Способ определения осевой нагрузки на долото при турбинном бурении

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО ПРИ ТУРБИННОМ БУРЕНИИ, включающий изменение осевой нагрузки на долото и определение рейсовой скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и определения эффективной нагрузки на долото, осевую нагрузку на долото изменяют ступенчато, после чего измеряют приращение рейсовой скорости при каждом изменении осевой нагрузки, затем сравнивают эти приращения, а по максимальному приращению скорости определяют величину эффективной нагрузки на долото.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1145123

4У)! Е 21 В 45/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР !

10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1!

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

VP7 гР2 (21) 35864?1/22-03 (22) 21.02.83 (46) 15.03..85. Бюл. ¹ 1О (72) В.А.Бражников (71) Сызранский филиал Куйбышевского политехнического института (53) 622.24.08 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 840311, кл. F. 2 В 45/00, 1979.

2. Фингерит N.À. Рациональная эксплуатация шарошечных долот. M., "Недра", 1965, с. 60-66 (прототип) . (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЕВОИ

НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО ПРИ ТУРБИННОМ

БУРЕНИИ, включакяций изменение осевой нагрузки на долото и определение рейсовой скорости, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности работы и определения эффективной нагрузки на долото, осевую нагрузку на долото изменяют ступенчато, после чего измеряют приращение рейсовой скорости при каждом изменении осевой нагрузки, затем сравнивают эти приращения, а по максимальному приращению скорости определяют величину эффективной нагрузки на долото.

1145123

Н

Р < Т сп которая наряду с временем бурения учитывает также время спуско6 подъемных и вспомогательных операций

Изобретение относится к бурению глубоких скважин. Известен способ регулирования оптимальной осевой нагрузки на долото в процессе турбинного бурения, согласно которому измеряют амплитуду и частоту колебаний на верху колонны и при их минимуме в зависимости от изменения осевой нагрузки в диапазоне 2-20 тс фиксируют оптимальную 10 (эффективную) осевую нагрузку

Далее через 10 мин регулируют Р

+ 2 тс и корректируют Р, если есть изменение Ll).

Недостатком этого способа явля- ется сложность его реализации. Здесь кроме измерительной системы осевой нагрузки необходимы датчики для из— мерения амплитуды и частоты колеба— ний верха колонны. Сложность аппа- щ ратурная усиливается тем, что съем информации с вращающейся колонны возможен только при помощи радиоканала, т.е. необходимы дополнительные устройства — генератор, передат- д5 чик, приемник и т.д.

Кроме того, большой диапазон регулирования осевой нагрузки (220 тс) обуславливает большое время поиска. ЗО

Следует отметить бездоказательность 10-минутной периодичности изменения осевой нагрузки после установления ее эффективного значения.

Известен также способ поиска эф3S фективной осевой нагрузки, который основан на анализе зависимости ме— ханической скорости от осевой нагрузки. При этом значение эффективной осевой нагрузки Р соответствует максимальной механической скорости }? J.

Однако механическая скорость бурения является характеристикой эффективности только самого процесса разбурения, но не является показателем работы всей буровой установки.

Одним из основных технико-экономических показателей работы всей буровой установки как за рейс, так и по всей скважине, является рейсовая скорость проходки:

Т т.е. отражает слаженность и сп скорость работы буровой бригады.

В связи с этим целесообразно использовать величину рейсовой скорости для управления процессом бурения, добиваясь при этом более высоких технико-экономических показателей.

На фиг. 1 представлено семейство рейсовых скоростей (кривые 1-7), из которых кривая 7 отображает наиболее эффективный режим бурения, так как максимальное значение рейсовой скорости V больше, чем любое из Vp Vð и время бурения меньше, чем любое из t,-4 . Следовательно,процесс бурения необходимо регулировать таким образом, чтобы обеспечить максимальный рост рейсовой скорости, т.е так регулировать осевую нагрузку, чтобы рейсовая скорость изменялась по кривой 8, обеспечивая высокие технико-экономические показатели бурения.

Цель изобретения — повышение надежности работы и определение эффективной осевой нагрузки на долото.

Указанная цель достигается тем, что согласно известному способу осевую нагрузку на долото изменяют ступенчато, после чего измеряют приращение рейсовой скорости при каждом изменении осевой нагрузки, затем сравнивают эти приращения,а по максимальному приращению скорости определяют величину эффективной нагрузки на долото.

