Устройство управления буровым агрегатом

 

1. УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ БУРОВЫМ АГРЕГАТОМ при бурении, содержащее пульт бурильщика, связанный через цифро-аналоговый преобразо .ватель с локальными системами регулирования нагрузки на долото и скорости вращения долота, датчики нагрузки на долото и скорости его вращения, блок контроля значенийпараметров процесса, соединенный через запоминающий блок и блок определения уточненных значений параметров с блоком последовательного ввода параметров, блок формирования режимов процесса бурения подключен к блоку передачи данных и через блок коррекции параметров к блоку формирования оптимальных уставок управляющих воздействий , включающий схему формирования текущего износа опоры, блоки формирования оптимальных уставок при обработке долота по износу опоры и обработки долота по износу его вооружения , а также блок определения вида отработки долота, а блок дискретного усреднения механической скорости бурения подключен к датчику механической скоростА бурения и блоку определения уточненных параметров, а также подключен к таймеру, о т л ичающееся тем, что, с целью увеличения эффективности управления буровым агрегатом за счет уменьшения влияния помех, выход блока контроля значений параметров подключен к блоку определения уточненных значе (Л ний параметров, а входы блока контроля соответственно связаны с блоком формирования уставок оптимальных управляющих воздействий, с блоком дискретного усреднения механической скорости и датчиками нагрузки на долото и скорости вращения долота, 00 О5 причем входы блока формирования оптимальных усгавок управляющих воздействий подключены к соответствукяцим СО выходам, пульта бурильщика и выходам 4; датчика нагрузки на долото и датчика скорости вращения долота. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем блок контроля значений параметров имеет.Схему возведения в степень, первую схему умножения сигналов, компаратор, ключевую схему, втору схему умножения сигналов, входы последней соединены с выходом первой схемы умножения и с выходом схемы возведения в степень, а выход схемы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„,1086134

В(5ц Е 21 В 44(00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г (21) 3282126/22-03 (22) 27.04.8I (46) 15.04.84. Бюл. Р 14 (72) В.В.Жиликов, Б.И.Иоцохейн и Б.М.Парфенов (71) Всесоюзный научно-йсследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному злектроприводу в проиьппленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 622.242(088.8) (56) 1. Kennedy I.L. "Data moniting

on today s vig, oil and Gas Journal, 1973, 7 1, Р 39: р. 119-120, 125-126.

2. Well-Site analysis handed for

economy new Capabilities.-"0il and

Gas Journal 41, Ф 39, р. 132, !34, 136, 141.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2652601, кл. E 21 В 44/00.

1978. (54)(57) 1. УСТРойСТВО уПРАВлеввя

БУРОВЫИ АГРЕГАТОМ при бурении содержащее пульт бурильщика, связанный через цифро-аналоговый преобразо.ватель с локальными системаии регулирования нагрузки на долото и > скорости вращения долота, датчики нагрузки на долото и скорости его вращения, блок контроля значений . параметров процесса, соединенный через запоминающий блок и блок определения уточненных значений параметров с блоком последовательного ввода параметров, блок формирования режимов процесса бурения подключен к блоку передачи данных и через блок коррекции параметров к блоку формирования оптимальных уставок управляющих воздействий, включающий схему формирования текущего износа опоры, блоки формирования оптимальных уставок при обработке долота по износу опоры и обработки долота по износу его вооружения, а также блок определения вида отработки долота, а блок дискретного усреднения механической скорости бурения подключен к датчику механической скорости бурения и блоку опре деления уточненных параметров, а также подключен к таймеру, о т л ичающее с я тем, что, с целью увеличения эффективности управления буровым агрегатом за счет уменьшения влияния помех, выход блока контроля значений параметров подключен к блоку определения уточненных значений параметров, а входы блока контроля соответственно связаны с блоком формирования уставок оптимальных управляющих воздействий, с блоком дискретного усреднения механической скорости и датчиками нагрузки на долото и скорости вращения долота, ° причем входы блока формирования оптимальных уставок управляющих воздействий подключены к соответствующим выходам пульта бурильщика и выходаи датчика нагрузки на долото и датчика скорости вращения долота.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нем блок контроля значений параметров имеет:Схему возведения в степень, первую схему умножения сигналов, компаратор, ключевую схему, вторую схему умножения сигналов, входы последней соединены с выходом первой схемя умножения и с выходом схемы возведения в степень, а выход схемы

86334

Ю умножения сигналов соединен с одним входом схемы деления, к другому вхо- ду которой подключен выход сумматора, при этом один вход сумматоре соединен через переменный резистор с источником сдвигающего напряжения, а другой его вход через третью схему умножения -с соответствующим выходом

У блока формирования оптимальных управляющих сигналов, при этом выход схемы деления связан с соответствующим входом блока определения уточненных значений коэффициентов и с входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом блока дискретного усреднения скорости бурения, а выход через ключевую схему связан с соответствующим входом блока формирования режимов процес.са бурения.

3. Ус ройство по п.1 или 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок определения утачненньгс значений коэффициентов выполнен в виде схемы уточнения коэффициента, соот" ветствующего степени податливости парады процессу бурения, и схемы уточнения коэффициента соответствуУ ющего скорости вращения причем кажУ дая из схем соединена с выходом одного из датчиков технологического процесса бурения.

4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что схема уточнения коэффициента, соответствующего степени податливости пород процессу бурения, выполнена в виде схемы антилогарифмирования и четырех схем логарифмирования, из кото рых первая соединена через первую схему умножения с первым входом первого сумматора, а вторая и третья схемы логарифмирования подсоединены к входам второго сумматора, связан" ного с ключевой схемой, соединенной с инвертором, а другой выход ее подсоединен к входам первого сумматора, причем четвертая схема логариф" мирования через вторую схему умножения и третий сумматор подключена к первому входу делителя, второй вход которого подсоединен через третью схему умножения к выходу первой схемы логарифмирования, а выход делителя подсоединен к входу ключевой схемы, при этом второй вход третьей схемы умножения непосредственна и второй вход третьего сумматора через четвертую схему умноже,ния связаны с выходом первой схемы логарифмирования, а выход первого сумматора соединен с входом схемы антилогарифмирования.

5. Устройство по и. 3, о т.л ич а ю щ е е с я тем, что схема уточнения коэффициента, соответствующего скорости вращения, имеет первый сумматор и четыре схемы логарифмирования, иэ которых первая и вторая схемы логарифмирования через второй сумматор связаны с входом ключевой схемы, один выход которой непосредственно, а другой выход через инвертор соединены с входами первого сумматора, третья схема логарифмирования через первую схему умножения и через последовательно подключенные вторую схему умножения и третий сумматор подсоединена к двум входам делителя, выход которого подведен к в-карому входу ключевой схемы, а четвертая схема логарифмирования подсоединена через третью схему умножения к другому входу третьего сумматора, при этом второй вход первой схемы умножения подключен к выходу второго сумматора.

