Способ регулирования процесса бурения и устройство для его осуществления

 

1 .Способ регулирования процесса бурения путем задания установок параметров бурения, измерения механической скорости проходки и времени бурения, поддержания заданного значения нагрузки на долото и частоты его вращения до момента подъема долота, личающийся тем, что, с целью повышения точности определения момента подъема долота, задают интервалы времени усреднения и определяют усредненное значение скорости проходки к концу каждого интервала времени усреднения и при снижении усредненной скорости ниже заданного оптималь-, него значения уставки увеличивают уставку нагрузки на долото на заданную величину и корректируют уставку времени подъема долота. 2. Устройство для регулирования процесса бурения, содержсхщее последовательно соединенные блоки измере ния текущей механической скорости проходки, блок преобразований и вычислительный блок с блоком отображения информации, задатчики уставки J 4 скорости проходки, продолжительности ОО 00 работ, не входящих в бурение, и отношения стоимости долота к стоимоссо tc ти часа работы буровой установки и исполнительный механизм, отличающееся тем, что оно снабжено эадатчиком нагрузки на долото и задатчиком интервала времени усреднения , при этом выхода задатчиков нагрузки и интервала времени соединены с входом вычислительного блока, выход которого подключен к блоку отображения информации, а выход блока сравнения подключен к исполнительному механизму.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1143832

q@g E 21 В 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВМДА ЕЛЬСТБУ (21) 3557300/22-03 (2:2) 18. 02. 83 (46) 07,03.85. Бюл. И - 9 .(72) В.И.Самсоненко и В.Г.Беликов (71) Грозненский ордена Трудового ,Красного Знамени нефтяной институт .имени акад. И.Д.Миллионщикова (53) 622.24(088.8) (56) 1 . Бражников В.А,, Иванов Е.Г., .Иилованов В.П. Анализирующее злектронное устройство для определения момента смены долота по износу вооружения — "Нефтяное хозяйство", 1972, Ф 6.

2. Авторское свидетельство СССР

9 616396, кл. E 21 В 45/00, 1974 (прототип}.

3. Самсоненко В.И., Романова Л.А.

Влияние параметров режима бурения на показатель изменения во времени детерминированной основы текущей механической скорости проходки. Реф. научи. тех. сб. ВИИИОЭНГ, сер. "Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности", 1979, Р 4, с. 20-23.

4. Беликов В.Г., Самсоненко В.И., Наганетьян Л.В.Применение метода планирования экспериментов для оптимизации режимов бурения. Реф. научн. тех. сб. ВНИИОЭНГ, сер. "Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности, 1978 У 2, с. 13-15.

Isn t

CQ

Q0

СнР

b3 (54)СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВУРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТ»

ВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ регулирования процесса бурения путем задания установок паГОСУДАРСТИЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re @ЕЛА@ ИЗСБРЕтЕНИЙ е О ИРЫ Ий раметров бурения, измерения механической скорости проходки и времени бурения, поддержания заданного значения нагрузки на долото и частоты его вращения до момента подъема долота

У

Э отличающийся .тем, что, с целью повышения точности определения момента подъема долота, задают интервалы времени усреднения и определяют усредненное значение скорости проходки к концу каждого интервала времени усреднения и при снижении усредненной скорости ниже заданного оптимального значения уставки увеличивают уставку нагрузки на долото на задан. р ную величину и корректируют уставку времени подъема долота.

2. Устройство для регулирования процесса бурения, содержащее последовательно соединенные блоки измере ния текущей механической скорости проходки, блок преобразований и вычислительный блок с блоком отображения информации, задатчики уставки скорости проходки, продолжительности работ, не входящих в бурение, и отношения стоимости долота к стоимости часа работы буровой установки и исполнительный механизм, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено задатчиком нагрузки на долото и задатчиком интервала времени усреднения, при этом выходы задатчиков нагрузки и интервала времени соединены с входом вычислительного блока, выход которого подключен к блоку отображения информации, а выход бло" ка сравнения подключен к исполнительному механизму.

1143

Изобретение относится к автомати" зации процесса бурения скважин и мо- . жет быть использовано для прогнозирования оптимальных значений показателей работы долот в .процессе механического бурения.

Известен способ управления процессом"бурения и устройство для его осуществления, по которому измеряют текущие значения скорости проходки / 19 определяют текущие значения рейсовой скорости проходки /,для чего перед началом механического бурения бурильщики задают время спуско-подьемных и вспомогательных операций „,, 15 контролируют текущее время бурения, задают требуемую (допускаемую для данного типа долота) величину коэффициента С, и при выполнении соотношения 20

Чр

С.=—

v Ч, устанавливают момент подъема долота.

