Устройство подачи долота

 

УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ДОЛОТА по авт.ев, W , отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно снабжено преобразователем плотности раствора, регулятором с задатчиком плотности, элементом суммкрования , причем преобразователь плотности соединен с регулятором, с зздатчиком, выход которого соединен с вторым входом элемента суммирования , первый вход его соединен с выходом регулятора с задатчиком веса, a выход элемента суммирования соединен с усилителем.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСЙИХ

РЕСПУБЛИК (19} (11} з д} Е 2 1 В 44/ 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

\ 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTÈÉ (61) 848607 (21). 3466686/22-03 (22) 09. 07.82 (46) 30,.10.83.. Бюл. H 40 (72) Ю,И.Сипуиов, Б.А.Иванов, P.,Э Капленов, В.И.Глоба и А «А.Кузьминов., (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика (53) 622.235(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР я 848607, кл. Е 21 8 44/00, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ДОЛОТА по авт.св. М 848607, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно снабжено преобразователем плотности раствора, регулятором с задатчиком плотности, элементом суммирования, причем преобразователь плотности соединен с регулятором, с задатчиком, выход которого соединен с вторым входом элемента суммирования, первый вход его соединен с выходом регулятора с задатчиком веса, а выход элемента суммирования сое динен с усилителем.

1051239

Изобретение относится к автоматике и может использоваться в нефтяной промышленности для автоматической подачи бурового инструмента в процессе долбления при бурении глубоких нефтяных и газовых скважин.

По основному авт. св. Ю 848607 известно устройство подачи долота, основной исполнительный механизм которого соедийен с рычагом тормоза буровой лебедки, а схема управления исполнительным механизмом позволяет осуществлять подачу долота в широком диапазоне изменения веса бурового инструмента и скорости подачи . долота, содержащее преобразователь веса, регулятор с задатчиком, усилитель, исполнительный механизм в виде цилиндра с поршнем, шток которого соединен с рычагом тормоза барабана лебедки, насос, вал которого посредством фрикционного ролика кинематически связан с барабаном лебедки, регулируемый дроссель, снабженный распределительным клапаном, вход которого соединен с усилителем, выход.- с исполнительным механизмом, а управляющий его выход соединен с напорной линией (насос), осуществляет подачу долота при заданном весе бурового инструмента и скорости подачи $1) .

Однако, как известно, бурение глубоких нефтяных и газовых сква жин ведется на тяжелых буровых растворах, а при нередко встречающихся водо- и газопроявлениях в скважине изменяется удельный вес бурового раствора, что вызывает изменение выталкивающей силы, действующей на бурильный инструмент. В результате этого при постоянном весе бурильного инструмента на крюке, заданном в устройстве подачи долота, нагрузка на долото изменяется в широком диапазоне, что может привести к осложнениям с долотом или бурильным инструментом или снизить скорость механического бурения.

< Цель изобретения - повышение точности регулирования нагрузки на долото, Указанная цель достигается тем, что устройство подачи долота снабжено преобразователем плотности раствора регулятором с задатчиком плотности, элементом суммирования, причем преобразователь плотности соединен с регулятором, с задатчиком, выход которого соединен с вторым входом элемента суммирования, первый вход его соединен с выходом регулятора с эадатчиком веса, а выход элемента суммирования соединен с усилителем.

При изменении плотности бурового раствора на 0,1 г/см для скважины

10 глубиной 3000 м, бурящейся инструментом диаметром 141 мм и толщиной стенки 10 мм, изменение выталкивающей силы бурового раствора составляо ет 1,5 т. С увеличением глубины сква15 жины эта величина растет еще больше, а спускаемого в скважину долота уменьшается, что требует более точного поддержания нагрузки на долото. Поэтому приходится вводить

20 коррекцию на изменение плотности бурового раствора.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из преобразова25 теля 1 веса бурового инструмента, присоединенного к регулятору 2 с задатчиком веса, элемента 3 суммирования, первый вход которого соединен с выходом регулятора 2. Выход элемен50 та 3 суммирования соединен с усилителем 4, выход которого через распределительный клапан 5 соединен с исполнительным механизмом 6. Исполнительный механизм выполнен в виде цилиндра с поршнем, шток которого соединен с рычагом тормоза барабана лебедки, посредством фрикционного ролика связанного с валом насоса 8.

Выход насоса 8 через регулируемый

40 дроссель 9 присоединен к распределительному клапану 5. Преобразователь 10 плотности бурового раствора присоединен к регулятору с задатчиком 11, выход которого присоеди45 нен к второМу входу элемента 3 суммирования.

Устройство работает следующим образом.

