Устройство автоматического регулирования режимов бурения скважин

 

ОПИСАНИЕ

I i! 75I973

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (01) Доно;! н! !1 ельнос к 3::т. СВII:1,-II) (22) Заявлено 11.04.78 (21) 2603712122-03! ((51) 11.Кл.а Е 21 В 45/00

1 с присос:1инснпем заявки (23) Приоритет— (43) От «10 иког>а но 30.07.80. Б10л 10 TcHb М 28 (45) Дата o1убликовапзя описания 30.07.80

Государственный комитет ссср ло делам изобретений н открытий (53) УДК 622.24.08 (088.8) (72) Авторы изобретения

И, Ф. Чемерис и O. И. Соколовский (71) Заявитель Специальное конструкторско-технологическое бюро института геотехнической механики AH Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО

АВТОМАТИЧЕСКО! О РЕГУЛИРОВАНИЯ

РЕЖИМОВ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относитая к горному делу, в частности к усгройстваM для а!втомати«!еского регулирования реж!и«мов бурения взpbl!BHblx Ок!важин шарошеч!ными,станками на опк!рытых горных работах. 5

Из!всстно устройст!во, содержащее датчик вис!ра!ции, датчик механичеокой скорости бурения, датчик тока, элементы сра!в!неиия, ре«пуляторы скорости вращения долота и осевой нагрузки с исполнительны«мп блоками, блоки !преобразования и усиления, экстремальный регулятор, логические элементы И и НЕ, п!ричем !выход датчи!ка мсханической скорости бурения соединен с входом экстре«мальнс!го !регулятсра, выход которого соединен с входом одного из благо!в преобразсвания и усиления, один из

ВЫХОДО!В Ii

НИЯ И УСИЛОНИЯ СОЕДИ НЕН С ОДПИМ ИЗ ВХОДО«В логического элемента И, выход котор01 0 соединен с входом иополнителыного олока регулятора осевой,на1!рузки, п!ри этом HTO,рой вход логического элемента И через логичеокий элемент НЕ и элемент сра!3!1сния соод!инеи с !выходом блока дат«!!1ксв вибра-!

1ин, Kоторый соед1!!«!ен черcз Э.>сменT ср3в— меняя с входом иополнительного блока регулятора осевой нагрузки 11).

Однако это устро!1ст!во сбладает сущсствеHHhlм !!едостатком, за!ключающимся в том, что лри отсутспвии,по!вышенных в:1граций уста1навли вавмы!1 .режим бурения с

МаКСИМ .ЛЬНЫМП;1О TCXHII! !СОКИМ ВОЗМОЯ ЧОСт1! м ст!!!I ка «! ар 3 ме Tp3 MII — ско!рость!О зp 3щения долота и осевой нагрузкой на долото — не я!вляст: я сптпмальным. Прн этом может произойти потеря устойч1твости става .! воз!н1и нуть повышенные вибрации.

Целью изобретения я!вляется,поз! !и!е !:Iå эффективности бурения за счет поддер: 3ния максимального значения механическойй скорости бурения пр.! всех режи: ах р а б о ты станко!в.

Это достигается тем, что устройство автомати чсокого регули!рс ван!п«1 режимов буClI3áH CH0 датч !<3 %1 H

„!ости бурнмой породы и скорости врап1ечпч бурово"o става, вторым логическим элеменТоМ И и формирователем экстремума, зыход которого под!ключен к экстремаль: ому регулятору, вход — — к !выходу второго 10гического элемента И, входы которого оег1!инены с !вы."Ода!ми дат«!и!к«1 мех3!!lичccхой скорости и датчика скорости. вращения бурового става и логического элемента НЕ, а выход датчика крепости буримой гпороды !подключсн к одному пз входов первого логического элемента И.

751973

На чертеже лред стafBëåíà ф1ун кциснальная cxGMB yстройст ва автоматического регулирования режи vloB бурения скважин.

Устройство содержит датчик 1;механической а1<арссти бурения, экспремальный регулятор 2, блок п реобразования и усиления 8, ис полнительный блок 4, 1регулятор скорости вращения;долота 5, двигатель вращателя б, датч и к тс ка 7, элемент сра внения

8, блок преобразс вания и усиления 9, логи«еский элемент И I10, иаполнительный блок

11, регулятор осевой;на.-рузки 12, логичес,кий элемент НЕ 18, элемент сравнения 14, блок датчиков вибрации 15, буровой ста,HolK 1б, за бой аиважины 17, датчик ско1рости вращения бурового cTBIBB 18, датчик крепост11 буримой породы,19, логический элемент И 20, фор миро ватель экстремума 21.

Устройство работает сладу1сщпм образам.

ПОСЛЕ ПУСКа,иавГИНавт ОДНОВРЕМЕННО п1вели гнваться о=евая нагрузка и скорость враптения долота. Механическая скорость оурения измеряется датчиком 1, и электрический сигнал,,пропорциональный ей, подается на вхс1д экстремального регулятора 2.

