Способ управления процессом двухстадийного бурения

 

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить производительность бурения за счет выбора оптимальных параметров. Для этого измеряют текущее и задают граничные значения крутящего момента и номинальное значение мощности привода. В процессе бурения частоту вращения регулируют до достижения приводом вращателя номинальной мощности. На каждом интервале бурения вычисляют удельные энергозатраты на разрушение и по ним классифицируют горные породы по мощности. При разбуривании маломощного слоя регулируют осевую нагрузку до достижения контролируемыми параметрами граничных значений, а частоту вращения - до достижения приводом вращателя положительной мощности или граничного значения частоты вращения. При разбуривании мощного слоя осевую нагрузку и частоту вращения определяют из условия минимума удельных энергозатрат на разрушение породы. Периодически в процессе разбуривания мощного слоя определяют относительное изменение удельных энергозатрат ΔW<SB POS="POST">т</SB> на разрушение породы и сравнивают с заданным ΔW<SB POS="POST">з</SB>. При ΔW<SB POS="POST">т</SB>*98ДW<SB POS="POST">з</SB> уменьшают частоту вращения. Способ обеспечивет сбор информации о свойствах бурильных пород в процессе бурения, классификацию пород в зависимости от удельных энергозатрат на разрушение , что позволяет оптимизировать процесс разбуривания скважины по различным критериям. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) О А1 (51) 4 Е 21 В 44/00

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4215446/23-03 (22.) 15. 12. 86 (46) 15.05.89. Бюл. )) 18 (71) Институт горного дела им. А.А, Скочинского (72) В.А. Коровкин, С.Л. Загорский, Б.Л.Путав, А.Д.Пачев и Т.В.Величко (53) 622.24(088.8) (56) Патент СП1А И - 4195699, кл. Е 21 В 44/00, опублик ° 1980

Загорский С.Л. и др. Оптимизация режима бурения скважин комплексом

2КВ-BP. — В сб, Автоматизированные системы управления и манипуляторы (роботы) на предприятиях горно-добывающей промышленности. Тезисы докл. ЦНИИТТЭИ приборостроения, N,:

1984, вып. 5, секция 4, с. 55, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ДВУХСТАДИЙНОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить производительность бурения за счет выбора оптимальных параметров, Для этого измеряют текущее и задают граничные значения крутящего момента и номинальное значение мощности привода, В процессе бурения частоту вращения регулируют до достижения при1

Изобретение относится к горной промышленности, к управлению процессами бурения и разбуривания скважин, когда предварительно проводится передовая скважина, которая затем расширяется до необходимого диаметра.

Целью изобретения является повышение производительности за счет выбора оптимальных параметров. водам вращателя номинальной мощности, На каждом интервале бурения вычисляют удельные энергазатраты на разрушение и по ним классифицируют . горные породы по мощности, При разбуривании маломощного слоя регулируют осевую нагрузку да достижения контролируемыми параМетрами граничных значений, а частоту вращения да достижения приводам вращателя положительной мощности или граничного значения частоты вращения. При разбуривании мощного слоя осевую нагрузку и частоту вращения определяют из условия. минимума удельных энергозатрат на разрушение породы. Периодически в процессе разбуривания мощного слоя определяют относительное изменение удельных энергозатрат gM

r на разрушение породы и сравнивают с заданным Ы . При ((4 ъК1) уменьшают частоту вращения. Способ обеспечивает сбор информации о свойствах бурильных пород в процессе, бурения, классификацию пород в зависимости ат удельных энергозатрат на разрушение, что позволяет оптимизировать процесс разбуривания скважины па различным критериям. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, На чертеже изображена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Сущность способа управления пра- Л цессом двухстадийнаго бурения заключается в следующем.