С преобразователя 1 веса сигнал поступает на Регулятор 2, где сравнивается с заданным значением веса бурового инструмента. Затем сигнал рассогласования между заданным и текущим значениями веса бурового

55 инструмента поступает на первый вход элемента 3 суммирования.

С преобразователя 10 плотности,сиснал поступает на регулятор с за3 1051 датчиком 11, где сравнивается с заданным значением плотности бурового раствора.

Сигнал рассогласования между заданным и текущим значениями плотности бурового раствора поступает нв второй вход элемента 3 суммирования °

В элементе 3 суммирования сигналы, поступающие на первый и второй входы t0 складываются, и результирующий сигнал поступает на усилитель 4, Усиленный по мощности сигнал с усилителя 4 поступает на исполнительный механизм 6 через распределительный клапан 5. Под действием давления воздуха поршень исполнительного механизма 6 перемещается, сжимая пружи ну и через шток воздействуя на рычаг тормоза лебедки. Сила торможения ба- ур рабана лебедки 7 уменьшается и наступает момент, когда барабан лебедки под действием веса бурового инструмента начинает проворачиваться, осуществляя подачу долота. При подаче долота вес бурового инструмента, воспринимаемый преобразователем l, умен шается, в свою очередь, уменьшается рассдгласование в регуляторе 2 и выходной сигнал с пневмоусилителя. Тог- з0 да поршень исполнительного механизма

6 под действием пружины перемещает барабан лебедки 7, По мере выбурива" ния породы вес бурового инструмента увеличивается и наступает следующий

35 цикл подачи долота.

При проворачивании барабана лебедки 7 через фрикционный ролик проворачивается вал насоса 8, создавая давление жидкости, величина которого

40 устанавливается регулируемым дросселем 9. Давление жидкости воздействует на распределительный клапан 5 в котором перекрывается подача воздуха на исполнительный механизм

6, а воздух исполнительного механизма стравливается в атмосферу. Тогда под действием пружины поршень исполнительного механизма 6 переместится и затормозит барабан лебед50 ки 7. При заторможенном барабане насос 8 прекратит подачу жидкости, давление ее уменьшится. распределительный клапан 5 вернется в исходное положение. Если на выходе усилителя

4 есть сигнал, то начинается новый цикл поаачи долота.

Если плотность бурового раствора не изменяется, то на втором exode

239 элемента суммирования имеется постоянная величина сигнала рассогласования между текущим и заданным значением плотности бурового раствора.

Подача бурового инструмента осуществляется по сигналу, поступающему на первый вход элемента 3 суммирования

При увеличении плотности бурового раствора (скважина поглощает) сигнал рассогласования между заданным значением плотности бурового оаствооа и текущим увеличивается. На второй вход элемента 3 суммирования поступает сигнал, больший по величине. На выходе элемента 3 суммирования величина сигнала также увеличивается и этот сигнал, усиленный по мощности, с усилителя 4.поступает на исполнительный механизм 6 через распределительный клапан .5. Под действием давления воздуха поршень исполнительного механизма 6 переместится, сжимая пружину и через шток воздействуя на рычаг тормоза лебедки.

С ила торможения барабана лебедки

7 уменьшается и под действием веса бурового инструмента барабан лебедки проворачивается, осуществляя подачу долота. Таким образом, подача долота осуществляется за счет изменения плотности бурового раствора, тем самым компенсируется увеличение выталкивающей силы, действу" ющей на бурильный инструмент при изменении плотности бурового раствора, и нагрузка на долото остается постоянной. В этом случае действие сигнала с преобразователя плотности равносильно увеличению нагрузки на долото.

При уменьшении плотности бурового раствора (случай водо- или газопроявления) выталкивающая сила, действующая на бурильный инструмент, уменьшается, а нагрузка на долото увеличивается, хотя сигнал преобразователя 1 веса остается постоянным.

Тогда сигнал с преобразователя

10 плотности уменьшается, уменьша-, ется и сигнал рассогласования в регуляторе с задатчиком 11.:На второй вход элемента 3 суммирования. по. ступает меньший сигнал, уменьшается сигнал, поступающий на усилитеЛь

4 и исполнительный механизм 6. Ilopшень исполнительного механизма 6 под действием пружины перемещается„

1051239

Составитель И.Назаркина

Редактор А.Власенко Техред T.Èàòî÷êà Корректор A.Повх

Заказ 8630/33 Тираж б03 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 затормаживая барабан лебедки, Подача бурового инструмента уменьшается, В этом случае сигнал с преобразователя плотности действует равносильно уменьшению нагрузки на долото.

Широкое внедрение устройств подачи долота, которые наиболее эффективно работают при бурении: глубо" ких скважин, гДе применяют утяжеS ленные буровые растворы, невозмож. но без корректировки нагрузки на долото путем изменения плотности буровых растворов.