Наиболее близким к предлагаемому 25 является способ регулирования процесса бурения путем задания уатавок параметров бурения, измерения механической скорости проходки и времени бурения, поддержания заданного значе-щ ния нагрузки на долото и частоты

его вращения до момента подъема долота.

Известное техническое решение позволяет получить точечный прогноз оп". И тимального времени бурения в течение рейса долота и, тем самым, дать команду на подъем долота.

Недостатком способа является низкая точность принимаемого управлен40 ческого решения, так как в основу способа положены не вероятностностатистические методы определения оптимального времени бурения в течение рейса долота. 4$

Известно устройство для. регулирования процесса бурения, содержащее последовательно соединенные блоки измерения текушей механической скорости проходки, блок преобразоваий и вычислительный блок с блоком отображения информации, задатчики уставки скорости проходки, нагрузки, продолжительности работ, не входящими 55 в бурение, и отношения стоимости долота к стоимости часа работы буровой установки и исполнительный механизм.

832 3

Однако известное устройство имеет низкую точность определения момента подъема долота.

Процесс же механического бурения является по своей природе вероятностным процессом, а текущая скорость проходки имеет высокую вариабельность.

В этой связи прогноз оптимальных показателей работы долота (оптимальной проходки на долото, оптимального времени бурения) в течение механического бурения должен быть интервальным.

Целью изобретения является повышение точности определения момента подъема долота.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования процесса бурения путем задания уставок параметров бурения, измерения механической скорости проходки и времени бурения, поддержания заданного значения нагрузки на долото и частоты его вращения до момента подъема долота, задают интервалы времени усреднения и определяют усредненное значение скорости проходки к концу каждого интервала времени усреднения и при снижении усредненной скорости ниже заданного оптимального значения уставки увеличивают устав-. ку нагрузки на долото на заданную величину и корректируют уставку времени подъема долота.

Исходными данными для решения задачи управления процессом механического бурения являются: продолжительность работ, не входящих в механическое бурение, отношение стоимости долота к стоимости часа работы буровой установки, минимальное прогнозное значение скорости проходки,оптимальная нагрузка на долото и время начала обработки информации о характере изменения текущей механической скорости проходки.

Устройство для регулирования процесса бурения, содержащее последовательно соединенные блоки измерения текущей механической скорости. проходки, блок преобразований и вычислительный блок с блоком отображения информации, задатчики уставки скорости проходки, продолжительности работ, не входящих в бурение, и отношения стоимости долота к стоимости часа работы буровой установки и исполнительный механизм, снабжено задатчиком нагру\

3832 4. проходки, задатчиком 4 — оптимальную нагрузку на долото и задатчиком 5 интервал времени усреднения. Сигналы от задатчиков 1-5 поступают на входы вычислительного блока 8.

Блок 6 измерения текущей скорости проходки формирует сигналы значений текущей скорости бурения дискретно (через фиксированные интервалы проходки), данные сигналы поступают на вход блока ?, преобразуются там в форму, удобную для непосредственно,— го ввода в вычислительный блок 8, выхода блока 7 сигналы поступают на вход вычислительного блока 8,по окончании первой части прогнозного времени бурения вычислительный блок 8 обрабатывает информацию о характере изменения текущей скорости проходки по специальной программе, в основу которой положены уравнение и статистический метод наименьших квадратов.

9 =Ч ехр -8 ), 3 114 зки на долото и задатчиком интервала времени усреднения, при этом выходы задатчиков нагрузки и интервала вре-

Фени соединены с входом вычислительного блока, выход которого подключен к блоку отображения информации, а выход блока сравнения подключен к исполнительному механизму.

На чертеже представлена схема устройства. 10

Устройство содержит задатчик 1 продолжительности работ, не входящих в механическое бурение, задатчик 2 отношения стоимости долота к стои.мости часа работы буровой установки, задатчик 3 минимального прогнозного значения уставки скорости проходки, задатчик 4 загрузки на долото, задатчик 5 интервала времени усреднения:

I блок 6 измерения текущей скорости проходки, блок 7 преобразования текущей скорости проходки в форму, удобную для непосредственного ввода в вычислительный блок, вычислительный блок 8, блок 9 сравнения, блок 10 отображения информации и исполнительный механизм 11.

