Устройство для контроля износа долота

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА ДОЛОТА, содержащее блок измерения механической скорости, первый выход которого соединен с первым входом блока измерения разности механической скорости, первый делитель, первый выход которого соединен с входом первого элемента сравнения, сумматор, второй элемент сравнения и табло индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания начала интенсивного разрушения вооружения, долота, устройство для контроля износа долота снабжено вторым делителем, счетчиком числа измерений и блоком управления, выходы которого соединены с первыми входами блока измерения механической скорости, первого делителя, сумматора, второго делителя, а также с вторым входом блока измерения разности механической скорости, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, второй выход блока измерения механической скорости соединен с третьим входом первого делителя, второй выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с вторым входом второго делителя, о выход которого через второй элемент срав нения соединен с входом табло индикации, (Л причем первый выход первого элемента сравнения через счетчик числа измерений соединен с третьим входом второго делителя, а второй выход первого элемента сравнения - с входом блока управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистических

РЕСПУБЛИК

„„ЯЦ„„1160012

<аи Е 21 В 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3697600/22-03 (22) 25.11.83 (46) 07.06.85. Бюл. № 21 (72) С. В. Тихомиров, В. П. Миронов и А. С. Кветкин (71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (53) 622.24 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 248591, кл. Е 21 В 44/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 768947, кл. Е 21 В 45/00, 1978 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ИЗНОСА ДОЛОТА, содержащее блок измерения механической скорости, первый выход которого соединен с первым входом блока измерения разности механической скорости, первый делитель, первый выход которого соединен с входом первого элемента сравнения, сумматор, второй элемент сравнения и табло индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания начала интенсивного разрушения вооружения долота, устройство для контроля износа долота снабжено вторым делителем, счетчиком числа измерений и блоком управления, выходы которого соединены с первыми входами блока измерения механической скорости, первого делителя, сумматора, второго делителя, а также с вторым входом блока измерения разности механической скорости, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, второй выход блока измерения механической скорости соединен с третьим входом первого делителя, второй выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с вторым входом второго делителя, выход которого через второй элемент сравнения соединен с входом табло индикации, причем первый выход первого элемента сравнения через счетчик числа измерений соединен с третьим входом второго делителя, а второй выход первого элемента сравнения — с входом блока управления.

1160012

Изобретение относится к контролю и управлению процессом турбинного бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для определения момента подьема долота с забоя в связи с износом его вооружения.

Известно устройство, позволяющее определить износ долота и момент окончания бурения, содержащее датчик проходки, блок измерения механической скорости, анализатор рейсовой скорости, табло индикации (1).

Недостатком его является то, что контроль долота достоверно осуществляется только в условиях однородной породы и для долот с фрезированным вооружением.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля износа долота, содержащее блок измерения механической скорости, первый выход которого соединен с входом блока измерения разности механической скорости, первый делител ь, пер вый выход которого соединен с входом первого элемента сравнения, сумматор, второй элемент сравнения и табло индикации (2).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность его работы в условиях частоперемещающихся пород различной буримости из-за больших погрешностей в оценке математического ожидания приращений механической скорости, обусловленных нестационарностью дисперсии и варьированием ее в широком диапазоне.

Цель изобретения — повышение достоверности распознавания начала интенсивного разрушения вооружения долота.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля износа долота, содержащее блок измерения механической скорости, первый выход которого соединен с первым входом блока измерения разности механической скорости, первый делитель, первый выход которого соединен с входом первого элемента сравнения, сумматор, второй элемент сравнения и табло индикации, снабжено вторым делителем, счетчиком числа измерений и блоком управления, выходы которого соединены с первыми входами блока измерения механической скорости, первого делителя, сумматора, второго делителя, а также с вторым входом блока измерения разности механической скорости, выxi д которого соединен с вторым входом первого делителя, второй выход блока измерения механической скорости соединен с третьи м входом первого делителя, второй выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с вторым входом второго делителя, выход которого через второй элемент сравнения соединен с входом табло индикации, причем первый выход первого элемента сравнения через счетчик числа измерений соединен с третьим входом второго делителя, а второй выход

55 первого элемента сравнения — с входом блока управления.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для контроля износа долота содержит блок измерения механической скорости, блок 2 измерения разности механической скорости, первый делитель 3, первый элемент 4 сравнения, блок 5 управления, сумматор 6, второй делитель 7, счетчик 8 числа измерений, второй элемент 9, сравнения табло 1О индикации. Блок 1 измерения механической скорости соединен напрямую и через блок 2 измерения разности механической скорости с вторым и третьим входами первого делителя 3. Разные выходы делителя 3 через сумматор 6 по одной цепи и первый элемент 4 соединения и счетчик 8 числа измерений по другой цепи соединены с входами второго делителя 7, а его выход через второй элемент 9 сравнения подан на табло 10 индикации. Кроме того, разнь1е выходы блока 5 управления соединены с входами блока 1 измерения механической скрости, блока 2 измерения разности механической скорости, первого делителя 3, сумматора 6, второго делителя 7, а вход соединен с одним из выходов первого элемента 4 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