6. Устройство по пп. 1-5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования оптимальных управляющих воздействий выполнен в виде блока электронных ключей, выходы которых соединены с блоком формирования оптимальных уставах при отработке долота по износу опоры и с блоком вычисления оптимальных уставок при отработке долота по износу его вооружения, который своим выходом связан с блоком определения -вида отработки долота.

7. Устройство по п, 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нем блок вычисления оптимальных уставок при отработке долота по износу его опоры состоит из оптимизатора и подсоединенной к одному из его входов схемы формирования текущего износа опоры, входы которой связаны с таймером и с выходом блока в виде отработки долота, причем схема формирования текущего износа опоры имеет электронный ключ, подсоединенный к инвертору, в обратной связи котарога включен конденсатор, а выход последнего через резистор подключен к второму входу ключа и к

1086134 инвертору, подсоединенному к входу оптимизатора.

8. Устройство по п. 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нем блок вычисления оптимальных уставок при отработке долота по. износу вооружения выполнен в виде схемы формирования текущего износа вооружения долота и оптимизатора, подсоединенного к выходу схемы формирования текущего износа вооружения долота.

9. Устройство по пп. 1-8, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что в нем блокопределения вида отработки долота выполнен двухканальным к каждый канал подсоединен к входу собственной переключающей схемы, другой вход каждого иэ каналов связан с таймером, при этом первый канал имеет первый делитель, соединенный входами с датчиком скорости вращения долота и с пультом управления, и нелинейный элемент, связанный входом с датчиком нагрузки на долото, выходы которого подключены к входам первой схемы умножения, включенной на входе переключающей схемы этого ка1

Изобретение относится к буровой технике, а именно к способам управления бурения и устройствам для их осуществления и может применяться в бурении скважин, например, на нефть и гаэ.

Механическое разрушение горных пород, например, при бурении скважин на нефть и газ связано с необходимостью осуществлять задание управля- <0 ющих сигналов (нагрузки на породоразрушающий инструмент - долото и скорость его вращения). в зависимости от литологического типа буримой породы (твердости, абразивности. 1S пластичности и других конкретных условий, в которых. осуществляется технологический процесс). Часть фак» торов, влияющих на процесс бурения, можно считать неизменными за вреИя 20 рейса (срока службы долота), другие меняются в течение, рейса, причем нала, а второй канал имеет два последовательно соединенных умножителя, у первого иэ которых оба входа, а у второго один вход подключены к датчику скорости вращения долота и выход второго умножителя через первый сумматор и через вторую схему умножения подсоединен к первому входу второго делителя, к другому входу которого через третью схему умножения подключены второй сумматор, один вход которого соединен с пультом управления, а второй вход связан с выходом четвертой схемы умножения, соединенной входами с датчиком нагрузки на долото и с пультом управления, и третий сумматор, один вход которого подключен к источнику напряжения смещения, а другой вход его связан с выходом пятой схемы умножения, входы которой соединены с пультом управления и с выхо: дом блока формирования оптимальных управляющих сигналов, при этом второй вход второй схемы умножения соединен с пультом управления и второй вход первого сумматора связан с датчиком скорости. если тенденции износа опор и вооружения (зубьев) долота во времени а очевидны, то нарушение однородности и других литологических свойств породы непредсказуемо. Практически нахождение управляющих сигналов связано с постоянным контролем процесса и определяется текущим состоянием долота и буримой породы, независимо от способа бурения - бур, турбинного, роторного или злектробурения. При этом не существует прямых способов контроля sa износом. долота и изменением свойств породы.

Известны устройства управления процессом бурения, которые могут образовывать неавтоматизированные и автоматизированные системы 1).

В неавтоматизированных системах выбор управляющих сигналов осуществляется на основе предыдущего опыта непосредственно оператором (буриль10861

Э щиком}. В средкем, производительность бурения при таком управлении оказывается ниже оптимальной на 25-30Х.

Такие неантоматизкроваккые системы используют в настоящее время значительно чаще автоматических.

В автоматизированных системах для,формирования управляющих сигкалов используется адаптивная модель технологического процесса. Параметры долота и информация об остальных постоянных за рейс факторах вводится в адаптивную модель перед началом рейса с пульта унранления. Параметры буримсй породы, которые перед началом бурения неизвестны (или известны приближенно)„ определяются в ходе технологического процесса бурения.

При этом время рейса делится на два периода — период опробования породы (уточнение параметров модели) с последующим ойределением оптпмальыых управляющих сигналов, и период бурения н оптимальном режиме. Продолжительность опробования определяет время нерационального использования инструмента и при бурении глубоких скважин существенно сказывается на производит льности, так как с увеличением глубины скважины продолжитель-З0 ность буренин одним долотом (проходка на долото) резко сокращается. Кроме того, нозможна частная сиена литологкческих свойств породы, при которой система обязана вознращаться к З5 режиму опробования неоднократно в течение одного рейса (долблекия).

Рациональное использование ресурса долота эа счет совершенствования способов и устройств управления 40 является одним иэ основных напранле кий увеличения производительности буровых установок глубокого и сверхглубокого бурения при любом способе бурения. — фЯ

В известных автоматизированных системах управления буровым агрегатом предполагается связь оператора с процессом бурения через электронно- нычислительну@ машину.

Однако эти системы не работают г, реальном масштабе времени и не предусматривают оперативной оценки технологической ситуации.

В такой системе информация от датчиков, установленных на буровой, преобразуется иэ аналоговой и цифровую форму, код»руется на перфоленту и по телетайпу передаеч ся в вычислительный центр, где вычислительная машина периодически подключается к обслуживанию данной буровой и информация анализируется с целью корректировки.программ бурения. Результаты расчета передаются по телетайпу на буровую и используются бурильщиком при управлении приводами основных исполнительных механизмов вручную, Таким образом, активный поиск информации и оперативное использование его результатов невозможны.

В автоматиэиронанной системе управления буровым агрегатом может использоваться способ оптимизации режима бурения по критерию минимума стоимости одного метра проходки 323.

В указанных системах также неноэможен активный поиск информации и ее оперативное использонание, что приводит к увеличению сроков бурения скважин, а следовательно, обеспечивает невысокую производительность бурового агрегата.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления буровым агрегатом (3 j, которое содержит пульт бурильщика, цифро-аналоговый преобразователь, локальные системы регулирования нагрузки ка долото и скорости его вращения, датчики технологического процесса бурения, т,е. датчик механической скорости бурения, датчик нагрузки на долото к датчик скорости вращения долота.

Кроме того, устройство содержит блок контроля значений параметров процесса, блок последонательного ввода параметрон, блок формирования режимов, блок определения уточненных значений параметров, блок передачи данных, блок формирования оптимальных устанок управляющих воздействий, блок коррекции параметрон, блок дискретного усреднения механической скорости бурения и дна запоминающих блока.

Известное устройство работает следующим образом.

С пульта управления в адаптивную модель вводятся исходные значения коэффициентов к начальные величины управляющих сигналов, а также подается команда начала режима опро" бовакия.

