Система управления процессом бурения

 

О П И С А Н Й Е (1 ) тяф ф

Союз Советских

Социалистических

Республик изоьгет цдд

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.11.78 (21) 2682562/22-03

i 5 ) Ч К a. Е 21 В 45/00 с присоединением заявки-Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Пряоритет— (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень ЛЪ 28 (45) Дата опубликования описания 07.09.80 (53) УДК 621.316.7:

:622.24.08 (088.8) (72) Авторы изоб р етен и я

В. П. Миронов, Э. Л. Рожанский и С. В. Тихомиров (71) Заявитель

Куйбышевский политехнический, институт им. В. В.,Куйбышева (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ БУРЕНИЯ

Изобретение относится |к области контроля и управления процессом бурения н ефтяных и газовых скважин и может быть использовано для оптимизации процесса буревия как в реальном масштабе време ни, так и при его проектировании.

Известно устройство управления процессом бурения, содержащее блоки измерений приращений по двум параметрам, делитель, блок скользящего усреднения, умножитель (1).

Однако использование такопо устройства не дает достаточного эффекта из-за наличия тесной взаимосвязи основных технологических процессов на буровой, требуюш их комплексного подхода для целей оптимизации и планирования процесса бурения.

Известно также устройство для контроля:и управления процессом бурения, содержащее датчики веса буранового инструмента и проходки, блоии измерения механической скоростями и осевой нагрузки, блок анализатора рейсовой скорости, блок поиска эффективной осевой нагрузки, табло индикации (2).

Недостатком его является, во-первых, то, что для нахождения эффективной осевой нагрузки требуется специальная операция по ее поиску, занимающая значительное время и часто повторяющаяся. Вовторых, момент подъема долота находится по критершо равенства отношения рейсовой скорости к текущей механической скорости, заданной установке, что не позволяет достоверно оценить степень износа долота вследствие случайного характера изменения механической скорости в процессе бурения.

В-третьих, устройство не имеет возможноспи регистрировать основные технологиче10 ские параметры в форме, удобной для дальнейшей обработии с ц елью планирования технико-экономических показателей.

Целью изобретения является повышение точности измерения параметров.

Поставленная цель достигается тем, что система снабжена бло ком памяти, преобразователями аналог-код и код-аналог, при этом выход преобразователя аналог-к од подключен к одному из входов делителя, к

20 второму входу которого подключен один из выходов устройства для управления процес сом бурения, два других выхода которого подключены к двум входам устройства для регистрации информации, а третий вход

25 устройства для регистрации информации подключен к одному их выходов автомалического регулятора подачи долота, вход которого подключен к выходу делителя через последовательно соединенные блок скользящего усреднения, умножитель, блок

751974 памяти, преобразователь код-аналог, а другой выход автоматического регулятора подачи долота подключен !к входу преобразователя аналог-код.

На чертеже представлена блок-схема изобретения.

В состав системы входят устройство 1 для управления процессом бурения, автоматический регулятор 2 подачи долота, устройство 8 для регистрации информации, преобразователь 4 аналог-код, делитель 5, блок б скользящего усреднения, умножитель

7, блок 8 памяти, преобразователь 9 коданалог.

На вход устройства 1 для управления процессом бурения поступают сигналы с датчика проходк!и. B устройстве 1 происход!ит измерение механической скорости бурения, значеш!я которой поступают на устройство 8 для регистрации !информации и измерения приращений м ехавической скорости hV, которые поступают в делитель 5. Кроме того, устройство 1 определяет момент подъема долота в связи с его износом, инфор мация о котором тоже поступает в устройство 8 регистрации информации. На один из входов автомат!ического регулятора 2 подачи долота поступают сигналы с датчика веса бурового инструмента, на другой вручную подается анало говая величина, соответствующая проектн!ой осевой нагрузке для данного интервала бурения На этот же вход поступает дополнительное значение приращения осевой нагруз ки ЬРд, формирующееся в блоках

5 — 8 !и необходимое для получения такого значения осевой нагрузки, которое наиболее эффективно для текущих условий бурения. С этой целью с выхода автомати чесиого регулятора 2 на вход преобразовагеля 4 аналог-код поступает сигнал, пропорциональный разности между текущи м значением осевой нагрузки !и заданным.

Затем это приращение осевой нагрузки hP поступает в делитель 5, где происходит выаР числение отношения, -, которое затем

Ь1 а поступает в блок скользящего усредения, Рг — ы+) где формируется величина щ Vi — т-.-/ где i = 1,2... и — ч!исло точек измврений; т — заданное число, определяющее длину интервала усреднения. Затем эта величина умножается в умножителе 7 на текущее значение приращения механической скорости hVi, в результате чего формируется величина добавочного приращения осевой нагрузки ЬРц, поступающего зате!м в блок 8 памяти, в котором оно хранится до изменения условий бурения и нахождения нового значения hPg. С выхода преобразователя 9 код-аналог это значение в аналоговой форме поступает на вход автомат !чсского регулятора 2, с другого выхода которого на устройство 8 регистрации информации поступает текущее значение осевой нагрузки.

Данная система управления процессом бурения обладает значительными преимуществами.

Нахождени е эффективной осевой нагрузки ведется непрерывно, основываясь на характере изменения са мого процесса бурения. Это позволяет исключить непроизводительную операцию по ве поиску, на ко торую затрачивается 3 — б мин времени механического бурения и которая может повторяться десятин раз за одно долбление. В результате снижается время строительства скважины, а также расход энергии и реагентов. Автоматический регулятор подачи долота поддерживает не заданную заранее осевую нагрузку, а наиболее эффет!ивную в данный м омент времени, что существенно увеличивает скорость механи ческого бурения. Достоверно определяет: момент подьема долота в связи с его изНосоМ в условиях случайного изменения свойств породы и режима бурения. Это позволяет снизить затраты на метр проходки и избежать аварийные ситуации и; за передержки долота на забое Кроме того, появляется возможность регистрации основных технолопических параметров в форме, удобной для дальнейшей статистической обработки в целях планирования основных технико-экономических показателей для других .интервалов бурения и других скважин.

Система управления процессом бурения, включающая авто!матический регулятор подачи долота, устройство для управления процессом бурения, устройство для регистрации информаций, делителя, бл!ока скользящего усреднения, умножителя, о тл ич а ю щ а яся тем, что, с целью повышен!ия точности измерения параметров, она снабжена блоком памят!и, преобразователями аналог-код и код-аналог, при этом выход преобразователя аналог-код подключен к одному из входов делителя, к второму входу которопо подключен один из вы ходов устройства для управления процессо!м бурения, два других выхода которого подключены к двум входам устройства для регистрации информации, а третий вход устройства для регистрации информации подключен к одному из выходов автомаческого регулятора подачи долота, вход которого подключен к выходу делителя че-рез последовательно соединенные блок скользящего усреднения, умножитель, блок

6

Формула изобретения

751974

Составитель Г. Данилова

Техред В. Серякова

Редактор Д. Павлова

Корректор С. Файн

Заказ 979/1073 Изд. № 407 Тираж 626 Подписное

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

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент> памяти, преобразователь код-аналог, а другой выход автоматического регулятора подачи долота подключен к входу преобразователя аналог-код„ !

Источники информации, принятые во внимавие при экспертизе:

1. Пухова Г. E., Хатнашвили Ц. С. Локальные математические модели систем управления. Киев, «Наукова думка», 1971, с. 118 — 121.

2. Авторское свидетельство СССР № 248591, кл. Е 21 В 41/00, 13.01.70.