Критерий оптимальности "максимальной скорости выражается формулой (1) 1479630 где V — скорость бурения;

h p n — соответственно углубление долота за один оборот и частота вращения разрушающего органа;

h n — оптимальные значения этих ппт Опт параметров, Величина углубки долота за один оборот определяется величиной осевой нагрузки <1, физико-механическими свойствами, буримых пород и конструкцией бурового инструмента, Предельное значение углубления долота за один оборот h< определяется его типом и конструкцией. Текущее значение углубки долота за один оборот ht. вычисляют по отношению заданного иптервала бурения — фиксированного поступательного перемещения бурового става 5,Н к соответствующему этому перемещению числу оборотов разрушающего оргаíà п, 10

20

ЬН

h =— т.

< (2) 25

h h„ M M 0Q b)b

"т "пр т- «ом т <<ом т(3) где M M — текущее и номинальное знат- «ам чения крутящего момента на разрушающем органе; — номинальное значение осе<<ом вой нагрузки;

Ь . b — текущее и предельное знат ° пр чения параметра вибраций. 40

Так как выработки проводятся в два этапа: бурение передовой скважины и ее разбуривание различными разрушающими органами, то границы ограничений (3) для этих двух режимов различ-45 ны.

Значения крутящего момента для гидропривода и электропривода вычисляются соответственно по формуле (4) 50

1 <т< 1 1<- Kр+Т» где P u I — перепад давления на вхо< де и выходе гидродвигателя и ток нагрузки электродвигателя соответственно.

Осевая нагрузка изменяется сту1 пенчато на величину и О= — Q где н«м

Достижение h „ обеспечивается выбором величины осевой нагрузки Q, при которой наступает. одно из ограничений 30

С вЂ” число ступеней регулирования, причем C G< — числа штанг при бурении скважины на максимальную глубину, Необходимое значение давления в гидросистеме механизма подачи вычи— сляют по известным значениям необходимой осевой нагрузки, числа штанг

Кэ,веса штанг С и бура С по формуле р gr+ g (K G<»+G ) I (5) 1» «ом

n =- — — n опт 2«М — пр (6) (ппр — предельное значение частоты враг<ения бура) и величина развивае— мой приводом вращатепя мощности может быть не равна номинальной

Таким образом, регулируемые параметры достигают оптимальных значений в соответствии с критерием оптимальности (1), где S — площадь поршней гидроцилиндров механизма подачи;

g — - ускорение свободного падения ° (В этой формуле знак + соответствует бурению, — — разбуривани<п).

При каждом значении осевой нагрузки бурят скважину на заданную фиксированную глубину 11Н, По окончании бурения каждого такого отрезка измеряют средние значения контролируемых величин — числа оборотов разрушаю— щего органа, нагрузки привода вращателя и параметр вибрации бура. Затем вычисляют значения углубки долота на один оборот и крутящего момента по формулам (2), (4) и сравнивают с условиями ограничений (3). При наступлении хотя бы одного из условий (3) рост осевой нагрузки прекращают.

При этом достигнутое значение осевой нагрузки является оптимальным по принятому критерию, так как обеспечивает максимальное (оптимальное) значение углубки долота на один оборот для данных условий, Достижение оптимальной величины частоты вращения разрушающего органа и „ обеспечивается увеличением ее до величины, при которой развиваемая приводом мощность равна номинальной

N и рассчитывают в зависимости опт от текущего значения крутящего момента Мт при оптимальном значении осевой нагрузки по формуле

r "-- -| ., пр (7) Е0

20 дЬ=23, h„ (9) 55 Величина m, равна

r Н,, c (Hw;„

hi tntõ

m !!Ь

5 1479

По окончании бурения каждого отрезка скважины глубиной 5Н проверяют выполнение достигнутого (одного или нескольких) условия (3) и (6) с

5 заданной точностью о, стабилизации контролируемого параметра где х и х — текущее и предельное

r (номинальное) значения контролируемого параметра no условиям (3) и (6). !5

Если условие (7) выполняется, то бурение последующего отрезка АН производят с прежними параметрами. При нарушении условия (7) параметры режима корректируют: при превышении текущим значением параметра его номинального (предельного) значения осевую нагрузку уменьшают на одну ступень 0, в противном случае осевую нагрузку увеличивают. Аналогично по 25 величине текущего значения крутящего момента корректируют частоту вращения бура в соответствии с формулой (6) .