Команды перехода от такта к такту опробования подаются таймером по

108б13

S заданной программе, при этом значения управляющим сигналов для последующего такта определяют в виде оптимальных значений для прин того критерия качества управлени но уточненным в последнем такте режима параметрам.

Такты уточнения параметров повто" ряют до получения одинаковых значений по уточняемым параметрам в двух 10 последующих тактах, после чего устройство переводят во второй режим, в.котором вводят дискретно-переменные управляющие сигналы. Управляющие сигналы полают на локальнь1е 15 системы регулирования.

Сравнивают расчетное и текущее значение механической скорости бурения, после чего уточняют параметры и отслеживают изменения уточня20 емых параметров в ходе бурения.

При отклонении текущих значений параметров от расчетных значений переводят устройство в режим опробо. 25 вания, в котором для нахождения управляющих сигналов используют оследние значения уточняемых параетров.

Основным недостатком известного устройства является то, что блок контроля технологического процесса использует значения уточненных параметров в двух последующих тактах, которые являются расчетными, а сле 1овательно, косвенными параметрами. 35

Использование косвенных параметров для контроля процесса приводит к ухудшению качественных показателей управления в условиях воздействия помех, возникающих в устройстве 40 из-эа случайных изменений параметров процесса бурения, вызывающее снижение производительности своего бурового агрегата.

Цель изобретения - увеличение . 45 эффективности управления буровым агрегатом за счет уменьшения влияния помех.

Поставленная цель достигается

1тем, что выход блока контроля значений параметров подключен к блоку определения утсчненных значений параметров, а входы блока контроля соответственно связаны с блоком формирования оптимальных уставок управляющих воз- 55 действий, с блоком дискретного усреднения механической скорости и датчиками нагрузки на долото и ско4 Ь рости вращения долота, причем входы блока формирования оптимальных уставок управляющих воздействий подкхпсчены к соответствующим выходам пульта бурильщиков и выходам датчика нагрузки на долото и датчика скорости вращения долота.

Блок контроля значений параметров содержит схему возведения в степень, первую схему умножения сигналов, компаратор, ключевую схему, вторую схему умножения сигналов, входы которой соединены с выходом первой схемы умножения и с выходом схемы возведения в степень, а ее выход соединен с одним входом схемы деле-. ния к,другому входу которой подсо единен выход сумматора, при этом один вход сумматора соединен через переменный резистор с источником сдвигающего напряжения, а другой его вход через третью схему умноже:ния — с соответствующим выходом .блока формирования оптимальных управляющих сигналов, при этом выход схемы деления соединен с соответствующим входом блока определения уточненных значений коэффициентов и с входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом блока дискретного усреднения скорости бурения, а выход через ключевую схему соединен с соответствующим входом блока формирования режимов процесса бурения.

Блок определения уточненных значений коэффициентов выполнен в виде схемы уточнения коэффициента, соответствующего степени податливости породы процессу бурения, и схемы уточнения коэффициента, соответствующего скорости вращения, причем каждая из схем соединена с выходом одного из датчиков технологического процесса бурения.

Схема .Уточнения коэффициента, .соответствующего степени податливости породы процессу бурения, выполнена в виде схемы антилогарифмирования и четырех схем логарифмирования, иэ которых первая соединена через первую схему умножения с первым входом первого сумматора, а вторая и третья схемы логарифмирования подсоединены к входам второго сумматора, соединенного с ключевой схемой; соединенной с инвертором, а другой выход непосредственно подсоединен к входам первого сумматора, 7 3 0861 а четвертая схема логарифмирования через вторую схему умножения и третий сумматор подсоединена к первому входу делителя, второй вход которого подсоединен через третью схему умножения к выходу. первой схемы логарифмирования, а выход делителя подсоединен к входу ключевой схемы, при этом второй вход третьей схемы умножения непосредст- б венка и второй вход третьего сумматора через четвертую схему умножения соединены с выходом первой схемы логарифмирования, а выход первого сумматора соединен с входом схемы антилогарифмирования.

Схема уточнения коэффициента, соответствующего скорости вращения, содержит первый сумматор и четыре схемы логарифмирования, из которых первая и вторая схемы логарифмирования через второй сумматор соединены с входом ключевой сх мы, один выход которой непосредственно, а другой выход через инвертор соедине- р ны с входами сую атора, третья схема логарифмирования через первую схему умножения и через последовательно соединенные вторую схему умножения и третий сумматор подсоединена к двум входам делителя, выход которого подсоединен к второму входу ключевой схемы, а четвертая схема логарифмирования подсоединена через третью схему умножения к

35 другому входу третьего сумматора, при этом второй вход первой схемы умножения подсоединен к выходу второго сумматора, Блок формирования оптимальных

40 управляющих воздействий выполнен в виде блока электронных ключей, выходы которых соединены с блоком вычис ления оптимальных уставах при отработке долота по износу опоры и бло-45 ком вычисления оптимальных уставок при отработке долота по износу его вооружения, который своим выходом

/ соединен с блоком определения вида отработки долота, 50

Блок вычисления оптимальных уста", вок при отработке долота по износу

его опоры состоит из оптимизатора и подсоединенной в одному из его входов схемы формирования текущего износа опоры, входы которой связаны . с таймером и с выходом блока в виде .отработки долота, а схема формирава34 8 ния текущего износа опоры содержит электронный ключ, подсоединенный к инвертору, в обратной связи которого включен конденсатор, aего

1. выход через резистор подключен к второму входу ключа и непосредственно к инвертору, подсоединенному к входу оптимизатора.

Блок вычисления оптимальных уставах при отработке долота по износу вооружения выполнен в виде схемы формирования текущего износа вооружения долота и оптимизатора, подсоединенного к выходу схемы формирования текущего износа вооружения долота. !

Блок определения вида отработки долота выполнен двухканальным и кажцый канал подсоединен к входу собственной переключающей схемы, другой вход каждого из каналов соединен с таймером, при этом первый канал содержит первый делитель, соединенный входами с датчиком скорости вращения долота и с пультом управления, и нелинейный элемент, соединенный входом с датчиком нагрузки на долоФо, выходы которого соединены со входами первой схемы умножения, включенной на входе переключающей схемы этого канала, а второй канал содержит два последовательно соединенных умножителя, у первого из которых оба входа, а у второго один вход соединены с датчиком скорости вращения долота и выход второго умножителя через первый сумматор и через вторую

1 схему умножения подсоединен к пер" вому входу второго делителя, к дру гому входу которого через третью схему умножения подключены второй сумматор, один вход которого соединен с пультом управления, а второй вход связан с выходом четвертой схемы умножения, соединенной входами с датчиком нагрузки на долото и с пультам управления, и третий, сумматор, один вход которого подключен к источнику напряжения смещения, а другой вход его соединен с выходам пятой схемы умножения, входы которой соединены с пультом управления и с выходом блока формирования оптимальных управляющих сигналов, при этом второй вход второй схемы умножения соединен с пультом управления и второй вход первого сумматора соединен с датчиком скорости.