На фиг. ?. представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Схема включает в себя датчик проходки, датчик 2 времени бурения, датчик 3 времени спуско-подъемных и вспомогательных операций, вычислительное устройство 4 рейсовой скорости, коммутатор 5, запоминающие устройства 6, 7 и 8 рейсовой скорости, вычитающие устройства 9 и

10 для определения разности двух соседних значений рейсовой скорости, т.е. приращения рейсовой скорости, сравнивающее устройство 11 для сравнения двух последовательных приращений рейсовой скорости, информационное табло 12 с секторами "Увеличить", "Уменьшить и Эффективная нагрузка

Схема работает следующим образом.

ЧР(„...)- ч „,- ч (S) DV (ч

Рi Р +1

ЬЧ, )4Y

Р Р i d) ЬЧР. — ЬЧР.,„, () () 30

3 1145

Информация с датчиков проходки 1, времени бурения 2 и времени спуско одьемных и вспомогательных операций 3 поступает на вычислительное устройство 4, где определяется значе- 5 ние рейсовой скорости согласно выражению (1) .

Последовательно трижды увеличивается значение осевой нагрузки на долото, и соответствующие этим на- 10 грузкам величины рейсовой скорости

U ЧР, и V, через коммутатор 5

Р, 1 +1 Р +2 зайисываются поочередно в запоминающие устройства 6, 7 и 8. Указанные величины рейсовой скорости попарно вычитаются в устройствах 9 и 10, образуя соответственно разности дЧ --Y - V (1

P i+a P i+2 Р1+1 которые поступают на сравнивающее устройство 11. В этом устройстве при сравнении приращений рейсовой скорости (2) и (3) могут возникнуть следующие ситуации:

При получении неравенства (4) на информационном табло 12 появляется сигнал Увеличить, т.е. необходимо 35 продолжить начатую тактику увеличения осевой нагрузки на долото.

При получении неравенства (5) на информационном табло 12 появляется сигнал "Уменьшить", т.е. необ- 40 хбдимо вернуться к предыдущему значению осевой нагрузки.

При получении равенства (6) на информационном табло 12 появляется сигнал "Эффективная нагрузка", т.е. 45 необходимо прекратить изменение осевой нагрузки, так как достигнуто максимальное приращение рейсовой скорости и рост рейсовой скорости стал максимально возможным. Значение. 50 осевой нагрузки, соответствующее этому режиму, является эффективным.

При появлении в дальнейшем других сигналов возобновляется регулирование осевой нагрузки подобно указан- 55 ному.

Таким образом, процесс бурения с тображается кривой 8 (фиг.1), т.е.

123 1 достигается наибольшее значение максимума рейсовой скорости, равного

Ч,, максимально возможного при данном наборе оборудования буровой

Установки и данной породе,что обеспечивает получение высоких технико-эконономических показателей процесса бурения.

Пример. При регулировании осевой нагрузки по механической скорости процесс бурения может пойти таким образом, что рейсовая скорость будет изменяться (фиг. 1) по кривой 1 последовательно переходя из точки

0 в точки Ь, с, d,è т.д. до своего максимального значения, равного U

Р!

В этом случае приращения рейсовой скорости ьч =ч р(- ) р. Чр " * () будут практически одинаковы, так как известные способы поиска эффективной осевой нагрузки не контролируют рейсовую скорость.

При поиске эффективной осевой нагрузки путем анализа рейсовой скорости дело обстоит иначе. В данном случае приращения рейсовой скорости и р(о с ) V O; (10) (o Ь) Pb ЧР (1 )

2)Чр (g- )- ЧРЬ «A - (<>) образуют неравенства (e Р(b) Ч (c) (1 ) Таким образом, при осуществлении поиска эффективной осевой нагрузки путем анализа рейсовой скорости бурение будет происходит с максимальным ростом рейсовой скорости, которая будет последовательно переходить из точки О в точки а Ь, с и т.д. до своего максимального значения UР причем ч ч, (и)

Р1 Р1 с

В этом случае, исходя из анализа выражения (1) и фиг.1, можно заключить, что неравенство (14) свидетельствует сб увеличении проходки

Н на долото при одновременном уменьшении времени бурения с 1„ до т,, т.е. о существенном повышении технико-экономических показателей бурени>..

1145123

Составитель В.Сидоров

Техред Ж.Кастелевич Корректор В Ву

Редактор М.Дылын

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

Заказ 1137/25 . Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5