По окончании бурения на длину штан-30 ги запоминают оптимальные параметры режима, затем после наращивания штанги достигают их ускоренно, В процессе бурения каждого отрезка скважины глубиной ЬН вычисляют

35 и запоминают удельные энергозатраты на разрушение буримых пород Н . Удельные энергозатраты при бурении определяются по формуле

1"! т

Н (8) н R h t р где R — средневзвешенный радиус разор рушающего органа; время бурения скважины длиной ЬН, Затем по окончании процесса бурения скважины на всю длину по отношению удельных энергозатрат Н, и Нд;„ на соседних участках скважины опреде- 50 ляют однородные слои и их мощности.

Однородность слоев устанавливают по выполнению условия где о — заданная величина.

К мощным относят однородные слои протяженностью 1о и более, менее

630 6

1 — к маломощным. По окончании проо цесса классификации слоев запоминают последовательное их расположение и характеристики: для мощных слоев их протяженности, взаимное расположение и среднюю величину удельных энергозатрат; для маломощныхих протяженность и расположение в общей последовательности слоев скважины, Таким образом, по окончании процесса бурения скважины имеется информация о породах, пересекаемых скважиной, которая используется при разбуривании.

Перед разбуриванием очередного слоя скважины анализирует его мощность. Если слой маломощной, то процесс его разбуривания оптимизируют с использованием критерия (1) "максимальной скорости" аналогично процессу бурения. В отличие от процесса бурения удельные энергозатраты на разрушение горных пород не определяются. Если слой мощный, то процесс его разбуривания оптимизируют с использованием критерия "минимум удельных энергозатрат", Для этого выполняют последовательно три процедуры.

Разбуривание скважины производится последовательными отрезками длиной Ь1! с значением осевых нагрузок увеличивающимися с каждым отрезком 1 Н на величину ЛГ. Для каждого значения в процессе бурения on1 ределяется величина углубления долота на один оборот h,,Нарастание осевой нагрузки продолжается до наступления одного из ограничений (3).

В результате этой операции формируется зависимость q,=F(h;) в виде ряда значений осевых нагрузок (}<>, О и соответствующего ему ряда углуб лений долота за один оборот h ф ° ° ° ф

h . Из второго ряда формируется ряд

1 углублений долота за один оборот

h,..., h с шагом Л Ь. Величина 5 h выбирается, исходя из заданной точности о, стабилизации параметров бурения. где hieox- углубление долота за один

1479630 оборот при максимальном значении осевой нагрузки.

Соответственно ряду углублений долота за один оборот h,...,h из ис1 ° ° э ходного ряда значений осевых нагрузок Q Q, формируется новый ряд значений О,,...,Q, каждое значение, ь ° el ю которого соответствует величине h, из ряда Ь,....,Ь,„,. 10

Аналогично зависимостям (10) и (») формируется ряд частот вращения п,...,и,, где пр

m = — " -; п=2 и пав) (12) 15

С принятыми параметрами разбуривают оставшуюся часть данного мошно,о слоя и все последующие мощные слои с близкими значениями удельных энергозатрат на разрушение пород, зафиксированными при бурении передовой скважины, Таким образом, по окончании этой процедуры имеется ряд значений осевых нагрузок Q,...,Q,и ряд частот вращения долота п,,...,п 20

Далее выполняется перебор параметров бурения из принятых значений осевых нагрузок О...,.,Ц,.и частот вращения n ..,и . Поиск оптимальных (. ъ координат процесса разбуривания вы- 25 полняют перебором по программе вариантов сочетаний регулируемых параметров. С каждым выбранным сочетанием параметров разбуривают скважину на глубину бН. Затем вычисляют удельные 3О энергозатраты на разрушение горной породы на каждом таком отрезке.