9 1086

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления буровым агрегатом на фиг. 2 — схема блока контроля значений параметров, на фиг. 3 — схема блока определения уточненных значений коэффициентов на фиг. 4 — схема уточнения коэффициента, соответствующего степени податливости породы процессу бурения; на фиг. 5 - схема уточнения 1п коэффициента, соответствующего скорости вращения; на фиг. 6 - схема блока формирования оптимальных управляющих воздействий; на фиг. 7 - схема блока вычисления оптимальных уставок при отработке долота по износу его опоры; на фиг. 8 — схема блока определения вида отработки долота.

На фиг. 1 условно показан буровой агрегат 1, имеющий соответствующие исполнительные механизмы 2, например электропривод для придания вращательного движения долоту и электропривод лебедки для создания соответствующей нагрузки на долото. Выходы 2

3 и 4 исполнительных механизмов 2 связаны с буровым агрегатом 1. Устройство имеет датчик механической скорости бурения, датчик 6 нагрузки на долото и датчик 7 скорости вращения долота, представляющие собой . датчики технологического процесса.

Входы исполнительных механизмов 2 соединены через цифро-аналоговый преобразователь 8 сигналов с пультом З

9 управления, Устройство управления буровым агрегатом 1 содержит блок 10 формирования оптимальных управляющих сигналов, выходы 11 которого соединены 4о со входами цифро-аналогового преобразователя 8, а его входы - с таймером 12 и с выходами 1Э и 14 датчиков 6 и 7. Устройство управления имеет также блок 15 дискретного усреднения 4 скорости бурения, входы которого соединены с датчиком 5 и с таймером

12, Кроме того, устройство имеет блок 16 последовательного ввода \ данных с пульта 9 управления, блок 17"j0 определения уточненных значений коэффициентов адаптивной модели, % . входы которого соединены с выходом 18 блока 15 и с выходами 19 блока 16, я два запоминающих блока 20 .и 21, первый (20) иэ которых соединен вхо" дами с выходами 22 блока 17, а выходами 23 — с входами того же

134 10 блока 17 и с входами блока 24 кон гроля значений параметров процесс», а второй запоминающий блок (21) входами соединен через блок ?5 передачи данных с соответствующими выходами 23 блока 20.

Устройство имеет также блок 26 формирования режимов процесса бурения, входы которого соединены с выходами 27 блока 24, а его выход 28 соединен с входом блока 25 передачи данныха и блок 29 коррекции коэффициентов .адаптивной модели, входы которого соединены с выходами 30 запоминающего блока 21 и с выходом 31 блока 26, а его выходы 32 — с соответствующими входами блока 10 формирования оптимальных управляющих сигналов, выходы 33, 34 и 35 которого соединены также с входом блока 24 контроля, с таймером 12 и с пультом 9 управления соответственно.

Блок 24 контроля значений коэффициентов адаптивной модели содержит схему 36 (фиг. 2) возведения в степень, три схемы 37, 38 и 39 умножения сигналов, схему 40 деления сигналов, компаратор 41 и сумматор 42. Входы схемы 36 возведения в степень соединены с выходом 14 (фиг. 1) дат- чика 7 скорости вращения долота и с выходом 23 запоминающего блока 20.

Входы схемы 37 (фиг. 2) умножения соединены с выходом 13 (фиг. 1) датчика 6 нагрузки и с соответствующим выходом 23 запоминающего блока 20, а вьсгод аЗ (фиг. 2) схемы 37 соединен с входом схемы 38 умножения, к другому входу которой подсоединен выход 44 схемы 36 возведения в сте- пень.

Входы схемы 40 деления сигналов подсоединены к выходу 45 схемы 38 умножения и к выходу 46 сумматора 42, имеющего входные резисторы 47 и 48 и резисторы 49 в цепи обратной связи и одним входом через переменный резистор 50 соединенный с источником

51 сдвигающего напряжения и другим входом - с выходом 52 схемы 39 умножения. Входы последней соединены с выходом 33 (фиг. 1) блока 10 формирования оптимальных управляющих сигналов и через переменный резистор 53 (фиг. 2) - с источником 54 напряжения.

Выход 55 схемы 40 деления соеди- нен с соответствующим входом блока. 1У

1086

11 (фиг. 1) определения уточненных значений коэффициентов и с входом компаратора 41 (фиг, 2), другой вход которого соединен с выходом 18 (фиг. 1) блока 15 дискретного усреднения скорости, а его выходы 56 (фиг. 2) через ключевую схему 57 — с соответствующим входом блока 26 (фиг. 1) формирования режимов процесса бурения. 10

Согласно изобретению блок 17 (фиг. 1) определения уточненных значений коэффициентов содержит схему 58 (фиг. 3) уточнения коэффициента, соответствующего степени податливости породы процессу бурения, и подсоединенную к его выходу 59 схему

60 уточнения коэффициента, соответствующего скорости вращения долота.

Входы схем 58 и 60 подсоединены к выходам 19 (фиг. 1) блока 16 последовательного ввода данных к выходам

23 запоминающего устройства 20, к выходу 18 блока 15 дискретного усреднения, к выходу 14 датчика 7 2 и к выходу 61 блока 24 контроля значений параметров процесса.

Выходы схем 58 и 60 являются выхо. дами 22 всего блока 17.

Схема 58 содержит четыре одинаковые схемы 62, 63, 64 и 65 логарифмирования, из которых схема 62 подключена к выходу 23 (фиг. 1) запоминающего устройства 20, схема 63 подключена к выходу 61 блока 24 конт"

35 роля, схема 64 подключена к выходу

18 блока 15 дискретного усреднения, а схема 65 подключена к выходу 14 ,датчика 7.

Схема 58 содержит сумматоры 66, 40 67 и 68 и инвертор 69 с входными резисторами 70,71 и 72, 73 и 74„ 75 и 76 и 77 соответственно, а также . резисторы 78, 79, 80 и 81 в цепи обратной связи операционных усилите- 1 лей, на которых выполнены сумматоры ф66 68 и инвертор 69.

Кроме того, в схеме 58 имеются одинаковые схемы 82,. 83, 84 и 85 умножения, делитель 86.и электронная >О ключевая схема 87.

Ф

Схема 62 логарифмирования соедине. на с входом схемы 82 умножения, в свою очередь подсоединенной к входу сумматора 66. Схемы 63 и 64 логариф- 55 мирования подсоединены к входам сумматора 67, который через электронную ключевую ахему 87 подсоединен к ин134

? вертору 69. Схема 65 логарифмирования подсоединена через схему 84 умножения к одному входу сумматора 68, к другому входу которого подсоединена схема 85 умножения, своим входом соединенная с выходом 88 схемы 62.

К входу делителя 86 подсоединены непосредственно выход сумматора 68 и через схему 83 выходы 88 схемы 62 логарифмирования и выход сумматора

67, а выход 89 делителя 86 подсоединен к входу электронной схемы 87, при этом выходы схемы 87 непосредственно и через инвертор 69 подсоединены к двум входам сумматора 66.

