Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ДАТЧИКИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Васильев С. И., Лапушова Л. А.,

Датчики проходки (глубины) скважины

В процессе бурения осевое давление на долото создаётся нижней частью колонны бурильных труб, находящейся в сжатом состоянии (рис. 92).

Верхняя часть колонны бурильных труб с помощью спуско-подъёмного механизма поддерживается на весу, и следовательно растянута. По мере разбуривания породы и углубления ствола скважины длина сжатой части колонны бурильных труб уменьшается, что приводит к снятию нагрузки на долото. Таким образом, осевая нагрузка на долото регулируется, изменением скорости перемещения верхнего конца бурильной колонны, т.е. скорости подачи бурового инструмента.

Работа датчиков проходки основана на преобразовании перемещений элементов спуско-подъёмного механизма в вертикальное перемещение нижнего конца бурильной колонны.

Методы измерения глубины (проходки) принято разделять на 2 группы:

■ Методы непосредственного измерения при установке первичного преобразователя на нижнем конце бурильной колонны;

■ Методы косвенного измерения проходки по величине подачи бурового инструмента при установке первичного преобразователя на одном из элементов спуско-подъёмного механизма.

В связи со сложными условиями работы измерительной аппаратуры на забое и отсутствием надёжных каналов передачи информации, в основном, используются косвенные методы.

На рис. 93 изображена принципиальная схема преобразования вертикальных перемещений нижнего конца бурильной колонны в перемещение элементов спуско-подъёмного механизма. Цифрами отмечены места возможной установки датчиков в зависимости от выбора мерного элемента спускоподъёмной системы. Им соответствуют следующие косвенные методы измерения проходки:

1) по величине перемещения верхнего конца бурильной колонны;

2) по величине перемещения талевого каната;

3) по углу поворота шкива кронблока;

4) по углу поворота барабана лебёдки;

5) по углу поворота дополнительного мерного барабана, связанного мерным тросом с талевым блоком.

Рис. 93. Схема последовательности преобразования вертикальных перемещений
нижнего конца бурильной колонны в перемещение элементов спуско-подъемного механизма

Как было сказано выше, измерение проходки основывается на измерении величины перемещения подвижных узлов буровой установки. В основе реализации датчиков проходки могут лежать следующие физические принципы:

■ измерение величины и скорости перемещения верхнего конца бурильной колонны путём регистрации изменения гидростатического давления в специальном резервуаре 4, связанном гибким шлангом 3 с другим резервуаром 1 закреплённым на вертлюге 2 (рис. 94);

■ измерение вертикальных перемещений талевого блока путём преобразования их в электрический сигнал с помощью специальных электромеханических устройств (на рис. 95 приведена схема оптического датчика импульсов для определения величины перемещения талевого блока).

Рис. 95. Схема оптического датчика импульсов, используемого в качестве первичного преобразователя измерителя перемещения талевого блока

В настоящее время, из-за удобства монтажа/демонтажа и надежности работы, повсеместно используются устройства (датчики) преобразования угла поворота вала лебедки в перемещение талевого блока.