Система управления скважинного прибора при каротаже

Система управления скважинного прибора при каротаже

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Республик

<и>868055 (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

Р2) Заявлено 04Л278 Р1) 2691609/22-03 (51) м. к.

Е 21 В 47/00 с присоединением заявки HP—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 300981 Бюллетень ffo 36

Дата опубликования описания 30.09.8l (53) УЛК 622.241 (088. 8) (72) Авторы изобретения

С.С.Александров, В.В.Лаптев, A Â.Ëóêüÿíoô и = -НъЦ, ФИлин

Г

r" н

Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (71) Заявитель (54) CHCTENA УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СКВАЖИННОГО

ПРИБОРА ПРИ KAPOTAXE

Изобретение относится к промысловой геофизике.

Известны устройства для контроля движения скважинного прибора, содер- 5 жащие измерительный ролик,.диск с круговой шкалой„ соединенной с по- . мощью ременной или цепной передачи с выкурным шкивом редуктора, при этом скорость вращения диска пропор- 10 циональна скорости вращения измерительного ролика и отношение этих скоростей устанавливается с помощью коробки передач редуктора tl).

Недостатком этого устройства является низкая точность поддержания постоянной скорости перемещения кабеля.

Известна также система управления движением скважинного прибора при 20 харотаже, содержащая глубинный дат-чик натяжения кабеля, подключенный к одному из входов блока управлений, регистратор и исполнительные механизмы двигателя лебедки и ее тормозной системы (2). При увеличении натяжения кабеля выше определенного значения, в системе формируется сигиал, отключающий питание от двигателя лебедки и включающий. тормозную систему. З0

Недостатком указанной системы является то, что она реагирует только на возникновение критической ситуации и только при подъеме скважинного прибора.

Цель изобретения — повышение надежности спуско-подъемных операций за счет обеспечения поддержания заданной скорости скважинного прибора.

Поставленная цель достигается тем, что система снабжена датчиками натяжения кабеля и скорости его перемещения на устье, датчиком меток глубины, двумя логическими элементами ИЛИ, переключателем и анализатором аварийных ситуаций, причем выходы датчиков натяжения кабеля и скорости его перемещения на устье и датчики меток глубины подключены к другим входам блока управления, первый выход которого подсоединен к первому, входу анализатора аварийных ситуаций, а второй и третий - соответственно к управляющему и первому информационному входам переключателя, второй и третий информационные входы которого связаны с выходами глубинного датчика на:тяжения кабеля и датчика натяжения кабеля на устье, при этом одйн иэ

868055 выходов переключателя подключен ко второму входу анализатора аварийных ситуаций, а два других и выходы анализатора аварийных ситуаций подсоединены к логическим элементам ИЛИ, выходы которых подключены к исполнительным механизмам двигателя лебедки и ее тормозной системы.

На чертеже представлена система управления движением скважинного прибора при каротаже.

Ф

Система содержит скважинный при5ор 1 с расположенным в нем датчиком

2 натяжения кабеля, наземные датчики

3 и 4 скорости движения кабеля и его Натяжения, датчик 5 меток глубины, барабан 6 с кабелем 7, который через фолики 8-соединен со скважинным прибором, двигатель 9 с редуктором 10, Осуществляющие вращение барабана, тормозную систему 11, воздействующую иа барабан, регистрирующее устройст- 20

So 12 геофизических параметров, посТупающих через распределитель 13 каналов и кабель от скважинного прибора, исполнительные механизмы 14 и 15, Осуществляющие подачу необходимого 25 количества энергии на двигатель и тормозную систему в зависимости от состояния системы, блок 16 управления, к которому подключены все датчики технического состояния системы и в ко- g0 торый вводится информация в зависимости от конкретных условий каротажа, анализатор аварийных ситуаций 17, .контролируемый критическое состояние системы и вырабатывающий сигнал воздействия на тормозное устройство системы при возникновении этого состояния, переключатель 18, подключающий дополнительные механизмы воздействия на двигатель или тормозное устройство через схемы 19 и 20 ИЛИ в зависи- 10 мости от направления, движения кабеля.