На выходе сумматора 66 включена ,.схема 90 антилогарифмирования, выход которой является выходом 22 блока 17 определения уточненных значениИ коэффициентов.

Все схемы 62-65, 82-85, 90 и делитель 86 выполяются широко известным способом. Например, на фиг. 4 приведены выполнения этих схем следующим образом.

Каждая из схем 62-65 содержит на выходе операционный усилитель 91 с конденсатором 2 и резистором 3 в обратной связи и резисторами 94 и 95 и конденсатором 96 в корректирующей цепи. обратной связи. На вход усилителя 91 через транзистор 97 и резистор 98 подают положительное питающее напряжение. Транзистор 97 эмиттером связан с эмиттером транзистора 99, который своим коллектором связан непосредственно с входом усилителя 100 и через резистор 101 с выходом 23 (фиг. 1) устройства 20.

Операционный усилитель 100 (фиг. 1) устройства содержит в корректирующих ,обратных связях резистор 102 и кон)ценсаторы 103 и 104, входы усилителя

100 соединены через делители 105, 106 и 107 напряжения- с источником

108 отрицательного напряжения.

Выход. операционного усилителя 100 подключен через резистор 109 к эмиттерам транзисторов 97 и 99.

В схеме 62 содержатся источники отрицательного напряжения 110 и 111 и положительного напряжения 112.

Каждая. иэ схем 82-85 содержит операционный усилитель 113, в обратной связи которого подключена RC-цепочка 114 и 115 и транзисторы 116 и !17, коллекторы которых подключены соответственно через резисторы 118

13 !

08 и 119 к источнику !20 положительного напряжения н непосредственно к входам операционного усилителя 113.

Змиттеры транзисторов !16 и 117 объединены и подключены через резистор 121 к источнику 122 питания и че

pes резистор 123 с выходом 19 блока 16 (фиг. 1), а база транзистора

117 (фиг. 4) через резистор 124 заземлена и через резистор 125 соедикена с входом схемы 82. База транзистора 116 через резистор 126 заземлена, а на входе операционного усилителя 113 включен фильтр, состоящий из резистора !27 и конденсатора 128.

Делитель 86 содержит схему 129 умножения, один вход которого является входом делителя 86, другой вход которого через резистор 130 соединен с входом oneрационного усилителя 131 и через резистор 132 с вторым входом схемы 129. Выход операционного усилителя 131, в цепи обратной связи которого включен конденсатор 133, связан .с выходом схемы 129 и является выходом делителя 86.

Иа фиг. 5 изображена схема 60 уточнения коэффициента, соответствующего показателю степени скорости вращения долота. Схема содержит четыре одинаковые схемы 134, 135, 136 и !37 логарифмирования, из которых вход схемы 134 соединен с выходом 61 блока 24 (фиг. 1), вход схемы 135 (фиг. 5 и 1) соединен с выходом 18 блока 15, вход схемы 136 с выходом 14 датчика 7 и вход схемы

137 - с выходом 59 (фиг. 4) схемы 58.

Схема 60 имеет сумматоры 138, 139 и 140, выполненные- на операционных усилителяк с входными резисторами 141, 142, 143 и 144, 145, 146, .

147, 148 и 149 .соответственно и с резисторами 150, 151, 152 в цепи обратной связи операционных усилителей. Кроме того, схема 60 имеет электронный ключ 153, одинаковые схемы 154, 155, 156 умножения, инвертор 157 на операционном уси" лителе с входным резистором 158 и резистором 159 в цепи обратной . связи и делитель 160.

Схемы 134 и 135 логарифмирования подсоединены к входам сумматора 139, выход которого соединен с электронной ключевой схемой 153. Схемы 136

6134 !4

5 !

О !

ЗО

45, к

50 и !37 логарифмирования через соответствующую схему 155 и !56 умножения подсоединены к двум входам сумматора 140, на третий вход которого через резистор 149 подается напряжение смещения, а выход которого подключен к входу делителя 160.

К другому входу. делителя !60 подсоединен выход схемы !54 умножения, входы которой, в свою очередь, соединены с выходом сумматора 139 и с выходом схемы 136 логарифмирования °

Выход делителя 160 подсоединен с одним входом электронного ключа, к другому входу которого подсоединен выход сумматора 139, а его выход непосредственно и через инвертор 157 соединен с двумя входами сумматора

138. Два других входа сумматора 138 соединены с выходом 19 блока 16 (фиг. 5 и 1) последовательного ввода данных и с выходом 23 запоминающего устройства 20, а выход сумматора 138 является выходом 22 блока 17 определения уточненных значений коэффициентов.

На фиг, 6 приведена схема блока 1О формирования оптимальных управляющих сигналов, который содержит блок 161 определения вида обработки долота, блок 162 вычисления оптимальных уставок при отработке долота по износу его. у опоры, блок 163 вычисления оптимальных уставок нри отработке. долота по износу его вооружения и схему 164 коммутации. Блок 161 имеет первую группу входов, которые соединены с выходом таймера 12 и с выходами 13 и 14 датчиков 6 и 7 нагрузки на долото и скорости его вращения, и вторую. пруппу входов, соединенную с пультом

9 {фиг. 1) управления.

Входы блока 162 (фиг. 6) соединены с выходом 165 блока 36 определения вида отработки, с таймером 12 и пультом 9 управления, а входы блока 163 соединены с выходом 166 блока 161 определения вида обработки .и с пультом 9 (фиг. 1) управления.

Блоки 162 и 163 (фиг. 6) имеют группу входов, которые через блок 167 электронных ключей соединены с выходами 32 (фиг. 1) блока 29 коррекции и с выходом блока 24 контроля.

Схема 164 (фиг. 6) коммутации содержит две группы 168 и 169 ключевых элементов, каждая из которых соединеt!

34 1Ь дый канал подключен к входу собственной переключающей схемы 189, 190, другой вход которой подсоединен к выходу 180 (фиг. 1) таймера 12, Первый канал содержит делитель 191, подсоединенный к выходу 14 (фиг. 8 и 1) датчика 7 н к выходу 182 пульта

9„ нелинейный элемент 192, соединенный входом с выходом 13 датчика 6, н схему 193 умножения, входамн соеди-ненную с выходом делителя 191 и нелинейного элемента 192, а выходом— с переключающей схемой 189.

Второй канал содержит делитель !

94, выполненный на схемах 195 и !96 умножения и подсоединенный входом к выходу !4 датчика 7, сумматор !97 на выходе делителя 194 и схему 198 умножения, соединенную входами с выходом сумматора !97, а выходами— с входом делителя 199, выход котороFo в свою очередь соединен с нходом переключающей схемы 190. Второй канал, кроме того, содержит схему

200 умножения, соединенную входами с вьЬодом 13 (фиг. 8 н 1) датчика 6 и с ныходом,182 пульта 9.

Выход схемы 200 через сумматор 201 подсоединен к одному входу схемы 202 умножЕния, выход которой подсоединен к второму. входу делителя 199.