Последний через !QJloiK преобразования и усиления 8 воздействует на иаполнительный бл0!I< 4, выходи оЙ IcHII H3 Jl I

i#oil

И 10, так как на обоих его!Bxo33x сигнал

1прис1утспэует. Этот сигнал воздействует чс.рез исполнительный блок lf1 на регулятор

12, чем и обеапе«1и вается увеличение осевой на гр1уз(ки. Причем последняя репулируется врслор ционалыно крепости буримой породы

lIIo .сигналу от датчика:крегпости 19. Как только IIQH!BHтся вибра,ция, амплитуда которой превышает допустимый уровень, на выходе эламента 14 появится сигнал, кото1рый, с одной стороны, через лопические элементы НЕ!18 и И 10 заблокирует увеличе ние осевой нагрузки, котороc происходило

1по cH!I;HBJI!y от дат чика,кре1по1сти 19, с другой стороны, будет IBоздей спв овать через Hcillo;I нительный блок И на,регулятор 12 так, что осе1вая на грузика 1будет уменьшаться.

1Когда амплитуда вибра ций уменьшится до дапуспимого уро вня, уменьшение осевой нагрузки прекратится и начнет происходить ее увеличение |по сигналу от датчи ка крепости 19. Как толыко виб ра1ции снова превьисят дояустимый уровень, по сигналу от блс|ка датчигков вл брации 15 заблвкируется увеличение осевой нагрузки и начнется ее уменьшение аналогично описанному выше.

В течение всего описанного п роцесса скорссть вращения долота х1величи валась, следс зательно, увеличивалась механическая

5 !

О !

65 сксрость буре1ния, ре1истрируемая датчи,ком 1. Однако из-,за экстремального характера за ви аи мости механической скорости бурения от акорости вращения долота 11ри заданном уровне вибрации на станке, начиная с накото рого значения скорости вращен ия долота, механичес!<ая скорость бх рения начнет уменьшаться, и эк=тремальный репулятор 2 подаст команду на реверсирс вание исполнительного блока 4, который начнет,воздейство вать на регулятср скорости яращения долота 5, двигатель вращателя б, и последний уменьшает скорость вращения. Таким образом, в устройстве продолжается процесc изменения ссе вой1,нагрузки и скорости вращения долота, причем скорость вращения уме ibiliBpTcH. П рп этом механическая скорость бурения начинает сноIBB увеличи ваться.,Пс сле достижения максимума,,начиная с некоторого значения .скорости вра|цения долота, механическая скорость бурения начинает уменьшаться, и экстремальный регулятор 2 подает команду на ре версирование,исполнительного блока 4 регулятора 5. Таким образом, в устройстве установятся автоколебания,механической скорссти бурения около максимума, 11ричем их ам плитуда зависит от .характеристи к экстремального регулятора. Защита от перегр узок д ви гателя вращателя обеспечивается датчиком така 7, воздействующим через элемент сравнения 8, блок преобразования и усиления 9 па регулятор скорссти вращения долота 5.

Если вибрация отсутствует, то регулирование осевой нагрузки и с корссти вращения долота на оптимальное .значение механической скорости бурения происходит слсдующ11м образом.

Когда вибрагция не превышает допустимый урс вень, на выходе логического элемента НЕ 18 сигнал есть, следовательно, есть он и на выходе логического эламанта И 10,,Iiocl

2 нельзя, так ка к при отсутствии по вышенных вибраций экстремальная зависимость между механической ci

Формула изобретения

Составитель В. Гладун

Техред В Серяиоза

Корректор С. Файн

Редактор Д. Павлова

Ззк-:ç 842/1012 Изд. № 369 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фнл. пред. «Патент» ющик зависимости, по которым функционирует формирователь экстремума 2/. ,Применение устройства позволяет повысить п роизводительнссть буровык агрегатов на 5 i10% при снижении себестоимости бурения на 5 — 7%.

Устройспво а втоматическюго регулирования реж имс в бурения оиважин, включающее датчики вибрации, механической скорости и така, элементы сравнения, регуляторы скорости вращения долота и осевой нащрузки с исполнительными блоками, экстремальный регулятс1р, блоки преобразования и усиления, логические элементы И и

НЕ, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективноспи бурения за счет поддержания максимального значения механической tcRopocTllr бурения при всеx рекимак работы, оно снабжено датчиками кре пости бурююй породы и скорости вращения

5 буврового става, вторым логическим элементом И и формиро вателем экстремума, выдод которого подключен к экстремальному регулятору, в од — к вы оду второго лоп1ческого элемента И, в оды которого соедпне10 ны с выкадами датчика,меканическоii ско,рости вращения бурового става и элемента

BE, а вы од датчика к репости бурпмой по-. рады подключен к одному из вкодов первого логического элемента И.

Источник информации, п ринятьш во анимание при экспсртизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 607003,,кл. E 21 В 45/00, 1976.