Во работе и спуске прибора используется только тормозное устройство 11, упра вляемое вручную, двигатель же 9 на- 45 ходится в нерабочем состоянии, так как увеличивающейся силы веса кабеля

7 и силы прибора 1 достаточно для раскручивания барабана 6 с необходимой скоростью. При нахождении прибо- у0 ра 1 над устьем скважины со скважинного датчика 2 натяжения в блок 16 управлени<- поступает информация о натяжении кабеля, обусловленная весом прибора. Причем при нахождении сис- 55 темы в данном состоянии, значения датчиков натяжения, скважинного 2 и наземного 4, должны быть практически равными. На основании полученной информации о величине статического натяжения кабеля с датчика 2 и введен- 60 ных значений плотности бурового раствора и требуемой скорости спуска прибора в блоке 16 управления вырабатывается расчетное значение си&налуставки нижнего натяжения кабеля. С Я одной стороны расчетное значение натяжения должно быть меньше результирующей силы нижнего датчика натяжения, обусловленной силой веса прибора, уменьшенной на,величину выталкиваю-, щей силы бурсвого раствора и на величину сил трения, возникающих при заданной скорости движения, прибора в

1скважине. С другой стороны, эта величина силы натяжения должна быть больше некоторого минимального значения, добавление которого к сйле веса кабеля, находящегося в скважине, достаточно для преодоления сил трения расторможенной лебедки и особенно в начальный момент спуска прибора.

Кроме того, блоком 16 управления вырабатывается и минимальное значение нижнего натяжения кабеля, которое выбирается меньше расчетного и ограничивается нулевым значением, соответствующим превышению скорости кабеля над скоростью прибора, что недопусти- . мо. Эта величина подается на анализатор аварийных ситуаций 17 на его первый вход.

Спуск прибора начинается подачей команды "Спуск". При этом тормозная система ll освобождает барабан б, который начинает под действием сил тяжести прибора и увеличивающейся силы веса кабеля 7 с ускорением раскручиваться. Линейное движение кабеля 7 преобразуется во вращательное движение нижнего ролика 8 и датчика 3 скорости, являющегося одновременно и датчиком направления движения кабеля 7. Информация о направлении движения, поступающая с датчика 3 в блок

16 управления, анализируется им, после чего выдается сигнал переключателю 18, который переходит в положение, когда сигнал управления (рассогласования) с блока 16 управления поступает на исполнительный механизм 15 через логический элемент 20 .и переключатель 18, а на второй вход анализатора 17 поступает текущее значение натяжения с датчика 2 через кабель 7 и переключатель 18.

В процессе спуска и в зависимости от величины текущего значения силы натяжения,.поступающей с датчика 2, и сравнении этого значения с расчетным значением, блок 16 управления выдает сигнал рассогласования, который поступает на испольнительный механизм

15 через логический элемент 20 и перереключатель 18. Величина и.знак сигнала рассогласования зависят от текущего значения натяжения, например, если текущее значение меньше расчетного, то это соответствует меньшей скорости движения скважинного прибора 1 относительно движения кабеля 7, уменьшить скорость движения которого . можно увеличением воздействия силы торможения системы 11 на барабан б, если же текущее значение натяжения

8680 5 больше установочного, то, очевидКО что скорость кабеля меньше скороСтй прибора и для ее увеличения необходимо снизить силы торможения на баРа-бан, и, наконец, если текущее значение силы натяжения равно установоч-, ному значению, то это соответствует равенству скоростей движения прибора ,1 и кабеля 7.

В случае непредвиденной остановки прибора в скважине сигнал рассогласо- «() вания достигает величины, достаточной для полной остановки вращения бараба- . .на.,Кроме того, с целью повышения надежности и предотвращения аварийной ситуации, останов процесса спуска осуществляется сигналом, поступающим. ка исполнительный механизм 15 и логическую схему 20 ИЛИ с анализатором аварийных ситуаций 17, в случае, когда текущее значение нижнего натяжения становится меньше минимально возмож-20 ного.

Еще до проведения каротажа бывают в камой-то степени известны глубины скважины, представляющие опасность ненужной остановки прибора. Такими,: 3$ значениями глубины являются забой и .. устье .скважины, нижний конец обсадной колонны и т.д. Для более безопасного прохождения таких мест в систе- ме предусмотрено снижение скорости 3() движения прибора при вхождении в район этих мест. Для этого в блок 16. управления вводятся значения глубин . районов, представляющих опасность.

На этот же блох поступают текучки :. 35 значения глубины с датчика меток глубины. При Совпадении текущего эначе" ния глубины со .значением, имеющимся. в блоке 16, последний изменяет уста.новочное значение в сторону увеличения, на что система реагирует умень-. 4О шением скорости движения прибора.

После прохождения опасного места система возвращается в первоначальное состояние или останавливается.Подъем прибора из скважины начи.- 45 нается после команды Подъем . При этом направление вращения нижнего ро-. лика 8, а, следовательно,.и датчика.

3 скорости меняется на обратное. 3док

16 управления отреагирует на это из- «@ менение выработкой сигнала на йодкдйчение выхода блока 16 управления че; реэ переключатель 18, схему 19,ИЛИ на исполнительный механизм 14 двиГателя 9, подключением выхода датчика

4 натяжения ко второму входу акали» затора 17 и выработкой максимальйо возможного зкаГения натяжения,; пос" тупающего на первый вход анализато-, ра 17.