К выходу 182 пульта 9 с одним входом подсоединена еще одна схема 203 умножения, другой вход которой связан с выходом 171 блока 163, а выходом соединенная с одним входом сумматора 204, на другой вход которого-подается через резистор 205 напряжение смещения от источника 206, а выход сумматора 204 соединен с вторым входом схемы 202 умножения.

Переключающие схемы 189 н 190 выполнены одинаковыми и содержат каждая электронный ключ 207, один выход которого подключен к операционному усилителю 208 с конденсатором 209 в обратной связи н резистором

2f0, подключаемым через электронный ключ 207 во вторую обратную связь усилителя 208, содержащего н прямой цепи резистор 211.

Электронный ключ 207 через резистор 212, а операционный усилитель 208 через резистор 213 подключены к инвертору 214, в обратной связи которого включен резистор 215.

Выход инвертора 214 является выхо дом переключающей схемы 190, 189.

Выходы переключаккпнх схем 189 и 190

15 1086 иа с выходами 170 и t71 блоков 162 и 1,63 соответственно, схемы 172 и

173 И, выходы которых соединены с обеими группамн 168 и 169 ключевых элементов,.а их входы - с выходами блока t6f и с таймером !2<и два суммирующих элемента 174 и 175, входы каждого из которых соединены с выходами обеих групп 168 и 169. Выходы

176 и 177 соответственно суммирующих !б элементов 174 и t75. являются выходами scего блока 10, на которых образуются управляющие сигналы для управления исполнительными механизмами (фнг. 1) . бурового агрегата 3.

Блок 162 (фиг. 6) вычисления опти мальных уставок при отработке долота ,по износу его опоры, представленный на фиг. 7, содержит оптимизатор !78 и подсоединенную к его одному входу схему 179 формирования текущего износа опоры, входы которой соединены с выходом 180 (фиг. f) таймера 12 и с выходом 165 (фиг. 4) блока 161 вида отработки долота. Входы оптимизатора 2

178 (фиг. 7) соединены с выходами

181 (фиг. 1) пульта 9 управления, а на выходах оптимизатора 178 (фиг. 7), формируются сигналы,соответствующие оптимальным уставкам нагрузки Рар

1 на долото и скорости п < его вращеОр ния.

Блок 163 вычисления оптимальных уетанок при отработке долота по из" носу его вооружения выполнен по

1 такой же схеме.с оптимизатором, как и блок 162.

В качестве оптимизатора 178 (фиг. 7) в блоках- !62 и 163 испольэу" ются любые широко известные оптими« заторы.

Схема 181 формирования текущего износа опоры (или вооружеиия) долота содержит электронный ключ 182, управ, ляющий вход которого связан с выхо45 дом !80 таймера 12, его другой вход через RC-цепочки 183 и 184 подключен к выходу !65 блока 161. Выход электронного ключа 182 подсоединен к инвертору t85, в обратной связи которого включен конденсатор 186, и кроме того его выход через резистор

187 подключен к второму входу ключа 182 и непосредственно к инверФору !88, подсоединенному к входу оптимизатора 178.

Приведенный на фиг. 8 блок 161 (фиг. 6) определения вида обработки долота выполнен двухканальным и каж17 108613 подключены к компаратару 216 со схемой переключения выходного сигнала.

Устройство управЛения буровым агрегатом работает следующим образом.

Перед пуском устройства проводятся следующие подготовительные работы.

С пульта 9 управления через блок 16 последовательного ввода данных в блок

17 определения уточненных значений параметров подаются сигналы, соответ- tð ствующие уровням примерно заданных значений уточняемых коэффициентов, а в блок 10 формирования оптимальныхуправляющих сигналов - сигналы, соот. ветствующие значениям констант, t5 используемых для оптимизации процесса бурения.

В начальном первом такте режима опробования пласта породы с пульта 9 20 управления через цифро-аналоговые преобразователи 8 сигналы устанок нагрузки на долото и скорости его вращения подаются на соответствующие исполнительные механизмы, которые 25 обеспечивают поддержание заданных значений нагрузки на инструмент и скорости era вращения в, такте бурения и запускается таймер 12.С датчика 5 в блок 15 дискретного Яреднения скорости бурения поступает сигнал, соответствующий мгновенному значению скорости бурения. В блоке 15 осуществляется усреднение значений скорости бурения за интервал времени,З5 заданный таймером 12. По окончании . заданнсго интервала времени таймером

12 подается сигнал разрешения в блок

15 и на выходе 18 блока 15 появляется сигнал, соответствующий уров 4р ню усредненного значения скорости бурения в первом такте. режима опробования, который подается на блок !7 и блок 24 койтроля значений параметров. В блоке !7 определения уточнен- ных значений параметров по сигналу с выхода 18 блока 15 осуществляется уточнение коэффициентов адаптивной модели. Для уточнения коэффициентов используются также сигналы с выхода

14 датчика 7 скорости вращения инструмента .,сигналы с выходов 19 блока 16 последовательного ввода данных и с выхода 61 блока 24 конт роля значений параметров процесса.

Уточнение коэффициентов осушестнляется одновременно в двух схемах 58 и 60., 4 18

После Уточнения. сигналы, соответствующне уточненным коэфф щнентам первого такта, подаются с выходов 22 в запоминающее устройство 20 и появляются на выходе 23 блока 20.

Сигналы с выхода 23 подаются в блок 24 контроля значений параме1ров процесса и блока 25 передачи данных.

В блок 24 поступают сигналы скорости бурения с выхода 14 датчика 7, с выхода 13 датчика.б нагрузки на долото, с выхода 18 блока 15 усреднения скорости бурения, с выхода 23 блока 20 и выхода 33 блока 1О формирования управляющих сигналов. В блоке 24 определяется расчетная скорость бурения, которая сравнивается с усредненным значением скорости, поступающим с выхода 18 блока 15. По результату сравнения (если сигналы равны — на одном выходе, если не равны — на другом выходе) формируются сигналы на выходах 27 блока «24, которые поступают затем в блок 26 формирования режимов (сигнал подается с одного из выходов 27). В этом режиме

; по сигналу на ныходе 27 формируется разрешающий сигнал для блока 29 на

; выходе 31 и для блока 25 на выходе 28.

: Одновременно появляется сигнал на блок 10 формирования оптимальных управляющих сигналов.

По сигналу с выхода 28 блока 26 формирования режимов сигналы, соответствующие уточненным значениям козффициентон, записываются во второе запоминающее устройство 21 и появляются на его выходах 30.

