Устройство для управления процессом бурения скважин

 

ОЛ ИСААКИЕ

ИЗОБРЕ7ЕЙ ИЯ

Союз Советских

Сощиалйстичюскмх

Республик ii 636379 (61) Дополнитe льное е с ат, сВнд-В;/

2 (51} М. Кл, E 23 В >5)00

122) За я члено 24.05. 76 (2 j. ) 2373033/22-03 прне оедн не и петя яя яв ив,/ э

Государствекиык кпм трт

Соавтор Минкстги СК3 пп делан изобате-.М (2З) Ириорите Г (53) УДК Е)22,24. .08 (one.8) ! (43) Опубликовано 05,3.2.78.Бюллетень Хг 45 ( (45) Дата опубликования описания 06,12.-,g ь и открь т я (72) Автор

А. Б. С=õàро„H3 о 6 pFTi ; le H с

Всесоюэг1ый HA ÷íî» исследовательский институт методики и техники разведки (7}) Заявитель (54) УС РОЙС}.} О (П А ИИ;1 Ii OUECCQM

БУРЕНИЯ СЕВКИН

Изобретение относится к области оптимизации процссса бурения скважин и может быть использовано на буровых станках алмазного бурения.

Известно устройство для управления процессом бурения скважин, содержашее датчик момента, датчик осетой нагрузки и блок деления, вырабатываюший сигнал, пропорциональный отношению сигнала с датчика момента к сигналу с датчика осевой нагрузки (f ).

19

Однако, указанное отношение не учитывает скорости приложения нагрузки, что сушественно влияет на интенсивность износа породораэрушаюшего инструмента.

Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким по технической сушности является устройство для управления процессом бурения скважин (2), содержашее датчики глубины, времени проходки осевой нагрузки, скооости вра2О шенин и механической скорости бурения, блок определения интенсивности износа долота, и блок определения проходки на долото, предназначенное для управления процессом бурения по максимуму проходки на долото.

Известное устройство вырабатывает в процессе бурения сигнал, пропорциональ1ый renè÷èíå проходки на долото для конкретна х в данный момент времени .слоьий бурения беэ учета износа долота на предшествутоших режимах, причем расчет производится, исходя из среднестатистической зависимости конечного значения интенсивности износа долота от параметров режима бурения. В каждый момент времени определяется величина проходки nа долото беэ учета текущей глуби ы проходки, то есть как бы для начального момента бурения. Прирашения этой величины будут функционально зависеть от параметров бурения, влияюших на механическую скорость бурения и интенсивность износа долота, однако p8c÷åòная абсолютная величина проходки в любой момент времени, кроме начального будет отличаться от истинного значения.

636379

Известное устройство гарантирует возможность достижения максимального значения проходки на долото, но не позволяет точно определить ее абсолютную величину, а также величину времени бурения долотом и, следсвательно, не позволяет обеспечить регулирование параметров режима бурения по стоимости метра бурении скважины.

Целью изобретения является обеспече- 1@ ние выбора оптимальных режимных параметров бурения путем прогнозирования величины проходки на долото.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено интегратором, блоком определения относительного износа долота, блоком определения конечного времени бурения долотом, сумматором, блоком сравнения и блоком коррекции, причем интегратор совместно с блоком определения проходки на долото попкгпочеи посредством блока коррекции к выходу блока определения интенсивности износа долота и соединен последовательно с блоком определения относительного износа долота, включенным на один из входов блока определения ресурса проходки на долото, второй вход которого соединен с выходом блока определения прохопки иа полото, а его выход подключен параллельно к патчику механической скорости бурения и встречно с датчиком глубины - к сумматору, подключенному к одному из входов блока определения конечного времени бурения, на другие входы которого включены датчики времени проходки и глубины, а выход соединен с датчиком механической скорости бурения, выход которого подключен к блоку сравнения, связанному с блоком коррекции.

На чертеже представлена.функциональная схема устройства для управления процессом бурения.

Устройотво содержит. датчик 1 механической скорости бурения, датчик 2 осевой. нагрузки,.датчик 3 скорости врагдения, блок 4 определения интенсивности износа долота, блок 5 коррекции, блок 6 определения проходки на долото, инте ратор 7, блок 8 определения относительного износа долота, блок 9 определения ресурса проходки долотом, сумматор 10, датчик 11 глубины проходки, датчик 12 времени проходки, блок 13 определения возможного времени бурения долотом, блок 14 вычисления механической скорости бурения, блок 15 сравнения, измерительные приборы 16, 17, причем датчик 1 механической скорости бурения, подключен к трем блокам: к блоку 4 ollределення интенсивности износа полота, к блоку 6 определения проходки на долото и к блоку 15 сравнения. К блоку 4 подключены датчики 2, 3 осевой нагрузки н скорости вращения соответственно. Выходы блока 4 н блока 15 подключены к блоку 5 коррекции, выход которого подключен к блоку 6 определения проходки на полото и к интегратору 7. Интегратор 7 связан с блоком 8 определения относительного износа долота. Блок 9 определения ресурса проходки долотом связан с блоками 6 и 8. Выход блока

9 подключен к блоку 14 вычисления механической скорости бурения и к сумматору 10. Латчик 11 глубины проходки подключен ко второму входу сумматора

l0 и к блоку 13 определеппя возможного времени бурения долотом, а выход сумматора 10 подсоединен к блоку 13 и к измерительному прибору 17. Йатчик

12 времени проходки подключен к блоку

14 и блоку 13. Выход блока 13 соединен с блоком 14 и измерительным прибором 16, причем выход блока 14 связан со вторым входом блока 15 сравнения.