По окончании перебора вариантов в качестве оптимальных принимаются те, которые обеспечивают минимум удельных 3 энергозатрат. При наличии нескольких пар параметров с примерно равными минимальными удельными энергозатратами (в пределах заданной точности) в качестве оптимальных принимаются пара- 4О метры, обеспечивающие большую производительность, которая определяется по зависимости, аналогичной (1) описания, т.е. v=h n.

Таким образом, определяющим критерием оптимальности при разбуривании мощных слоев скважины является минимум удельных энергозатрат на разрушение горной породы, Максимальная скорость бурения является вспомогательным критерием, В процессе разбуривания однородного слоя периодически контролируют износ режущего инструмента по изменению удельных энергозатрат. Возникновение аварийного износа инструмента обнаруживают при выполнении условия

H a )! (H b 3 (13) Кнтервал бурения 11Н принимается из условия исключения влияния переходных процессов, возникающих в системе: буровой инструмент — забой при изменении режима бурения, на точность вычисления углубки долота за один оборот и принят равным 11Н=

=(2,...,3)h пр, Точность стабилизации контролируемых параметров t, (формула (7) принимается из условия где H® и Нщ ц — удельные энергозатра— ты на краях участка скважины длиной L;

Г,— — постоянная величина, При возникновении условия (13) уменьшают частоту вращения бура. Эта операция учитывает зависимость износа режущего инструмента от скорости резания и абразивности пород. Для каждой горной породы имеется определенная предельная скорость резания, выше которой начинается явление теплового износа", при котором резко увеличиваются удельные энергозатраты на разрушение пород вследствие интенсивного износа рабочего инструмента, Частота снижается на одну ступень п, затем снова проверяется условие (13) возникновения аварийного износа. При этом оптимальный режим бурения нарушается, С этим сниженным значением частоты вращения бура выполняется разбуривание скважины до тех пор, пока не снизятся удельные энергозатраты на разрушение горной породы. После этого параметры бурения изменяют и принимают равными оптимальным, определенным на предварительном этапе.

В процессе разбуривания маломощных слоев удельные энергозатраты на разрушение породы не вычисляются, так как при разрушении режущим инструментом пород разной крепости обнаружение условия (13) (возникновение абразивного износа) затруднительно.

1О

1479630 ((1+g )AJ f

Р, Отсюда (1+52)А (20) (21) df

- g у 1 У (15) (22) О- 4 а (16) 35

50

)7)аХ Д (18) 9

)) X gh + $ („(14) где о и 8„- погрешности датчиков контролируемых параметров и процесса преобразования информации соответственно °

Величина 3 (формула (9)) принимается иэ условия раэбуривания мощ10 ного слоя без корректировок параметров бурения. Для этого необходимо, чтобы шаг квантования крепостей пород df соответствовал зависимости где f=f -f — диапазон изменчивос ())а Х )7) )) ти физико-механических свойств буримых пород (в относитель20 ных единицах).

Буримые породы с крепостью отдельных прослойков от f до f., нэа7)11)Ъ max имное расположение которых заранее неизвестно, заменяются на упорядоченное расположение прослойков с возрастающей крепостью, Границы отдельных слоев определяются при возрастании крепости очередного прослойка в

30 (1+ 3 ) раэ, т. е, крепость каждого последующего слоя определяется зависимостью f, где f; — крепость предыдущего слоя породы.

Формула для f, выраженная через

9 крепость породы первого слоя (или, что то же самое, слоя породы с минимальной крепостью f . =А), примет вид

7)11n

f ((1+31)А), (17) где i — порядковый номер слоя "упорядоченной скважины, Номер слоя породы с наибольшей крепостью f равен числу шагов квантоmax вания крепости породы при ее возра стании от f ° до f с шагом Qf,т.е.

f7)17) )7)О)(Подставив в формулу (17) значение получим 55

))) ах sl f ((1+3 )А) А f (19)

Заменив в формуле (19) величину

f/$f ее значением из (15) получим

Формула (21) позволяет определить границы однородных слоев в зависимости от диапазона изменения крепостей (или другого показателя, характеризующего буримость) пород скважины с заданной точностью (), стабилизации параметрон бурения

Значение 3 зависит от вида материала и типа бурильного инструмента, а также степени абразивности пород.