На вход блока 1 измерения механической скорости поступают импульсы проходки Н. За время измерения At, задаваемое блоком 5 управления, в блоке 1 накапливается N импульсов, соответствующих некоторому значению механической скорости

V;+, которые после окончания времени измерения At поступают на вход первого усилителя 3. Одновременно количество накопленных импульсов, соответствующих значению механической скорости V; >, поступает на вход блока 2 Измерения разности механической скорости, в который в предыдущем i-м цикле измерения было занесено значение механической скорости V„ в обратном коде. К концу цикла i+1 измерения в нем образуется значение разности механической скорости AV;. После окончания цикла измерения блок 5 управления дает команду на вычисление значения относительной разности, „ s первом делителе 3, после чего оно сравнивается в элементе 4 сравнения с заданной уставкой.

При превышении уставки блокируется выполнение остальных команд блока 5 управления и начинается новый цикл измерения, Таким образом, из анализа текущего процесса исключаются относительные разности, коррелирование с изменением разбуриваемой породы или режима бурения, полезная информация в которых полностью скрыта помехой. Если текущее значение -ф *, меньше уставки, то после окончания операции сравнения элемент 4 сравнения выдает еди1160012

Составитель Г. Алексеева

Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Тираж 540 )Подписное

НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор О. Бугир

Зак)аз 3707/26

В ничный импульс в счетчик 8 числа измерений и разрешает дальнейшую работу блока 5 управления, который выдает команду на разрешение операции суммирования относительных разностей в сумматоре 6. Следующей командой выполняется операция деления в делителе 7, в результате чего вычисл яется математическое ожидание относительных разностей механической скорости

М(-ф „), которое сравнивается с заданной уставкой в элементе 9 сравнения. При превышении уставки с элемента 9 сравнения поступает сигнал, включающий на табло 10 индикации «Конец бурения». Работа устройства на этом заканчивается.

Предлагаемое устройство позволяет более точно определить наступление периода интенсивного разрушения твердосплавного штыревого вооружения долота в условиях частоперемещающихся пород и больших диапазонов изменения механической скорости по долблению.

Указанные преимущества объясняются следующим. Износ вооружения долот с твердосплавным вооружением в корне отличается от износа долот с фрезированным вооружением. Если у последних протекание износа характеризуется экспоненциальным характером, то для долот с твердосплавным вооружением наиболее адекватной моделью износа является полиномиальная, Учитывая, что в основное, длящееся часы и десятки часов, время работы долота износ не превышает 15%, а основная часть износа в виде разрушения и сколов зубьев приходится на 15 — 40 мин работы долота и имеет нарастающий характер, то математическая модель износа по долблению имеет вид

В, Ъ, тр.<. e Т, В(е)= . 1

K bit > TP.. 6 ) i>3, где В (t) — текущий износ вооружения долота; б„, б; — коэффициенты;

Т а — текущее время работы долота;

Т, — основной участок работы долота;

T> — участок интенсивного разрушения долота..

Отсюда в качестве критерия окончания работы долота целесообразно принимать попадание его в зону интенсивного из10 носа. Сложность решения такой задачи объясняется нестационарностью математического ожидания и дисперсии информативного параметра об износе — механической скорости бурения. В известном устройстве путем перехода к разностям механической скорости устраняется нестационарность по математическому ожиданию на основном участке и наступление интенсивного износа вооружения идентифицируется как уход математического ожидания разностей механической скорости с нулевого уровня. Такой алгоритм удовлетворительно работает в условиях медленного изменения дисперсии разностей по долблению. Однако в условиях частой смены пород, характеризующихся значительным (в 2 — 4 раза) изменением дисперсии разностей, подобная оценка математического ожидания связана с большими погрешностями.

Поэтому предлагается оценивать математическое ожидание такой структурной характеристикой случайного процесса, как /IHcсипант, представляющий собой отношение производной случайного процесса к самому процессу. В данном случае диссипант

6(t), относительные разности механической скорости 6(t) i —. Подобное преобразование дтпл приводит к постоянству дисперсии исследуемого процесса и, как результат, увеличивает точность распознавания начала интенсивного износа долота.