с сигналом постоянного уровня блокировки Яа.

Измерение производится в то время, когда выполняется условие 4(t)>Qo, т.е. когда на спуско-подъемный механизм действует усилие, превышающее Яр. Уровень блокировки Q> выбирается равным весу отдельной трубы, поэтому измерение производится в то время, когда спуско-подъемный механизм перемещает всю колонну труб, а не во время перемещения отдельной трубы.

Недостаток данного устройства связан со значительной погрешностью измерения, причиной которой является упругое растяжение талевого канала спуско-подъемного механизма.

Процесс образования этой погрешности на примере одного цикла спуска колонны на величину очередной трубы. Иллюстрн750046 руется фиг, 1, где по горизонтальной оси от- ложен угол поворота мерного элемента (шкива кронблока или барабана лебедки)„ а по вертикальной оси -- нагрузка на спускоподъемный механизм.

В момент соединения очередной трубы с колонной последняя закреплена на устье скважины, а крюк спуско-подъемного механизма занимает верхнее положение (ВП) и не нагружен (точка 1). Затем крюк перемещается вверх и постепенно воспринимает вес колонны. В точке 2, когда нагрузка иа спуско-подъемный механизм превышает уровень блокировки Q<, начинается процесс измерения длины колонны. Мерный шкив кронблока поворачивается на угол « за счет упругого растяжения талевого каната, в то время как колонна труб находится в неподвижном состоянии.

В точке 3 весь вес колонны воспринимается спуско-подъемным механизмом и начинается спуск колонны на величину очередной трубы. Мерный шкив поворачивается на угол «Р; пропорциональный длине этой

-py6b«.

В точке 4 колонна труб останавливается и закрепляется, однако мерный шкив продолжает поворачивать я в том же направлений на угол у за счет упругого сжатия та-, левого канала. В точке 5 процесс измерения за этот цикл заканчивается, при этом крюк спуско-подъемного механизма занимает нижнее положение (НП).

Суммарный угол поворота мерного шкива за цикл равен

Ф,л= Ф;+ Фс Ф, Длина струн талевого канала в нижнем положении крюка больше длины струн в верхнем положении, поэтому у ) q,, и результат измерения сопровождается погрешностью

Цель изобретения — повышение точности измерения длины колонны труб спускаемых В скважину.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено сумматором, первы«м и вторым блоками памяти, вторым и третьим ключами и логическим элементом НЕ, причем выход блока сравнения подключен к управляющим входам первого и второго ключей, а через элемент НŠ— к третьему ключу; на первый вход блока сравнения подключен датчик нагрузки, на его второй вход — выход сумматора, на входы которого подключены задатчик уровня блокировки и выход второго блока памяти, вход которого через третий ключ связан с выходом первого блока памяти, вход которого связан через второй включ с выходом датчика нагрузки.

На фиг. 1 изображен цикл измерения в процессе спуска связи; иа фиг. 2 — блоксхема устройства для измерения длины колонны труб, спускаемых в скважину.

В процессе работы устройства выбирает я такой переменный уровень блокировки, при котором процесс измерения длины колонны труб начинается в точке «а» и заканчивается в точке eb», поэтому при определении суммарного угла поворота мерного элемента исключаются углы поворота «р и «р @ обусловленные упругим растяжением талевого каната.

Устройство содержит датчик 1 перемещения, первый ключ 2, счетчик 3 перемещения, .датчик 4 нагрузки, блок 5 сравнения, второй ключ 6, первый блок 7 памяти, третий ключ 8, второй блок 9 памяти, суммирующий блок 10, задатчик 11 начального уровня блокировки и логическую схему 12 НЕ.

Устройство работает следующим образом.

При спуско-подъемных операциях си-.«6 иал Q<, с датчика 4 нагрузки поступает на один из входов блока 5 сравнения. Одновременно на другой его вход поступает сигнал с суммирующего блока 10, равный:yMме постоянного сигнала с задатчика 11 уровня блокировки и сигнала Q, < со второго блока 9 памяти, который пропорционален весу колонны во время предыдущего цикла измерения. Обозначим через Я„сигнал с суммирующего блока 10, тогда

Если выполняется условие (4;)С п « то на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал, который открывает ключи 2 и б, а через схему 12 НЕ закрывает ключ 8.

Через открытый ключ 2 сигнал с датчика 1 перемещения поступает на счетчик 3 неремещения, и идет процесс измерения длины колонны труб, Одновременно сигнал с датчика 4 нагрузки через ключ 6 поступает на первый блок 7 памяти, где запоминается.

После того как колонна спущена на величину очередной i-той трубы и закреплена на устье скважины, нагрузка на спускоподъемный механизм уменьшается. Условие

Q „ ß„уже не выполняется, и блок 5 сравнения закрывает ключи 2 и 6, а ключ 8 открывается. Сигнал, пропорциональный весу колонны предыдущего цикла, переносится из первого блока 7 памяти во второй блок 9 памяти, и на выходе суммирующего блоха 10 появляется новое значение уровня блокировки.

ss Таким образом, уровень блокировки не

Остается постоянным, а является сплаваю щим»„принимающим -начение меньшее, чем текущий вес колонны (на фиг. I кплаваю750046

Формула изобретения щий» уровень блокировки показан пунктирной линией Q„).

Аналогично происходит процесс измерения при подъеме колонны труб, но в этом случае сигнал начального уровня блокировки Q< с задатчика 11 уровня подается с отрицательным знаком.

Введение в схему блокировки пря измерении длины колонны труб в скважине не постоянного, а «плавающего» уровня блокировки позволяет полностью исключить методическую погрешность, обусловленную упругим растяжением талевого каната спчско-подъемного механизма.

Устройство для измерения длины колонны труб, спускаемых в скважину, содержащее датчик перемещений колонны, связанный через первый ключ со счетчиком перемещений, датчик нагрузки, задатчик уровня блокировки и блок сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено сумматором, первым и вторым блоками памяти, вторым и третьим ключами и логическим элементом НЕ, лричем выход блока сравнения подключен к управляющим входам первого и второго, а через элемент НЕ и к третьему ключам; на первый вход блока сравнения подключен датчик нагрузки, на его второй вход — выход сумматора, на входы которого подключены задатчик уровня блокировки и выход второго блока памяти, вход которого через третий ключ связан с выходом первого блока памяти, вход которого связан через второй ключ с выходом датчика нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 567805, кл. Е 21 В 19/00, 1971.

2. Иванов E. Г. и др. Устройство для опредеЛения длины бурильного инструмен6 та в скважине. PHTC ВНИНОЭНГ «Бурение»;

1977, № 8, с. 27 — 28 (прототип).

Составитель Е. Садовников

Редактор А. Маковская Техред К. Шуфрнч Корректор М. Демчяк

Заказ 4441/lO Тяраж 526 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий! l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4