Его значение устанавливается экспериментально, В качестве нижней границы принимается

|,) 3,.

Величина протяженности маломощного слоя 1 принимается иэ условия о т.е процесс поиска оптимальных параметров разбуривания должен быть завершен на глубине скважины 1 при использовании всех сочетаний осевой нагрузки и частоты вращения.

Характер рассмотренных операций позволяет осуществлять управление процессами бурения и разбуринания скважин с оптимизацией режимов, для чего может использоваться устройство управления, показанное на чертеже, Буровой станок (комбайн) снабжен датчиками 1 и 2 нагрузки привода подачи и вращателя, датчиками 3 и 4 перемещения бура и частоты вращения, датчиком 5 вибраций, Устройство управления содержит блок 6 управления приводом подачи, блок 7 управления приводом вращателя, вычислительнологический блок 8, блок 9 памяти, блоки 10-12 ввода аналоговой информации, два блока 13 и 14 ввода цифровой информации, два блока 15-16 вывода аналоговой информации, пульт

17 управления, блок 18 индикации, блок ввода 19 и вывода 20 дискретных сигналов, компаратор 21 уровня и двухпоэиционные объекты 22 управления.

Датчики 1-5 через преобразователи — устройства 10-14 ввода аналоговой и цифровой информации соединены с шинами данных вычислительно-логического блока 8, к которым также подключены блок 9 памяти, блоки 15 и 16

147 вывода аналоговой информации, соединенные с блоками 6 и 7 управления приводов подачи и вращателя, блоки

19 и 20 ввода и вывода дискретной информации и компаратор 21 уровня.

Блок 19 ввода дискретных сигналов соединен с пультом 17 управления и исполнительными устройствами двухпозиционных объектов 22 управления, выходы которых соединены с блоком 20 вывода дискретных сигналов и блоков

18 индикации, Сигналы с датчиков 1-5 через преобразователи 10-14 — устройства ввода аналоговой и цифровой информации, вводятся на шины данных вычислительно-логического блока 8, на которые также вводится информация от компаратора 21 уровня и через блок

19 ввода дискретных сигналов от пульта 17 управления. От вычислительнологического блока 8 информация через шины данных и блоки 15 и 16 вывода аналоговой информации подается на блоки 6 и 7 управления приводов подачи и вращателя, В блок 9 памяти записывается информация о номинальных данных приводов механизма подачи и вращателя бурового станка (комбайна) в режимах бурения и разбуривания, постоянные коэффициенты, величины уставок ограничений, программа работы механизмов и поиска оптимальных параметров. Ка пульте 17 управления размещены коммутационные элементы управления и выбора режима работы комбайна и блок

18 индикации, который обеспечивает сигнализацию о нормальном и аварийном режимах работы механизмов, Устройство работает следующим образом.

С пульта 17 управления вводится команда выбора режима Бурение в вычислительно-логический блок 8, При этом из блока 9 памяти считывается информация о величинах номинальных данных приводов комбайна, величинах уставок и ограничений для режима бурения и постоянных коэффициентов.

После выполнения подготовительных операций на пульте 17 управления нажимается кнопка "Пуск". Эта команда поступает в вычислительно-логический блок 8, который формирует команду нарастания частоты вращения бура до величины, .равной 0,5„ „. Команда в виде кодовой комбинации подается на блок 16 вывода аналоговых сигналов

12 и с его выхода на блок 7 управления приводом вращателя, Затем вычислительно-логическим блоком 8 формируется команда нарастания осевой нагрузки до величины, равной 0,50„ . Невыполном нение этих команд свидетельствует о возникновении аварийной ситуации,что фиксируется в блоке 18 индикации, При выполнении этих команд производится поиск оптимального значения осевого усилия в следующей последовательности, Информация о поступательном перемещении бура с датчика 3

)б подается на компаратор 21 уровня, уставка срабатывания которого задается равной Ад. При перемещении бура на величину gk соответствующей уставке компаратора 21 уровня A, он

