Способ бурения скважин
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862453/03 (22) 22.08.90 (46) 23.01.93. Бюл. ¹ 3 (71) Горный филиал Всесоюзного института огнеупоров (72) А.Э,Рошас и Н.З.Гармаш (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 1640401, кл, E 21 С 1/00, 1989. (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Использование: изобретение относится к буровой технике, применяемой для бурения взрывных скважин на открытых горных работах, и может быть использовано при бурении геологоразведочных и эксплуатационных скважин на нефть, газ, воду. Сущность изобретения: к непрерывно враИзобретение относится к горной промышленности для бурения взрывных скважин на открытых горных работах и является усовершенствованием известного способа, описанного в а.с. ¹ 1640401, Известен способ бурения скважин, при котором помимо основных технологических операций, периодической подачи долота на забой скважины и согласованного с подачей осевого вращения долота, — дополнительно прикладывают знакопеременный вращающий момент. Известный способ позволяет повысить эффективность бурения за счет дополнительной операции приложения к долоту вынужденного знакопеременного крутящего момента, однако такая операция имеет и отрицательные последствия — в результате вынужденного скручивания долота и бурового става, к которому крепится долото, возникают гистерезисные потери энергии и,. Ж„„1789636 А1 щающемуся долоту вместе с буровым ставом прикладывают вынужденные знакопеременные крутильные колебания, согласованные по частоте и фазе колебаний со свободными собственными крутильными колебаниями долота с буровым ставом, Приложение вынужденных знакопеременных крутильных колебаний, согласованных со свободными собственными крутильными колебаниями долота с буровым ставом, позволяет снизить внутреннее вязкое трение в конструкционном материале бурового оборудования, уменьшить гистерезисные потери энергии и усталостные явления, что способствует продлению сроков службы оборудования. 2 ил, усталостные явления в конструкционном материале долота и бурового става, что приводит к сокращению сроков службы бурового оборудования. Цель изобретения — повышение эффективности бурения скважин. Цель достигается тем, что вынужденные знакопеременные крутильн ые колебания долота с буровым ставом согласовывают по частоте и фазе со свободными собственными колебаниями долота с буровым ставом. На фиг,1 показано устройство для бурения скважин, которое содержит двигатель 1 вращателя, редуктор 2, буровой став 3, гидродомкраты 4 подачи, преобразователь 5 непрерывной подачи в регулярно периодическую, зажимной патрон 6, долото 7, На фиг.2 изображена блок-схема устройства управления режимами бурения, которая содержит регулятор 8 согласования 1789636 50 осевого вращения системы долото-буровой став с периодической подачей ее на забой, регулятор 9 согласования вынужденных знакопеременных крутильных колебаний системы с собственными свободными крутильными колебаниями этой системы, регулятор 10 усилия подачи, регулятор 11 скорости вращения, входы которых соединены уурез блоки 12 и 13 граничных значений с выходами экстремального регулятора 14, предназначенного подбирать значения усилия подачи и скорости вращения, блок 15 сравнения, блок 16 резонансной частоты, блок 17 суммирования, преобразователи 18 и 19 угла поворота, серводвигатели 20 и 21, анализ 22 спектра частот, экстремальный регулятор 23 датчиков нагрузок 24 и глубины скважины 25, Способ бурения осуществляется следующим образом. При включении двигателя 1 вращателя через редуктор 2 буровой став 3 через зажимной патрон 6 начинает вращение, которое передается долоту 7. При взаимодействии долота 7 с разрушаемой средой на нем возникают стохастические нагрузки, которые воспринимаются датчиком 24 нагрузок и подаются на вход анализатора 22 спектра частот, построенного на двойных Т-образных фильтрах, Выходное напряжение анализатора 22 спектра подается на экстремальный регулятор 23, который с помощью серводвигателей 20 и 21 подбирает такой Т-образный фильтр анализатора спектра, при котором выходное напряжение последнего будет максимальФормула изобретения Способ бурения скважин, согласно которому осуществляют осевое вращение долота и бурового става, обеспечивают периодическую подачу долота на забой с приложением к последнему и буровому ставу вынужденных знакопеременных крутильных колебаний, измеряют и регулируют 35 ным, С помощью потенциометрических преобразователей 18 и 19 и блока 17 суммирования на выходе последнего получаем электрический сигнал. Далее этот сигнал сравнивается в блоке 15 с сигналом, пропорциональным резонансной частоте, полученной на выходе блока 16. Сигнал, пропорциональный рассогласованию, поступает на вход экстремального регулятора 14, который при помощи регуляторов усилия подачи 10 и скорости вращения 11 подбирает такое соотношение, что не уходит от резонансной частоты, Регулятором 8 согласовываются осевое вращение долота и става с периодической подачей на забой таким образом, чтобы за время периода одного шага периодической подачи осуществлялось целое число периодов осевых вращений долота. Регулятором 9 согласовывают вынужденные знакопеременные крутильные колебания, подводимые к системе долото-буровой став, с собственными свободными крутильными колебаниями этой системы, При несовпадении вынужденных собственных колебаний в конструкционном материале долота и бурового става возникает внутреннее трение, сопровождаемое гистерезисными потерями энергии и усталостными явлениями, приводящими к сокращению сроков службы бурового оборудования. Согласование вынужденных знакопеременных крутильных колебаний со свободными собственными крутильными колебаниями долота вместе со ставом приводит к снижению внутреннего трения, гистерезисных потерь и повышению сроков службы оборудования. скорости вращения долота и бурового става, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения, вынужденные знакопеременные крутильные колебания долота с буровым ставом согласовывают по частоте и фазе со свободными собственными колебаниями долота с буровым ставом, 1789636 Жгс Составитель А. Рошас Техред М.Моргентал Корректор С. Пекарь Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 333 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