Выходы задатчика 1 продолжительности работ, не входящих в механическое бурение, задатчика 2 отношения стоимости долота и стоимости часа .работы буровой установки, задатчик 3 минимального прогнозного значения скорости проходки, задатчика 4 нагрузки на долото и задатчика 5 интервала времени усреднения подключв35 ны к входам вычислительного блока 8, выход блока б измерения текущей скорости проходки подключен на вход блока преобразования для непосредствен40 ного ввода в вычислительный блок 7, выход блока 7 подключен на вход вычислительного блока 8 с последовательно соединенными блоком 9 сравнения и блоком 10 отображения информа45 ции, в свою очередь, выход блока 9 сравнения связан с входом исполнительного механизма 11.

Устройство работает следующим образом.

Ю 50

Перед началом механического бурения оператор задатчиком 1 устанавливает продолжительность работ, не входящих в механическое бурение, задатчиком 2 — отношение стоимости доло- 55 та к стоимости часа работы буровой ,установки, задатчиком 3 — минимальное прогнозное значение скорости где Ч+ — оценка текущей скорости проходки, м/ч; — оценка начальной скорости проходки, м/ч;

8 — оценка показателя изменения детерминированной основы текущей скорости проходки, 1/ч, и получает численное значение фактической скорости проходки за первую часть интервала времени бурения ч, Сигнал с выхода вычислительного блока 8 поступает на вход блока 9 сравнения, блок 9 сравнения произ- водит сравнение V с минимальным

1 прогнозным значением скорости проходкиМ,, если.V >V< . сигнал с выФ Ь М1Ь хода блока сравнения У подается на вход блока 10 отображения информации, если Vq, /,, блок 9 сравнения формирует уйравленческий сигнал, который подается одновременно на входы исполнительного механизма 1 1 и блока 10 отображения информации. Исполнительный механизм 11 автоматически увеличивает нагрузку на долото на одну ступень (на, на 2 тс) и выдерживает ее неизменной в т>чение второй части прогнозного времени бурения. При этом дискретное формирование сигналов в блоке 6., преобразование их в блоке 7 и поступление на вход блока 8 не прерывается, по окончании второй части прогнозно1143832

Оввт

В го времени бурения вычислительный блок 8 обрабатывает информацию о ха.рактере рзменения текущей скорости проходки по той же программе, что и ранее, получаем численное значение фактической скорости проходки эа две части прогнозного времени буре- ния 14

Сигйал с выхода вычислительйого блока 8 поступает на вход блока 9 10 сравнения, блок 9 сравнения производит сравнение Ч с Yg, если Ч, т

2 обо

)М ., сигнал с выхода блока 9 срав6ЪЮ нения подается на вход блока 10 отображения иыфориациив если же Ч g IS ,флот,„в блок 9 сравнения формирует управленческий сигнал, который нодается одновременно на входы исполнитель- . ного механизма 11 и блока 10 отобра- жения иифо в4ации, исполнительный ие- 20 хаиизм f1 автоматически увеличивает ::нагрузку иа долото на одну ступень т выдерживает ее неизменной до конца механического бурения, при этом дискретное формирование сигналов s блоке 6, преобразование их в блоке

7 и поступление на вход блока 8 не прерывается. При этом вычислительйий блрк 8 определяет оценки оптимального времени бурения и оптималь- 30 ной проходки иа долото по формулам л 4 гдето„т и Вод " соответственно опенки оптимального време- 1 ни бурения и оптималь",40 б ной проходки на доло то;

Чо и 9 соответственно оценки начальной скорости про; ходки и показателя сии жения детерминированной основы текущей скорости проходки за два интервала времени бурения, а оптимальное время бурения и оптимальную проходку на долото

° по формулам

I л опт опт и: л о.т= опт Е где С вЂ” точность прогнозирования

1о ти 1 о„ при принятой надежности мт

{вероятности). Сигнал с выхода вычисли ельного блока 8 подается.на вход блока. 10 отображения информации, по окончании механического бурения вычислительный блок 8 определяет фактическое значение рейсовой стоимости метра проходки и формирует сигнал, сигнал с выхода вычислительного блока 8 поступает на вход блоКа 10 отображения информации.

Способ регулирования процесса бу- рения и устройство для его осуществления обеспечивает повьпнение точности и надежности прогнозирования оптимального времени бурения и онтимальной проходки на долото, что в конечном результате ноэволяет повысить на 30-35Х проходку на долото, сократить сроки строительства скважин на 20-25Х.и снизить стоимость буровых работ на 15-20 .

1143832

Составитель В.Булыгин

Редактор А.Шандор Техред С.йовжий

Корректор И.Иаксимип нец

Заказ 867/26 Тираж 540

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4