20 формирует сигнал, по которому с блоков 10, 11 и 14 ввода информации подается информация о величинах контролируемых параметров: давления в гидросистеме привода механизма подачи, 25 тока нагрузки привода вращателя и число оборотов бура, Затем вычисляются толщина стружки, крутящий момент и удельные энергозатраты на разрушение горной породы К по формулам

30 (2,4,8), Величины толщины стружки и крутящего момента сравниваются с предельным (или номинальным)значениями, а удельных энергозатрат записываются в блок 9 памяти. При отсутствии ограничений (3) вычислительнологический блок 8 формирует команду увеличения осевой нагрузки на величину 1, которая подается на блок 15 вывода аналоговой информации и с его

40 выхода на блок 6 управления приводом подачи. С этим значением осевой нагрузки скважина бурится на глубину К. Затем вводится информация с датчиков и снова вычисляются значения дб углубления бура на один оборот,, крутящего момента и удельных энергозатрат. Увеличение осевой нагрузки про должается до возникновения одного из ограничений (3). Эта величина нагрузб0 ки является оптимальной по критерию максимальной скорости для конкретных горных пород.

Затем вычислительно-логическим блоком 8 вычисляется величина оптимальной частоты вращения бура и „ по формуле (6) и с учетом ограничения по частоте вращения формируется команда на увеличение частоты вращения до оптимальной, Команда через

14

20 блок 16 вывода аналоговых сигналов подается на блок 7 управления приводом вращателя, llo достижении приводом вращателя оптимальной частоты вращения пробуривается очередной отрезок скважины глубиной Ь Н и проверяется соответствие параметров процесса бурения критерию оптимальности по выполнению условий (7 ), При выполнении этих ус- ° ловий бурение производится с прежними значениями осевой нагрузки и частоты вращения. Если ни одно из условий не выполняется на данном участке скважины, то параметры режима корректируются, причем вначале изменяют (увеличивают или уменьшают) осевую нагрузку, затем по достигнутому значению крутящего момента рассчитывается новое значение оптимальной частоты вращения. Эти операции повторяются через интервал бурения Й H.

По окончании процесса бурения скважины на длину штанги оптимальные параметры режима бурения на последнем участке запоминаются в блоке 9 памяти, После наращивания очередной штанги осевую нагрузку и частоту вращения увеличивают ускоренно до запомненных оптимальных величин, Для этого вычислительно-логический блок

8 формирует команды и выдает их в блоки 6 и 7 управления.

По окончании процесса бурения скважины на всю глубину вычислительно-логическим блоком 8 вычисляются относительные значения удельных энергозатрат соседних участков скважины ,плиной ЬН и устанавливается однородность слоев по выполнению условия (9) и мощность по их протяженности.

Данные о мощности слоев, их протяженности и удельных энергоэатратах (для мощных слоев) заносятся в блок 9 памяти и хранятся до окончания процесса разбуривания скважины, При разбуривании скважины на пульте 17 управления устанавливают ключ выбора режима в положение "Разбуривание . При этом по команде вычислительно-логического блока 8 считывается иэ блока 9 памяти информация о номинальных значениях контролируемых .параметров, уставках и постоянных коэффициентах, характерных для данного режима. Затем вычислительно-логическим блоком 8 анализируется мощ25

55 ность первого слоя, подлежащего разбуриванию. Эта операция выполняется программно, Если слой, маломощный, то для его раэбуривания принимается критерий максимальной скорости", для чего вычислительно-логическим блоком 8 выполняются операции, аналогичные процессу бурения. При этом вычисление и запись удельных энергозатрат не производится.

