Устройство для контроля износа долота

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.10.78 (21) 2682566, 22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) N Кл з

Е 21В 45/00

Государственный комитет

СССР (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (53) УДК 622.24 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения

В. П. Миронов, Э. Л. Рожанский и С. В. Тихомиров (71) Заявитель Куйбышевский политехнический институт им. В. В, Куйбышева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА ДОЛОТА

Изобретение относится к области контроля и управления процессом турбинного бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для определения износа породоразрушающего инструмента.

Известно устройство, позволяющее. определить износ долота и момент окончания бурения, содержащее датчик проходки, блок измерения механической скорости, анализатор рейсовой скорости, выполненный как аналоговое счетно-решающее устройство, табло индикации (1).

Известно также устройство для управления процессом бурения, содержащее блок измерения текущей механической скорости, три блока сравнения, блок измерения приращения механической скорости, интегратор, делитель, логический блок и табло индикации, причем один из выходов блока измерения текущей механической скорости подключен через последовательно соединенные первый блок сравнения, логический блок к табло индикации, а другой выход подключен ко входу интегратора через последовательно соединенные блок измерения приращения механической скорости и второй блок сравнения (2).

К недостаткам указанного устройства относится то, что оно эффективно работает только до той гаммы долот, у которой вооружение изнашивается равномерно. Однако в последнее время появилось большое количество шарочешных долот с твердосплавными зубьями, у которых износ зубьев близок по характеру к износу опоры и представляет собой комбинацию быстропротекающего нестацион ар ного процесса нормальной работы долота. В этих условиях сумма последовательных приращений механической скорости обладает большой инерционностью и не всегда позволяет выявить переход от нормальной работы к разрушению, что может повлечь за собой аварийный режим.

Целью настоящего изобоетеиия является повышение достоверности определения начала интенсивного разрушения долота за счет устранения указанных недостатков.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено анализатором изменения механической скорости, вход которого подключен к выходу блока измерения текущей механической скорости, а выход подключен к одному из входов делителя, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а вход делителя подключен через третий блок сравнения ко входу логического блока.

На чертеже представлена блок-схема уступ ройства.

768947

Устройство содержит блок 1 измерения текущей механической скорости, первый блок сравнения 2, логический блок 3, табло

4 индикации, блок 5 измерения приращения механической скорости, второй блок 6 срав- нения, интегратор 7, делитель 8, третий блок 9 сравнения, блок 10 анализатор изменения механической скорости.

На вход 1 измерения текущей механической скорости поступают импульсы проходки. С его выхода значения механической скорости поступают на блок 2 сравнения, в блок 5 измерения приращений механической скорости и в блок 10 адаптации. Если механическая скорость меньше некоторого порогового значения, то с выхода блока 2 сравнения на табло 4 индикации через логический блок 3 поступает сигнал о прекращении бурения. В блоке 10 анализатора изменения механической скорости на основе анализа процесса изменения механической скорости вычисляется оптимальное число шагов усреднения и, которое подается на вход делителя 8. В блоке 5 вычисляются приращения механической скорости и поступают затем на вход блока 6 сравнения, где они сравниваются с пороговой уставкой, позволяющей выявить и исключить приращения, обусловленные изменением породы или режима бурения. Остальные приращения с ее выхода поступают в интегратор 7, где суммируются и-значений приращений механической скорости, После того, как эта сумма наберется, она поступает в делитель 8, а интегратор обнуляется и подготавливается к новому циклу набора суммы. В делителе 8 происходит деление этой суммы на число и, полученное значение поступает на блок 9 сравнения, где сравнивается с некоторым пороговым значением. Если оно превышает,его, то с выхода блока 9 сравнения через логический блок 3, на табло 4 индикации поступает сигнал об окончании бурения.

Предлагаемое устройство позволяет более точно определить начало интенсивного износа долота с твердосплавными зубьями, особенно в условиях частой смены пород и больших изменений скорости бурения за долбление, что особенно характерно для условий бурения в Западной Сибири.

Указанные преимущества объясняются следующим, Характер работы долот с твердосплавными зубьями можно представить в виде двух последовательных стадий. В первой, занимающей основное время работы долота, оно медленно незначительно изнашивается, а во второй, которая по статическим данным занимает по времени 15 — 50 минут, происхо5

60 дит интенсивное разрушение долота. Анализ работы алгоритма прототипа пр статистическим данным показал, что сумма приращений механической скорости не всегда успевает выявить это изменение режима работы долота, что чревато возникновением аварийной ситуации.

Теоретические исследования показывают, что более чувствительным методом выявления такого рода изменений случайных режимов процессов является нахождение текущего математического ожидания по и-значениям приращений механической скорости.

Оптимальное значение числа и будет различным для разных участков процесса бурения. Для его нахождения используется блок адаптации, который, анализируя динамику изменения процесса бурения по измеряемому параметру (механической скорости) определяет длительность участка усреднения и оптимальное число и. Это позволяет с большей точностью находить начало интенсивного разрушения долота и тем самым избежать аварийных ситуаций из-за переработки долота на забое.

Формула изобретения

Устройство для контроля износа долота, содержащее блок измерения текущей механической скорости, три блока сравнения, блок измерения приращения механической скорости, интегратор, делитель, логический блок и табло индикации, причем один из выходов блока измерения текущей механической скорости подключен через последовательно соединенные первый блок сравнения и логический блок к табло индикации, а другой выход подключен ко входу интегратора через прследовательно соединенные блок измерения приращения механической скорости и второй блок сравнения, о т л ич а ю щ ее с я тем, что, с целью повышен@я, достоверности определения начала интенсивного разрушения долота, оно снабжено анализатором изменения механической скорости, вход которого подключен к выходу блока измерения текущей механической скорости, а выход подключен к одному из входов делителя, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а, выход делителя подключен через третий блок сравнения ко входу логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

2. Авторское свидетельство СССР № 616396, Е 21В 45/00, 12.07.78.

768947

Редактор T. Авдейчик

Корректор О. Гусева

Заказ 2274/11 Изд. М 508 Тираж 626 Подписное

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

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Г. Данилова

Техред А. Камышникова

- (Ф )