Устройство для измерения износа долота в процессе бурения

 

Изобретение относится к техьшке бурения глубоких скважин и позволяет с высокой точностью измерять износ вооружения долота (Д), Для этого в процессе бурения непрерывно измеряют частоту вращения Д датчиком 1, осевую нагрузку датчиком 2 и текущее значение времени бурения преобразователем (П) 3. Сигналы с датчиков 1 и 2 с блока (Б) 8 уставок поступают в Б 9. /Здесь осуществляется вычисление времени TQ работы Д, обусловленного износом его вооружения. Одновременно с П 3 сигнал поступает в Б 6 памяти. Сигнал Tg поступает на делитель 10. На второй его вход поступает сигнал с Б 8, пропорциональный износу Ь„ вооружения Д. В делителе 10 осуществляется вычисление текущей скорости V,,3H износа Д: Ь„,„ /Т . Результат деления регистрируется Б 7 памяти. При очередной подаче сигнал с датчика 2 через формирователь 4 прямоугольных импульсов поступает в Б 5 управления. Его длительность равна времени очередной подачи. С выходов Б 6 и 7 текущие значения и перемножаются в множителе 11. Выходной сигнал с него поступает,на сумматор 12. Здесь осуществляется сложение текущего значения с предьздущим Ь„зц . Суммарньй сигнал поступает на индикатор 13 и одновременно в Б 5. Выходной сигнал с его выхода закрывает выходы Б 6 и 7. Очередной цикл измерения осуществляется после поступления нового сигнала с формирователя 4. 2 ил. (Л ьэ 00 со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5д 4 E 21 В 45/00 д У в Г,г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3928718/22-03 (22) 11.05,85 (46) 15.01.87. Бюп. У 2 (7 1) Сызранский филиал Куйбышевского политехнического института им. В.В.Куйбышева (72) В.А.Бражников и В.В.Титенков (53) 622.245 (088.8) (56) Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений. Сборник вып. 9. Из-во Львовского университета, 1972, с.93-95.

Беликов В.Г., Посташ С.A. Рациональная отработка и износостойкость шарошечных долот. M. Недра, 1972, с.105.

Авторское свидетельство СССР

Р 590432, кл. Е 21 В 45/00, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНОСА

ДОЛОТА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике бурения глубоких скважин и позволяет с высокой точностью измерять износ вооружения долота (Д), Для этого в процессе бурения непрерывно измеряют частоту вращения Д датчиком 1, осевую нагрузку датчиком 2 и текущее значение времени бурения преобразователем (П) 3. Сигналы с датчиков 1 и 2 с блока (Б) 8 уставок поступают в Б 9. ,Здесь осуществляется вычисление вре-! мени Т8 работы Д, обусловленного износом его вооружения. Одновременно с

П 3 сигнал поступает в Б 6 памяти, Сигнал Т поступает на делитель 10.

На второй его вход поступает сигнал с Б 8, пропорциональныи износу h„,„ вооружения Д. В делителе 10 осуществляется вычисление текущей скорости

Ч„,„ износа Д: V„ „ = h„ „ /ò, . Результат деления регистрируется Б 7 памяти. При очередной подаче сигнал с датчика 2 через формирователь 4 прямоугольных импульсов поступает в

Б 5 управления. Его длительность равна времени очередной подачи. С выходов Б 6 и 7 текущие значения ьТ, „ и U„,„ перемножаются в множителе l1.

Выходной сигнал с него поступает,на сумматор 12 ° Здесь осуществляется сложение текущего значения h„ „, с предыдущим h„3„ . Суммарный сигнал поступает на индикатор 13 и одновременно в Б 5. Выходной сигнал с его выхода закрывает выходы Б 6 и 7 ° Очередной цикл измерения осуществляется после поступления нового сигнала с формирователя 4. 2 ил.

128336

Изобретение относится к бурению глубоких скважин и может быть использовано для определения износа вооружения шарошечного долота в процессе бурения. 5

Цель изобретения — повышение точности измерений износа вооружения долота.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — 10 блок-схема блока расчета времени работы долота.

Устройство содержит датчик 1 частоты вращения долота, преобразователь

2 осевой нагрузки, преобразователь 3 времени бурения. Преобразователь 2 осевой нагрузки. подключен к последовательно соединенным формирователю 4 импульсов, блоку 5 управления, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока 6 памяти. Второй вход блока 5 соединен с вторым входом второго блока 7 памяти. Блок

8 уставок четырьмя выходами соединен с входами блока 9 расчета времени работы долота, выход которого соединен с первым входом делителя 10. Выход преобразователя 3 времени бурения соединен с первым входом первого блока б памяти, выход которого подключен к последовательно соединенным множителю 11, сумматору 12, индикатору 13. Выходы датчика 1 частоты вращения долота и преобразователя 2 осевой нагрузки соединены с первыми 35 двумя входами блока 9 расчета времени работы долота. Второй вход делителя 10 соединен с пятым выходом блока 8 уставок. Выход множителя 11 подключен к первому входу блока 5 управления.

Блок 9 расчета времени работы долота включает (фиг. 2) вычислитель

14, сумматор 15 элемент 16 возведе- 45 ния в степень, множители 17 и 18, делитель 19. Выходы вычислителя 14 и сумматора 15 соединены с входами множителя 17, а выход элемента 16 возведения в степень соединен с входом 50 множителя 18. Выходы множителей 17 и 18 подключены к делителю 19.