Устройство для управления процессом бурения скважин работает следующим образом.

:. Сигнал с выхода блока 4 опрепеле.ния интенсивности износа через блок 5 коррекции поступает одновременно в блок

6 определения проходки на долото н на интегратор 7, в который одновременно вводится сигнал, пропорциональный начальной высоте рабочей части долота.

На выходе. интегратора 7 сигнал пропорционален величине текущего износа т де И - начальная высота рабочей части долота;

Д - конечное значение интенсивности износа долота;

4 - текущее время с момента начала работы долота.

С выхода интегратора 7 сигнал поступает в блок 8 определения относительного износа долота, куда одновременно вводится сигнал, пропорциональный началь ной высоте рабочей части долота. F3 блоке

63637 О

Я определяется коэффициент f, учитыеаюший относительный износ долота

Сигналы с выходов блока P. и блока

6 поступают в блок 9 определения ресурса проходки долота, где происходит операция умножения

Регулирование коэффициента передачи, а следовательно и интенсивности износа происходи- до тех пор, пока ошибка О не станет равной нулю. К выходам бпо:;.oâ 10 и 13 подключены измерительные приборы 17 и 16 соответственно. Пери1й измеряет величину проходки на по,.:сто„ второй — величину времени чистого бурения. где ЬН вЂ” ресурс долота, выраженный в погонных метрах бурения; 35

Нр — расчетная величина проходки на долото.

Сигнал с выхода блока 9 одновременно поступает в блок 14 Вычисления меха= нической скорости бурения н в сумма"::=.р у

10, в котором этот сигнал суммцруотся с cHTt 8 датчика 1 1 глубины проходки

Н=лй. Ь, а3 где Н вЂ” величина проходки -!a долото, — глубина проходки.

В блок 13 определения возможного времени бурения долотом одновременно поступают сигналы с сумматора 10, дат- „ чика 11 и датчика 1 времени проходки, где определяется средняя скорость Уср бурения и конечное время Тб бурения долотом.

Сигналы с выхода блока 13 и датчика

Л

12 поступают одновременно в блок 14 вычисления механической скорости бурения, где происходит операция вычитания

{Т у 4 ) и деления Н / = — 1

AP 1 -t где t — текушее время проходки, пр - расчетная величина механической скорости бурения.

Выход блока 14 подключен к блоку

15 сравнения, где вырабатывается сит нал ошибки прогнозирования величин.

H и Тб.

+&=9 -ч пр. мах.

Сигнал, пропорциональный ошибке поступает в блок 5 коррекции, представпяюший собой исполнительный механизм, регулирукхций коэффициент передачи в цепи между блохом 4 и блоками 6, 7.

Причем при 9 > 0 коэффициент передачи увеличивается, при < 0 — уменьшается, а при О =0 остается неизменным.

Использование устройства дпя управления процессом бурения скважин позволит повысить производительность алмазного бурения в среднем на 25% цри одном и том же уровне расхода алмазов за счет объективного выбора и поддержания оптимальных технологических режимов бурения.

Формула изобретения

Устройство для управления процессом бурения скважин, содержашее датчики глубины, времени проходки, осевой нагрузки, скорости врашения и механической скорости бурэния, блок определения интенсивности износа долота и блок определения проходки на долото, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью обеспечения выбора оптимальных режимных параметров бурения путем прогнозирования величины проходки на долото, оно снабжено инте ратором, блоком определения относительного износа долота, блоком определения ресурса проходки на долото, блоком определения конечного времени бурения долотом, сумматором, блоком сравнения и блохом коррекции, причем интегратор совместно с блоком определения проходки на дспото подключен через блок коррекции к выходу блока определения интенсивности износа долота и соединен последовательно с блохом определения относительного износа долота, подключенным к одному из входов блока определения ресурса проходки на долото, другой вход которого соединен с выходом блока определения проходки на долото, а его выход подключен параллельно к датчику механической скорости бурения и встречно с датчиком глубины - к сумматору, подключенному к одному из входов блока определения конечного времени бурения, другие входы которого соединены с датчиками времени проходки и глубины, а выход - с датчиком механической скор<юти бурения, выход которого подключен

63637 О

Составитель P. Гладун

Техред Э. Чужик Корректор И. Гоксич

Редактор Т. Лвдейчик

Заказ 6908/26 Тираж 692 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская на6., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 к блоку сравнения, связанному с блоком корре кпии.

Источники ннформапни, принятые во внимание при акспертнзе:

1 Авторское свидетельств() П С-(Nq 30256, кл. Е 2 1 С 1/02 196

2. Авторское свидетельство СССР

% 533722, кл. E 21 В 45/00, i 972,