Устройство для контроля износа долота

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоцИАлистическихРЕСПУБЛИК 60012 аэ Е 21 В 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ МИТЕТ СС Й иоткРь У СВИДЕТЕПЬС Н АВТОР вого Кранститут СССР8.ССР978 (протоКОНТРОЛЯ е блок изме- первый вывым входом еханической ый выход кового элеменрой элемент тличающееся ТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОТА, содержаще ической скорости, о соединен с пер рения разности м вый делитель, перв нен с входом пер я, сумматор, вто табло индикации, о(54) (57) УС ИЗНОСА ДО рения механ ход которог блока изме скорости, пер торого соеди та сравнени сравнения и Ю ПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Куйбышевский ордена Трудоного Знамени политехнический иим. В. В. Куйбышева(56) 1. Авторское свидетельство248591, кл. Е 21 В 44/00, 1962. Авторское свидетельство С76894, кл. Е 21 В 45/00, 1тип). тем, что, с целью повышения достоверности распознавания начала интенсивного разрушения вооружения долота, устройство для контроля износа долота снабжено вторым делителем, счетчиком числа измерений и блоком управления, выходы которого соединены с первыми входами блока измерения механической скорости, первого делителя, сумматора, второго делителя, а также с вторым входом блока измерения разности механической скорости, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, второй выход блока измерения механической скорости соединен с третьим входом первого делителя, второй выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с вторым входом второго делителя выход которого через второй элемент срав нения соединен с входом табло индикации, причем первый выход первого элемента сравнения через счетчик числа измерений соединен с третьим входом второго делителя, а второй выход первого элемента сравнения - с входом блока управления.Изобретение относится к контролю и управлению процессом турбинного бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для определения момента подьема долота с забоя в связи с износом его вооружения. Известно устройство, позволяющее определить износ долота и момент окончания бурения, содержащее датчик проходки, блок измерения механической скорости, анализатор рейсовой скорости, табло индикации 1.Недостатком его является то, что контроль долота достоверно осуществляется только в условиях однородной породы и для долот с фрезированным вооружением.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля износа долота, содержащее блок измерения механической скорости, первый выход которого соединен с входом блока измерения разности механической скорости, первый делител ь, пер вый выход которого соединен с входом первого элемента сравнения, сумматор, второй элемент сравнения и табло индикации 2.Недостатком известного устройства является низкая эффективность его работы в условиях частоперемещающихся пород различной буримости из-за больших погрешностей в оценке математического ожидания приращений механической скорости, обусловленных нестационарностью дисперсии и варьированием ее в широком диапазоне.Цель изобретения - повышение достоверности распознавания начала интенсивного разрушения вооружения долота.Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля износа долота, содержащее блок измерения механической скорости, первый выход которого соединен с первым входом блока измерения разности механической скорости, первый делитель, первый выход которого соединен с входом первого элемента сравнения, сумматор, второй элемент сравнения и табло индикации, снабжено вторым делителем, счетчиком числа измерений и блоком управления, выходы которого соединены с первыми входами блока измерения механической скорости, первого делителя, сумматора, второго делителя, а также с вторым входом блока измерения разности механической скорости, выход которого соединен с вторым входом первого делителя, второй выход блока измерения механической скорости соединен с третьим входом первого делителя, второй выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с вторым входом второго делителя, выход которого через второй элемент сравнения соединен с входом табло индикации, причем первый выход первого элемента сравнения через счетчик числа измерений соединен с третьим входом второго делителя, а второй выход 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 первого элемента сравнения - с входОм блока управления.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство для контроля износа долота содержит блок 1 измерения механической скорости, блок 2 измерения разности механической скорости, первый делитель 3, первый элемент 4 сравнения, блок 5 управления, сумматор 6, второй делитель 7, счетчик 8 числа измерений, второй элемент 9, сравнения табло 10 индикации, Блок 1 измерения механической скорости соединен напрямую и через блок 2 измерения разности механической скорости с вторым и третьим входами первого делителя 3. Разные выходы делителя 3 через сумматор 6 по одной цепи и первый элемент 4 соединения и счетчик 8 числа измерений по другой цепи соединены с входами второго делителя 7, а его выход через второй элемент 9 сравнения подан на табло 1 О индикации. Кроме того, разнье выходы блока 5 управления соединены с входами блока 1 измерения механической скрости, блока 2 измерения разности механической скорости, первого делителя 3, сумматора 6, второго делителя 7, а вход соединен с одним из выходов первого элемента 4 сравнения. Устройство работает следующим образом.