Блок 9 расчета времени работы долота по вооружению реализует следующий алгоритм:

Т = - ° (1) в 2 An)

Параметры P„ h „„, А и f3 Определяются по данным ранее отработанных долот (статистическим данным), если такие данные отсутствуют (бурение ведется на малоизученных площадках), то значения этих параметров устанавливаются по показаниям предыдущего долбления. Ошибка при этом не превышает наиболее распространенную при использовании статистических данных.

Необходимость лишь учитывать неравномерность использования такой информации на границах смены свойств породы и при смене типа долота. Параметр устанавливается для каждой типомодели долота.

Множитель 11 реализует зависимость

V„ «й Т „, (2) 1 чън.т где и н, у текущий износ вооружения шарошечного долота; скорость износа вооружения долота; интервал времени, в течение которого происходит очередная подача долота (время измерения), где Т вЂ” время работы долота, обусловленное износом его вооружения;

P, — максимально. допустимая нагрузка на долото;

Р— средняя нагрузка на долото в моменты очередных подач бурового инструмента; и„ вЂ” средняя частота вращения долота в моменты очередных подач бурового инструмента;

S — отношение ширины основания зубца к его начальной тупизне:

А — коэффициент, учитывающий конкретные условия работы долота (коэффициент абразивНОСТИ)

p — - величина, зависящая От типомодели долота и параметров режима бурения.

Блок 8 уставок представляет собой блок потенциометров, с помошью которых задаются параметры Р„„, h „,„, S, коэффициент А и показатель степени р, где h „„ — износ вооружения долота в относительных единицах (h „„ 0 в начале долбления; h,„„, = 1 при полностью изношенном долоте).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом операции бурения в 15 блоке 8 уставок задаются параметры:

Р„р, S А, Р и h»„. В исходном состоянии выходы блоков 6 и 8 памяти закрыты. В процессе бурения от преобразователя 3 времени бурения по- 20 ступает сигнал, пропорциональный текущему значению времени, на вход блока 6 памяти. Одновременно с датчика

1 частоты вращения долота, преобразователя 2 осевой нагрузки и блока 8 25 уставок (параметры А, Я, р, Р„ ) подаются сигналы, пропорциональные своим значениям на блок 9 расчета времени работы долота. В последнем осуществляется операция согласно 30 выражению (1). Результат вычисления

Т поступает.на один из входов делиВ теля 10, на другой вход которого с блока 8 уставок поступает параметр »н °

В делителе 10 производится расчет текущей скорости износа долота по формуле (3) 40 м н h „g„7 e

Результат деления регистрируется блоком 7 памяти. При очередной подаче бурильного инструмента от преобразователя 2 осевой нагрузки через формирователь импульсов 4 в блок 5 управления поступает прямоугольный сигнал, длительность которого равна времени очередной подачи бурильного инструмента, На выходе блока 5 управления появляется сигнал логической "1", который открывает блоки 6 и 7 памяти. С выходов последних поступают сигналы, пропорциональные текущим значениям аТ „ и Ч„ „, на иьм множитель 11, где осуществляется операция умножения согласно выражению (2). Результат умножения поступает на вход сумматора 12, где осу50

3 12833

В сумматоре 12 результат измерения износа вооружения долота при данной подаче бурильного инструмента складывается с результатами предыдущих измерений. 5

В предлагаемом устройстве блок 5 управления представляет собой RSс. триггер, реализованный на логических элементах ИЛИ-НЕ с прямым выходом, а формирователь 4 импульсов — триггер 10

Шмидта.

61 ществляется операция сложения значения износа вооружения долота при данной подаче бурильного инструмента с предыдущими значениями измерений, а затем поступают на индикатор 13.

Одновременно сигнал окончания операции умножения по цепи обратной связи поступает в блок 5 управления, в результате чего на выходе блока управления появляется сигнал логического "0", который поступает в блоки памяти 6 и 7 и запрещает прохождение сигналов с этих блоков в множитель 11. Таким образом, осуществляется цикл измерения износа вооружения долота при данной подаче буриль- ного инструмента. При следующей подаче после поступления сигнала с формирователя 4 импульсов осуществляется очереднОй цикл измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения износа долота в процессе бурения, содержащее преобразователь осевой нагрузки, выход которого соединен с выходом формирователя импульсов, преобразователь времени бурения, выход которого соединен с первым входом первого блока памяти, блок управления, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока памяти,делитель, выход которого соединен с первым входом второго блока памяти, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений износа долота, устройство снабжено датчиком частоты вращения долота, блоком расчета времени работы долота, блоком уставок, множителем и сумматором, причем выходы датчика частоты вращения долота и преобразователя осевой нагрузки соединены с первыми двумя входами блока расчета времени работы долота, первые четыре выхода блока уставок соединены с другими входами блока расчета времени работы долота, вы— ход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с пятым выходом блока уставок, при этом выход первого блока памяти соединен с первым входом множителя, выход которого соединен с сумматором и пер5 1283361 вым входом блока управления, вто рой выход последнего соединен с вторым входом первого блока памяти, .выход второго блока памяти подключен к второму входу множителя, выход йоомирователя импульсов соединен с вторым входом блока управления, а выход сумматора подключен к. индикатору .

Составитель Г.Алексеева

Редактор С.Лисина Техред Н.Глущенко Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 7394/27 Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4