Устройство для управления процессом бурения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 03. 05 ° 72 (21) 1779660/22-03 с присоелинением заявки ¹ (23) Приоритет (5I)M. Кл.

Е 21 В 45/00

Гаеударстесниый комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано15 ° 11. 82. Бюллетень № 42 (5д) УДК 22.24 (088. 8) Дата опубликования описания 15.11.82 (72) Авторы изобретения

А. А. Иуковский и В. Д. Буткин

Научно-исследовательский и проектно-кон трукторский институт по добыче полезных ископаемых открИтом"опас,Яом

Министерства угольной промышленности СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ БУРЕНИЯ

Изобретение относится к оптимальному управлению процессом вращательного бурения скважин шарошечными, режущими и комбинированными буровыми долотами при автоматизации буровых станков, преимущественно на открытых горных разработках.

Известны устройства для оптимального управления процессом вращательного бурения, основанные на регулировании параметров в зависимости от переменных условий проходки сква C1 7.

Наиболее близко к изобретению устройство для управления процессом бурения, содержащее датчик скорости бурения, датчик скорости вращения долота, датчик осевой нагрузки, регуляторы осевой нагрузки и скорости вращения долота и блок произведений текущих значений скорости вращения на осевую нагрузку $2).

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает выбора оптимальных параметров при изменении условий бурения.

Цель изобретения - обеспечение выбора оптимальных параметров при изменении условий бурения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком вычисления текущего и заданного значений углубления долота за один оборот вращения и блоком заданного значения произведения скорости вращения на осевую нагрузку, причем выходы блоков вычисления текущего и заданного значений углубления долота подключены через первый элемент сравнения к регулятору скорости вращения, а выходы блоков заданного и

20 текущего значения произведения нагрузки на число оборотов подключены через второй элемент сравнения к регулятору осевой нагрузки.

) ° 97380

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 скорости бурения, датчик 2 скорости вращения, датчик 3 осевой нагрузки, регулятор 4 осевой нагрузки и регулятор 5 скорости вращения долота, блок б произведения текущих значений скорости вращения на осевую нагрузку.

Устройство снабжено блоком 7 вычисления текущего и заданного значений углубления долота за один оборот и блоком 8 заданного значения произведения скорости вращения на осевую нагрузку.

Выходы блоков вычисления текущего и заданного значений углубления долота подключены через первый элемент сравнения 9 к регулятору 5 скорости вращения, а выходы блоков заданного и текущего значений произведения нагрузки на число оборотов подключены через второй элемент 10 сравнения к регулятору осевой нагрузки.

На чертеже также показан буровой станок 11 и приняты следующие обозначения:Я2о- отношение показателя 30 бурения к углублению долота за один оборот вращения; 1(— коэффициент вычисления; n — скорость вращения долота; P — осевая нагрузка; V -скорость бурения.

При работе бурового станка 11 дей— ствительные значения скорости бурения V, скорости вращения и и осевой нагрузки P подаются на вход блока

8 вычисления, куда вводятся так>ке вспомогательные величины, необходимые для вычисления оптимальных значений углубления Е и показателя бурения Р,. Одновременно производится вычисление текущих значений величин

Z и Р>, наблюдающихся при бурении в данный момент времени. Полученные величины сравниваются, соответственно в элементах 9 и 10 сравнения с оптимальнь>ми их значениями. Разница

5К и bZ подается, соответственно, 50 на входи регуляторов 4 нагрузки и скорости вращения 6, на выходе которых вырабатываются сигналы Vp и V>, служащие для регулирования параметров режима Р и и. Вычислительным устройством непрерывно вычисляются также сигналы ограничения n ä и Р„>„»„ которые поступают на регуляторы 4 и 5.

9 4

После автоматической регулировки параметров P и и буровой станок работает без изменения режима до тех пор, пока не изменяются свойства породы. При изменении свойств породы изменяется значение параметра Z, что приводит к появлению разницы на выходе элемента 9 сравнения. Регулятор

5 скорости вращения производит регули= рование параметра и, что ведет к изменению соотношения Р и регулированию осевой нагрузки Р. Процесс регулирования заканчивается, когда дЕ и Ь К становятся равными нулю. При нейрерывном изменении свойств породы устройство работает в непрерывном режиме регулирования скорости вращения » и осевой нагрузки P.

Формула изобретения

Устройство для управления процессом бурения, содержащее датчик скорости бурения, датчик скорости вращения долота, датчик осевой нагрузки, регуляторы осевой нагрузки и скорости вращенйя долота и блок произведений текущих значений скорости вращения на осевую нагрузку, о т л и, ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения выбора оптимальных параметров при изменении условий бурения, оно снабжено блоком вычисления текущего и заданного значений углубления долота за один оборот и блоком заданного значения произведения скорости вращения на осевую нагрузку, причем выходы блоков вычисления текущего и заданного значений углубления долота подключены через первый элемент сравнения к регулятору скорости вращения, а выходы блоков за" данного и текущего значений произведения нагрузки на число оборотов подключены через второй элемент сравнения к регулятору осевой нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ушаков В. Б. и др. Автоматическое управление режимами бурения на шарошечных буровых станках. Труды института Гипроникель, вып. 43, Л., 19б9.

2. Цыганков В. А, Адаптивная система управления процессом бурения с комбинированным управлением. Известия ВУЗов, серия "Приборостроение", 1971, Р1 4, с. 5 (прототип) .

973809

Составитель Н. Туленинов

Редактор Н.швыдкая Техред А, Ач Корректор С.Шекмар

Заказ 8644/39 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4