На вход блока 1 измерения механической скорости поступают импульсы проходки Н, За время измерения Л 1, задаваемое блоком 5 управления, в блоке 1 накапливается 1 Ч импульсов, соответствующих некоторому значению механической скорости Ч;+, которые после окончания времени измерения М поступают на вход первого усилителя 3. Одновременно количество накопленных импульсов, соответствующих значению механической скорости Ч;+1, поступает на вход блока 2 Измерения разности механической скорости, в который в предыдущем 1-м цикле измерения было занесено значение механической скорости Ч; в обратном коде. К концу цикла + измерения в нем образуется значение разности механической скорости ЬЧ;. После окончания цикла измерения блок 5 управления дает команду на вычисление значения относительной разности ,". в первом делителе 3, после чего оно сравнивается в элементе 4 сравнения с заданной уставкой. При превышении уставки блокируется выполнение остальных команд блока 5 управления и начинается новый цикл измерения, Таким образом, из анализа текущего процесса исключаются относительные разности, коррелирование с изменением разбуриваемой породы или режима бурения, полезная информация в которых полностью скрыта помехой. Если текущее значение -Я, меньше уст анки, то после окончания операции сравнения элемент 4 сравнения выдает еди1160012 Составитель Г. АлексееваТехред И. Верес Корректор И. ЭрдейиТираж 540 )ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор О. БугирЗаказ 3707/26В ничный импульс в счетчик 8 числа измерений и разрешает дальнейшую работу блока 5 управления, который выдает команду на разрешение операции суммирования относительных разностей в сумматоре 6. Следующей командой выполняется операция деления в делителе 7, в результате чего вычисл яется математическое ожидание относительных разностей механической скорости М(-ф), которое сравнивается с заданной уставкой в элементе 9 сравнения. При превышении уставки с элемента 9 сравнения поступает сигнал, включающий на табло 10 индикации Конец бурения. Работа устройства на этом заканчивается.Предлагаемое устройство позволяет более точно определить наступление периода интенсивного разрушения твердосплавного штыревого вооружения долота в условиях частоперемещающихся пород и больших диапазонов изменения механической скорости по долблению.Указанные преимущества объясняются следующим. Износ вооружения долот с твердосплавным вооружением в корне отличается от износа долот с фрезированным вооружением, Если у последних протекание износа характеризуется экспоненциальным характером, то для долот с твердосплавным вооружением наиболее адекватной моделью износа является полиномиальная,Учитывая, что в основное, длящееся часы и десятки часов, время работы долота износ не превышает 15 о, а основная часть износа в виде разрушения и сколов зубьев приходится на 15 - 40 мин работы долота и имеет нарастающий характер, то математическая модель износа по долблению имеет видЬ, гЪ) Ту.д. Е ТеВИ)=Г 1 а где В (1) - текущий износ вооружения долота;б, б; - коэффициенты;Та - текущее время работы долота;5Т, - основной участок работы долота; Тл - участок интенсивного разрушения долотаОтсюда в качестве критерия окончания работы долота целесообразно принимать попадание его в зону интенсивного из носа. Сложность решения такой задачи объясняется нестационарностью математического ожидания и дисперсии информативного параметра об износе - механической скорости бурения. В известном устройстве путем перехода к разностям механической скорости устраняется нестационарность по математическому ожиданию на основном участке и наступление интенсивного износа вооружения идентифицируется как уход математического ожидания разностей механической скорости с нулевого уровня, Такой алгоритм удовлетворительно работает в условиях медленного изменения дисперсии разностей по долблению. Однако в условиях частой смены пород, характеризующихся значительным (в 2 - 4 раза) изменением дисперсии 25 разностей, подобная оценка математического ожидания связана с большими погрешностями.Поэтому предлагается оценивать математическое ожидание такой структурной характеристикой случайного процесса; как диссипант, представляющий собой отношение производной случайного процесса к самому процессу. В данном случае диссипант о(1), относительные разности механической скорости 6(1)- . Подобное преобразованиедтплприводит к постоянству дисперсии исследуемого процесса и, как результат, увеличивает точность распознавания начала интенсивного износа долота.