При этом сигнал рассогласования, 40 вырабатываемый блоком управления ы поступающий на испольнительный меха . низм 14, рщюен разности между нозва4. значением расчетного значения сигналуставки и текущими значениями глубФщ- 5 Ф ного датчика натяжения. Новое же зна-. чение сигнал-уставки,вырабагываемое блоками 16 управления для режима подъема, определяется величиной статического натяжения прибора, находящегося на заданной глубине, уменьшенной на величину выталкивающей силы и увеличенной на величину силы сопротивления, возникающей при требуемой скорости подъема, значение величины которой вводится в блок управления как параметр. Эначение же максимально допустимой величины, вырабатываeI)«oÀ блоком управления, должно определяться величиной несколько меньшей, при,которой может возникнуть разрыв кабеля 7 на устье скважины, причем эта величина зависит и .от глубины скважины (длины кабеля) и постоянно корректируется в процессе каротажа.

При отклонении скорости движения хабеля относительно установочного значения в сторону увеличения (уменьшения) на выходе схемы появляется сиг= нал рассогласования, воздействующий. на исполнительный механизм 1.4 таким образом, чтобы уменьшать (увеличи,вать) подачу энергии на двигатель 9 с тем, чтобы он уменьшил (увеличил) скорость вращения барабана 6 через редуктор 10. В случае прихвата при-. бора в скважине скорость его уменьшается, следовательно уменьшается и скорость кабеля, на.что система . реагирует действиями, сохраняющими необходимую скорость. Однако при этом возрастает натяжение кабеля, фиксируt емое датчиком 4. Величина же этого натяжения контролируется анализато- ром, "который при превышении предельно допустимого натяжения срабатывает, и через схемы 19 и 20 ИЛИ выдает на исполнительные механизмы 14 и 15 сигналы. При этом исполнительный механизм 14 прекращает подачу энергии.на двигатель 9 и,он сбрасывает обороты, а исполнительный механизм 15 проводит в действие тормозную систему 11, которая останавливает барабан 6, и подъем прекращается.

Также как при спуске прибора, при его подъеме происходит изменение скорости движения прибора в опасных местах.

Описываемые процессы реакции системы на возмущения, отклоняющие .ее от нормального состояния и принятие мер по устранению нежелательных отклонений от.нормы происходит практи-. чески мгновенно, поэтому удается сни-. зить до нуля вероятность образования петель на кабеле при спуске, мгновенно отреагировать на прихваты прибора при.подъеме, ие усугубляя нежелательного явления, кроме того„ снизить вероятность возникновения аварийной ситуации снижением скорости движения прибора в неблагоприятных местах скважины, что в совокупностй повышает

8680 55

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 8263/36 Тираж 630 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектйая,4 надежность спуско-подъемных операций при каротаже.

Повышение надежности спуско-подьемных операций при каротаже позволит снизить число аварий, возникновение которых — явление довольно частое.

Ликвидация последствий аварии на скважине требует значительных затрат, минимум 3-5 тыс.р. При современных масштабах каротажных работ снижение числа аварий даст экономию не на одну сотню тысяч рублей.

Система управления движением сква.жинного прибора при каротаже, содержащая глубинный датчик натяжения кабеля, подключенный к одному из входов блока управления, регистратор и исполнительные механизмы двигателя лебедки и ее тормозной системы, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности спуско-подьемных операций за счет обеспечения поддержания заданной скорости скважинного прибора, она снабжена датчиками натяжения кабеля и скорости его перемещения на устье, датчиком меток глубины, двумя логическими элементами ИЛИ, переключателем и анализатором аварийных ситуаций, причем выходы датчиков натяжения кабеля и Скорости его перемещения на устье и датчики меток глубины подключены к другим входам блока управления, первый выход которого подсоединен к первому входу анализатора аварийных ситуаций, а второй и третий — соответственно к управляющему и первому информационному входам переключателя, второй и третий информационные входы которого связаны с выходами глубинного датчика натяжения кабеля и датчик а натяжения кабеля на устье, при этом один из

15 выходов переключателя подключен ко второму входу анализатора аварийных ситуаций, а два других и выходы анализатора аварийных ситуаций подсоединены к логическим элементам ИЛИ, выЩ ходы которых .подключены к исполнительным механизмам двигателя лебедки и ее тормозной системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ClOA Р 3291904, кл. 254-145, опублик. 1966.

2. Патент CILIA 9 3381940 кл. 254-173, опублик. 1968.