По сигналу с выхода 31 блока 26 формирования режимов в блоке 29 кор рекции коэффициентов адаптивной модели сигналы уточненных значений коэффициентов с выхода 30 блока 21 поступают в блок 29, на выходе 32 которого запоминается мгновенное значение входного сигнала в этот момент. Сигналы с выхода 32 блока 29 коррекции коэффициентон поступают в блок 10 формирования оптимальных управляющих сигналов на входы блока

167 электронных ключей, на управляющих входах которых присутствует сигнал иэ блока 26 формирования режимов. Сигналы, пройдя блок 167, поступают в блоки 162 н 163. При этом одновременно работает блок 161 определения нида обработки долота, 19 10861 на входах которого имеются сигнал с выхода 13 датчика б нагрузки на долото,с выхода 14 датчика 2 скорости вращения долота, с выхода таймера 12, с группы выходов 181 нульта 9 управления, на которых установлены уровни констант процесса, с выхода блока 163 вычисления оптимальных уставах прн отработке долота по износу его опоры. В блоке 161 формируется снг- 1О нал вида Отработки долота, который появляе". вся на выходе 165 и подается на схему 172 И в случае, если сигнал об износе инструмента по опоре, определенный в блоке 161, поступит раньше сигнала об износе вооружения, а в другом случае появляется на выходе,166 и падается на схему 173 È.

В блоках 162 и 163 формируют« 2О сигналы, соответствующие уровням текущих значений износа опоры и износа вооружения долота эа такт процесса бурения, которые поступают на оптимизаторы 178 по износу долота

И по износу вооружения долота. Яа выходах оптимизаторов 178 появляются сигналы оптимальных значений и „ и

Р, полученные в результате аптиийэации управляющих сигналов с учетом износа долота по опаре и с учетом износа долота по вооружению, которые подаются на соответствующие группы 168 и 169 электронных ключей.

На управляющие входы ключей подается сигнал разрешения с соответствуннЦих выходов схем 172 н 173. На входы схем 172 и 173 поступает сигнал виде отработки долота, и по сигналу с выхода таймера 12 иа одной из схем, 172 или 173 появляется сигнал, который разрешает выдачу оптимальных управляющих, сигналов из одного с выходов блока 168 нли с выходов блока 169. Оптимальные значенияп

41 н РОРФ через сурующие элементы

174 н 175 подаются с выхода 11 на цифра-аналоговые преобразователи

8 и далее на исполнительные механизмы»

Передача уровней управляющих сиг-. налов из блока 10 осуществляется по сигналу таймера 12.

Впок 17 определения уточненных значений коэФФициентов работает одновременно по двум канелем схемы

58 и 60. В схеме 58 обеспечивается уточнение коэффициента, соответствую34 20 щего степени податливости породы процессу бурения.

На вход схемы 62 блока 17 с выхода 19 подается в первом такте режима опробования сигнал, соответствующий ориентировочно заданному с пульта 9 управления уточняемому значению коэффициента. Сигнал уточняемого значения коэффициента на этот же вход схемы 62 блока 17 в последующие такты подается с выхода 23 запоминающего устройства 20.

Сигнал проходит схему 62, представля1ющую собой физические усилители

91 и 100 и биполярную и-р-п

1 пару транзисторов 97 и 99 Трен эисторы 97 н 99 работают с раэличнымн коллекторныии токами. При этои разиость потенциала база-эмиттер пропорциональна логарифму отношения коллекторных токов транзисторов 99 и 97. Коллекторный ток транзистора

99 является входным током инвертирующего усилителя 100 и поэтому коллекториый ток пропорционален отношению входного сигнала уточняемого значения коэффициента к величине резистора 101. Коллекторный ток транзистора 92 пропорционален отношению напряжения источника 112 к величине резистора 98, так как потенциал неинвертирующего входа усилителя 91 близок к нулю. При этом разность потенциала база-эииттер

Йепосредственно приложена к входу усипителя 91. работающего в качестве неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления, равным единице плюс отношение величин резисторов

95 н 94, и пропорциональна логарифму от произведения отношения входного сигнала к величине. резистора 101 резистора 98, напряжению источников питания 1 12. Поэ оиу сигнал уточняемого значения коэффициента после прохождения схемы 62 появляется на выходе в виде сигнала, пропорционального произведению коэффициента усиления операционного усилйтеля 91 на разность потенциала база-эмиттер.

Сигнал с выхода схемы 62 поступает в схему 82, s которой обеспечивается

ceo перемножение с сигналом, посту" пающни с выхода 19 блока 16 последовательного ввода параметров. В схеме 82 по сигналу, соответствующему уточняемому значению коэффициента, изменяется внутреннее сопротивление

2l !086 источника отрицательного напряжения

111 из биполярной пары транзисторов

116 и 117. Ток от источника 122 перераспределяется, и между коллекторами пары возникает дифференциальный сигнал, пропорциональный коэффициенту усиления, умноженный на сигнал об уточняемом значении коэффициента. Сигнал, поступающий на второй вход схемы 82, подается на эмиттеры транзисторов 116 и 117, . поэтому эа счет него изменяется уровень тока через резисторы 118, 119.

Коэффициент усиления схемы 82 пропорционален постоянному коэффициенту, умноженному на отношение сигнала, поступающего на второй вход схемы 82, к сопротивлению резистора

123. Сигнал на выходе схемы 82 пропорционален произведению входящих 2О сигналов, умноженному на постоянный коэффициент.

Сигйал с выхода схемы 82 поступает на суммарный усилитель 66, на другие входы которого приходит сигнал со 25 схемы 87 соответствующей полярности.

Необходимая полярность входного сигнала на усилителе 66 формируется ключом 87, обеспечивающим переключение подключаемой связи, и инвертаром ЗО

69. Сигнал на управляющий вход схемы

87 подается с выхода суммирующего усилителя 67, на входы которого поступают предварительно преобразованные соответствующими схемами 64 и 63 логарифмирования сигнал усредненного значения скорости бурения с выхода 18 блока 15 и сигнал рас" четного значения бурения с выхода

61 блока 24.

На основной вход ",хемы. 87 подается сигнал с выхода делителя 86., в которой делимое — сигнал, поданный на вход операционного усилителя 131 через резистор 130 с выхода схемы

113 умножения, а делитель -. сигнал, поданный на вход схемы 129 умножения с выхода сумматора 68. Сигнал на выходе сумматора 68 появляется при подаче на его входы сигнала с выхода 14 датчика 7 скорости вращения долота, предварительно преобразованного в схемах 65 и 1 14. При этом на другой вход сумматора 68 подается сигнал с выхода схемы 62, преобра- Ы заванный в схеме 115 умножения.

Сигнал уточненного коэффициента податливости появляется на выходе 22!

34

22 схемы 90 антилогарцфмцрованця при появлении сигнала на выходе с уь|м а тс— ра 66. Этот сигнал является выходом схемы 58 уточнения коэффициента по датливости породы.

В схеме 60 уточнения коэффициента, соответствующего показателю степени скорости вращения долота, аналогйчно тому, что происходило в схеме 90, в первом такте режима опробования сигнал заданного с пульта управления

9 уточняемого значения коэффициента подается с выхода 19 на сумматор !38.

Сигнал уточняемого значения коэффициента в последующие такты подается с выхода 23 запоминающего устройства 20 на третий и четвертые входы

1 резисторов 143 и 144 сумматора 138Одновременно с сигналам уточняе мого коэффициента подается корректирующая поправка с электронного ключа 153 на один вход непосредственно, а на другой через инвертор

157.

