Устройство для контроля износа долота

,/ РОЛЯ Иик вителю,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1( 21 ) 3339182/22-03(72) В,А.Бражников и В.Л.Воронель (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб (53) 622,23.082(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СС 9 768947, кл, Е 21 В 45/00, 1978.2, Авторское свидетельство СССР Р 301431, кл, Е 21 В 45/00, 1969 (прототип).(54)(57) УСТРОЯСТВО для КОНТ НОСА ДОЛОТА, включающее датч браций, подключенный к усили и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с тем, что, с целью повышения точнос ти контроля, в него введены суепатор, пороговый блок, формирователь йъ каналов, содержащих узкополосный Фильтр, детектор, интегратор,блок сравнения, накопитель и блоккоэффициентов, причем выход усилителя подключен к входам узкополосных фильтров, выходы которых подключены к входам детекторов, выходыкоторых подсоединены к интеграторами первым входам блоков сравнения,вторые входы которых подключены квыходу интеграторов, а выходы кпервым входам накопителей, выходыкоторых подключены к входам блоковкоэФФициентов, а вторые входы к выходу Формирователя, подсоединенного к входу индикатора, подключенного к выходу порогового блока, входкоторого подключен к выходу сумматора, входы которого подсоединенык выходам блоков коэффициентов,Изобретение относится к контролюи управлению процессом бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для определения степени износа долота как по вооружению, таки по опоре.5Известно устройство для контроляизноса долота, в котором момент подьема долота определяется по уменьшению скорости проходки 1 3,Однако это устройство несовершенно, так как механическая скоростьподвержена большим колебаниям, чтоприводит к ошибкам в определениивремени подъема инструмента и ухудшению отработки долот в связи с опас ностью аварии,Наиболее близким к предлагаемо-му является устройство для контроляизноса долота, включающее датчиквибраций, подключенный к усилителю, 20и индикатор 2 . Однако надежностьконтроля известным устройством невелика, так как на величину и частоту колебаний влияет много Факторов:так в полосу Фильтра нижних частот 251 проникают частоты пульсации промывочной жидкости, в полосу Фильтраверхних частот проникают гармоникивибраций бурового оборудования,Целью изобретения является повы Ошение точности контроля,Эта цель достигается тем, что вустройство для контроля износа долота, содержащее датчик вибраций, под- З 5ключенный к усилителю, и индикатор,введены сумматор, пороговый блок,формирователь и и каналов, содержащих узкополосный Фильтр, детектор,интегратор, блок сравнения, накопи Отель и блок коэФФициентов, причемвыход усилителя подключен к входамузкополосных Фильтров, выходы которых подключены к входам детекторов,выходы которых подсоединены к интеграторам и первым входам блоковсравнения, вторые входы которых подключены к выходу интеграторов, авыходы к первым входам накопителей,выходы которых подключены к входамблоков коэффициентов, а вторые входы к выходу Формирователя, подсоединенного к входу индикатора, подключенного к выходу порогового блока, вход которого подключен к выходу сумматора, входы которого подсоединены к выходам блоков коэФФициентов.Число каналов зависит от видаспектральной плотности вибраций, чтов свою очередь определяется типом 60долота и характером раэбуриваемыхпород, минимальное количество этихканалов равно двум,На чертеже показана блок-схемапредлагаемого устройства. На ведущей бУрильной трубе устанавливается вибродатчик 1, напримертипа В -13, соединенный с усилителем 2, выход которого подключен кканалам, каждый иэ которых содержитузкополосный Фильтр 3, детектор 4,выход которого непосредственно ичерез интегратор 5 связан со входами блока б сравнения, Выход блока б соединен со входом накопителя7, подключенного к блоку 8 коэФФициентов, Выходы блоков коэффициентоввсех каналов соединены со входамисумматора 9, с выхода которого сигнал поступает на пороговый блок 10,связанный с индикатором 11, Формирователь 12 подключен к индикатору11 и вторым входам накопителей 7,В зависимости от условий работы устройство включает в себя от 2-х доаналогичных параллельных каналов.Устройство работает следующим образом,Вибрации, возбужденные в забое,через колонну труб поступают на вибродатчик 1, преобразующий их в электрический сигнал. Усиленный в усилителе 2 сигнал поступает на узкополосные Фильтры 3 с детекторами 4. Фильтры 3 настроены на спектральные максимумы "Форманты" входного сигнала.Известно, что степень нестационарности этих максимумов характеризуетсостояние долота. Эта нестационарность учитывается путем сравнениясглаженного с йомощью интегратора 5и несглаженного сигнала Фильтра 3,осуществляемого блоком б сравнения.Блок б сравнения отмечает моментысовпадения уровней выдачей импульса.Количество таких импульсов в единицувремени, характеризующее степень нестационарности, накапливается в накопителе 7. Поступая затем на блок 8коэффициентов, накопленное количество умножатется на весовой коэффициент,характерный для данной Форманты ивыбранного параметра. Сложенные всумматоре 9 сигналы поступают на пороговый блок 10 и индикатор 11, Формирователь 12 Формирует временнойинтервал накопления и моменты опросаиндикатора,1Методика выбора весовых коэффициентов следующая,Первоначально все весовые коэффициенты устанавливаются одинаковыми,При бурении опорной скважины отмечается выходной уровень блока и коэффициенты варьируются таким образом,чтобы их сумма оставалась неизменной,а выходной уровень блока увеличивался, Если при подъеме долота действительно обнаружится износ вооружения,то полученный набор коэффициентовФиксируется и является исходным дляследующего долбления, при котором1099058 Составитель А.НазаретоваРедактор Г,Волкова Техред Ж,Кастелевич Корректор Ю.Макаренко Заказ 4335/27 Тираж 564 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 производится аналогичная процедура уточнения коэффициентов. Практически шаг вариации обычно выбирается равным 10. Полученный после нескольких долблений набор коэффициейтов является характерным для износа данного типа долот и участка горных пород.Принцип действия предлагаемого устройства можно рассматривать как реализацию процесса классификации продольных вибраций, .т,е, разбиение их на два класса, соответствукзцих изношенному и неизношенному инструменту, Распознавание ведется в пространстве признаков, характеризующих нестационарность формант, а положение пограничных гиперповерхностей определяется весовыми коэффициентамиПри этом процесс фобученияфсводится к выбору коэффициентов, ко-торий производится по данным, полученным при бурении опорных скважинтой же плошадиПовышение достоверности получаемой информации, устранение действияпомех обусловлено использованиемсистемы узкополосных фильтров, выделяющих спектральные максимумы вибраций, характер нестационарности которых определяет забойные параметры,Использование изобретения позволяет более точно определять моментподъема долота по износу сооружения 15 или опор, что дает воэможность предотвращать аварии, возникавхцие причрезмерном износе долота.