При мощном слое, подлежащем раэбуриванию, вычислительно-логическим блоком 8 последовательно выполняются три процедуры. Вначале формируется команда на установление начальной частоты вращения, например, 0,5nH,„ и начальной осевой нагрузки Q

Иаи

=0,5(„ „, затем формируются команды нарастания осевой нагрузки на величину AQ, с этим значением бурится скважина на глубину 6Н вводится информация о числе оборотов бура на этом перемещении и вычисляется толщина стружки. Эта операция повторяется до наступления одного из условий (3), при этом записываются в блок 9 памяти значения осевых нагрузок и соответствующих им толщин стружки (углубления бура за один оборот).Из полученного ряда значений осевых нагрузок вычислительно-логическим блоком 8 выбираются значения, соответствующие ряду толщин стружки, например через 0,2h „, Затем выполняется поиск оптимальных координат процесса разбуриваиия. Вычислительно-логическим блоком 8 формируются команды на последовательное достижение координат (осевой нагрузки и частоты вращения) по заданной программе, Значения осевых нагрузок принимаются иэ установленного ряда, частота вращения — иэ второго заданного ряда, например через О,ln„, С каждым выбранным сочетанием параметров бурится отрезок скважины длиной 6 Н, вычисляются и запоминаются удельные энергоэатраты на разрушение горной породы и по окончании перебора принимаются оптимальные параметры в соответствии с принятым критерием.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет строить системы управления буровыми станками (комбайнами) двухстадийного бурения с оптимизацией процессов бурения и разбуривания. При этом при изменении типа режущего инструмента или характеристик приводов достаточно внести изменения в программу, функционирование устройства в целом сохраняется. Использование способа позволяет сократить время поиска оптимальных параметров и уменьшить удельный расход режущего инструмента, Это повышает производительность буровых установок, снижает затраты на проведение выработок.

Техническое решение обеспечива ет сбор информации о свойствах буримых пород в процессе бурения, классификацию пород в зависимости от удельных энергозатрат на разрушение, что позволяет оптимизировать процесс разбуривания скважины по различным кри.териям. В процессе оптимизации разбуривания мощного слоя поиск оптимальных координат производится один раэ и с этими параметрами ведется разбуривание оставшейся части слоя, Это позволяет уменьшить динамические нагрузки в элементах привода за счет сокращения работы в переходных режимах, Формула изобретения

1. Способ управления процессом двухстадийного бурения, включающий измерение осевой нагрузки, частоты вращения и параметра вибраций, задание интервала бурения и граничных значений осевой нагрузки, частоты вращения толщины стружки и параметра вибраций, вычисление толщины стружки на интервале бурения, регулирование осевой нагрузки и частоты вращения в процессе бурения до достижения контролируемыми параметрами граничных значений и классификацию пород одинаковой буримости на мощные и маломощные слои, задания в процес1479630

16 се разбуривания мощного слоя шага измерения толщины стружки и частоты вращения и выбора соответствующего

5 им ряда значений осевой нагрузки и частоты вращения, определение осевой нагрузки и частоты вращения иэ выбранного ряда, обеспечивающих максимальную скорость разбуривания первого и фиксирование их значений для последующего разбуривания мощных однородных слоев, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности за счет выбора оптимальных параметров, измеряют значение крутящего момента, задают граничные значения крутящего момента и номинальное значение мощности привода, в процессе бурения частоту

20 вращения регулируют до достижения приводом вращателя номинальной мощности, на каждом интервале бурения вычисляют удельные энергоэатраты на разрушение, по которым классифициру25 ют горные породы по мощности, причем при разбурнвании маломощного слоя осевую нагрузку регулируют до достижения контролируемыми параметрами граничных значений, а частоту вращения — до достижения приводом вращателя номинальной мощности или граничного значения частоты вращения, при разбуривании мощного слоя осевую нагрузку и частоту вращения опредеЗ5 ляют иэ условия минимума удельных энергозатрат на разрушение породы, 2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в процессе разбуривания мощного слоя периодически

40 определяют относительное изменение удельных энергозатрат gW на разрушение породы, сравнивают с заданным

5W и при h W )bW уменьшают частоту вращения, 1479630

Составитель В.Шилов

Редактор Ю.Середа Техред M.Ходанич Корректор H Король

Подписное

Тираж 515

Заказ 2514/31

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101