На управляющий вход электронного ключа 153 при этом подан сигнал с выхода сумматора !39, на вход которого подан сигнал, пропорциональный усредненному значению скорости бурения с выхода 18 блока 15, и сигнал, пропорциональный расчетному значению скорости бурения в такте с выхода 61 блока 24.

На основной вход ключа 153 при этом подается сигнал с выхода делителя 160. При этом сигнал делимого образуется на выходе схемы 154 умножения. На входы схемы 154 поступает сигнал, пропорциональный разности усредненного значения механической скорости бурения и расчетного значения скорости с выхода усилителя

139 и сигнал с выхода 14 датчика 7, преобразованный в схеме 136.

В качестве сигнала делителя 160 подается сигнал с выхода сумматора

130, на входы которого поданы сигналы с выхода 14 датчика 7 и с выхода схемы 58 уточнения коэффициента степени податливости породы процессу бурения, преобразованные в соответствующих схемах 136 и 137 логарифмирования и схемах 155 и 156 умножекия, на вход усилителя 140 падается через резистор 149 напряжение смещения.

Блок 24 контроля значений параметров процесса работает при подаче

34 24 чающую схему 189. Переключающая схема 189 является выходной схемой канала. На управляющий вход схемы

189 подается сигнал с выхода 180 таймера 12. При .наличии сигнала на выходе 180 в схеме 189 аналогично и в схеме 190 проводится интегрирование входного сигнала, поступающего со схемы 193. Интегрирование проводится на интеграторе.

При снятии сигнала с управляющего входа схемы 189 на его выходе сигнал становится равным нулю, поспе возобновления сигнала на управляющем входе в схеме 189 повторяется интегрирование входного сигнала.

Во втором канале при этом с выхо да 14 датчика 7 снимается сигнал, пропорциональный скорости вращения долота, который после преобразования в схемах 195 и 196 поступает на сумматор 197. Суммирование в сумматоре 197 проводится с соответ" ствующими коэффициентами усиления по входам, Сигнал с выхода сумматора 197 подается на вход схемы 198 умножения с сигналом, поступившим с выхода 181 пульта 9 управления. Полученное значение сигнала на выходе схемы 203 подается на вход делителя

199 и представляет собой значение делимого. На второй вход делителя

199 при этом подан сигнал с выхода схемы 202 умножения двух сигналов, из которых поступает с выхода сумматора 201 а другой поступает с выхода сумматора 204.

Сигнал на выходе сумматора 201 появляется при подаче сигнала с выхода схемы 200 умножения двух сигналов — сигнала выхода 13 датчика 6 нагрузки и сигнала с выхода 181 пульта 9 управления, суммированного с сигналом с другого выхода пульта К

Преобразованный сигнал делителя

191 подается на вход схемы 193 умножения, на второй вход которой подан сигнал с выхода 13 датчика нагрузки

t преобразованный в нелинейном эле- 5S менте 192.

С выхода схемы 193 произведение

1 двух сигналов подается на переклю23 10861 с выхода 23 устройства 20 сигналов, пропо; циональных уточненным значениям коэффициентов, которые поступают на схему 37 умножения и схему

36 возведения в степень. При этом на втором входе схемы 37 присутствует сигнал с выхода 13 датчика 6 нагрузки. а на второй вход схемы 36 подан сигнал с выхода 14 датчика 7 скорости вращения долота. Сигналы с 1О выходов 43 и 61 схем 37 и 36 преобразуются в схеме 38 умножения, с выхода

45 которой сигнал подается на схему 40 деления и выступает в значении делимого. Значение сигнала, являющегося делителем, появляется с выхода 46 сумматора 42, на один вход которого подается смещающее напряжение от источника 51, а на его другой входсигнал со схемы 39 умножения двух сигналов — от источника 54 питания (резистором 53 подается значение вводимой константы) и с выхода 33 блока 10 формирования управляющих сигналов. С выхода 55 схемы 40 25 сигнал, пропорциональный расчетному значению скорости бурения подается на компаратор 41, на его второй вход подается сигнал с выхода 18 блока усреднения скорости бурения. ЗО

Сигнал с компаратора 41 подается на вход ключей схемы 57, изменяющей уровни сигналов на выходах 27 при равенстве расчетного и усредненного значений скорости бурения.

Два канала блока 161 определения вида отработки долота — канал опре" делеиия отработки долота по износу опоры и канал определения отработки по износу вооружения работают одновре-, менно. В канале определения отработки долота по износу опоры с выхода 181 пульта 9 управления подают сигнал о константе, соответ.ствующей состоянию опоры долота, наряду с сигналом о константе на делитель 191 подается с выхода 14 датчика 7 сигнал скорости вращения долота, выступающий в значении делимоro.

Сигнал второго сомножителя схемы

202 появляется при суммировании сигнала с резистора 205 о константе и сигналов с выхода 181, и с выхода

33 о текущем износе вооружения.

Сигнал с выхода делителя 199 поступает через переключающую схему 190, работающую так же, как и схема 189, на вход компаратора 216 со схемой переключения, на другой вход подается сигнал, пропорциональный величине отработки долота по износу опоры.

1086134 26 используемых прн нахомденин опти мальных управляющих сигналов. Опповременно в оптимизатор 178 с выколов блока 165 поступают сигналы уточненных значений коэффициентов. В оптимиия заторе 178 определяются оптимальные управляющие сигналы с учетом того, что допустимый износ опоры долота произойдет в процессе бурения раньше

1Н допустимого износа его вооружения.

Оптимизатор 178 определяет оптимальные управляющие сигналы с учетом износа опоры, долота, которые выда ются на выходы при подаче нового

1значения с выхода схемы 162 формирования текущего износа на опоре долота.

На выходах компаратора 216 со схемой переключения сигнал меняется в зависимости от соотношения сигналов, поступающих на вход схемы иэ канала определения отработки долота по износу опоры и канала определен отработки долота по износу вооружения.

Схема 162 формирования текущего износа по опоре инструмента (анало. гично по вооружению - схема 163) работает при подаче на схему 179 сигнала с выхода 1б5 из блока 161 который при наличии разрешающего сигнала, поступающего с выхода 180 от таймера 12, проходнч" через ключ

182 и накапливается на интеграторе, выполненном на инверторе 185. При этом осуществляется накопление сигнала текущего износа за время работы, определяемое длительностью подключения схемы через электронный ключ 182 ° Сигнал через инвертор

188 поступает в оптимизатор 128, в который подаются также с выходов 181 пульта 9 управления сигналы, соответствующие значениям констант, t .Аналогично формируются оптимальные управляющие сигналы с учетом износа вооружения долота. В зависимости от сигнала с блока 161 определения вида обработки долота на исполнительные механизмы подаются оптимальные управляющие сигналы с выходов электронных ключей 168 или, 1,69., 3086134

108б4 34

1086 1 34!

086134

° 1086134

}086t Э4

10S6134

Составитель И. Карбачинская

Редактор В. Ковтун Техред В,Далекорей Корректор А. Дзятко

Заказ 2207/31 Тирак 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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