Способ регулирования режима продувки скважины в процессе бурения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 17370 КОМИТЕТ И ОТКРЫТ ГОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНПРИ ГКНТ ССС ИЗС)БР ЕНИЯ САН ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКО. %20й научно-иси конструктоа и металлур ледо ватель ский инсти ии цветны н, Н:).Л,Гри(21) 4777129/(71) Всесоюзныский, проектныйтут горного делметаллов(56) Авторское свидетельствоЙ. 947405, кл, Е 21 В 45/00, 19Авторское свидетельствоМ 1157213, кл. Е 21 В 44/00,Изобретение относится к способам регулирования процесса бурения с удалением бурового шлама из скважины газообразным продувочным агентом.Известен способ регулирования про-. цесса вращательного бурения, основанный на контроле мощности, затраченной на бурение, и изменении осевой нагрузки. В этом способе измеряют механическую скорость бурения, определяют полезную мощность, затраченную на собтвенно бурение,задают положительную величину разности между произведением механической скорости бурения на частную производную полезной мощности по механической скорости бурения полезной мощностью и поддерживают путем изменения осевой нагрузки эту разность. постоянной, причем в случае невозможности соблюдения этого равенства между, указанными величинами осевую нагрузку увеличивают до достижения максимально возможной скорости бурения,1)5 Е 21 В 21/08, 21/14(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА ПРОДУВКИ СКВАЖИН В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ(57) Сущность изобретения: определяют в каждый текущий момент времени объем разрушенной породы от устья до забоя скважины. Сравнивают с объемом бурового шлама, вынесенного из устья скважины за это же время, При превышении объема разрушенной породы над вынесенным объемом увеличивают количество продувочного агента, При равенстве этих объемов уменьшают подачу продувочного агента, 1 ил. Недостатком такого способа является отсутствие воэможности регулирования основного энергопотребителя буровой установки - устройства для продувки скважины с целью минимизации энергозатрат на удаление из забоя бурового шлама.Известен также способ, при котором в зависимости от скорости бурения по сигналу с датчика с помощью блока, воздействующего на насосную и компрессорную установку, регулируется воздушно-водяная смесь так, что с уменьшением крепости породы и, следовательно, с увеличением количества выбуриваемой мелочи расход воды и воздуха увеличивается и наоборот,Недостатком известного способа является невозможность достичь полного выноса бурового шлама из скважины при минимальной подаче воздушно-водяной сме-, си, т.е, при минимальных затратах энергии,Цель изобретения заключается в снижении энергоемкости бурения путем оптими 17370975 10 35 40 45 50 55 зации расхода продувочного агента при изменении условий бурения.Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем измерение текущего значения механической скорости бурения и регулирование количества продувочного агента, определяют в каждый текущий момент времени объем разрушенной породы от устья до забоя скважины с учетом коэффициента разрыхления и времени прохождения бурового шлама от забоя до устья скважины, и объем бурового шлама, вынесенного из устья скважины, и при превышении объем разрушенной породы над вынесенным объемом увеличивают количество продувочного агента, подаваемого на забой, а при равенстве этих объемов уменьшают подачу продувочного агента.На чертеже представлена блок-схема реализации данного способа,Механизм подачи продувочного агента . 1, например компрессорная установка, приводимый в действие регулируемым приводом 2, нагнетает продувочный агент в буровую штангу 3 через канал 4 и буровой инструмент 5 в забой, откуда продувочный агент совместно с захваченным буровым шламом поступает в затрубное пространство 6 и выносится через устье скважины на дневную поверхность, где с помощью блока 7 измеряется текущее значение механической скорости бурения, Выходной сигнал с блока 7 через усилитель 8 подается на запоминающее устрройство 9 и далее на блок запаздывания 10,Величина временного лага т равна времени прохождения бурового. шлама совместно с продувочным агентом от забоя до устья скважины и определяется путем деления текущего значения глубины скважины на скорость истечения продувочного агента через устье скважины. Для определения текущее т значение механической скорости бурения с блока 7 подают на интегратор 11, на выходе с которого снимается сигнал, пропорциональный текущему значению глубины скважины; и далее этот сигнал в качестве делимого поступает на вход делителя 12,Сюда же в качестве делителя поступает выходной сигнал с блока 13, измеряющего скорость истечения продувочного агента через устье скважины, Полученный временной лаг т с выхода делителя 12 подается на блок запаздывания 10, с выхода которого снимается сигнал, пропорциональный скорректированному на величину временного лага значению производной по времени объема шлама, образованного в забое, Выходной сигнал с блока запаздывания 10 подается на сумматор 14, на вход которого через инвертор 15 подается сигнал с блока 16 определения производной по времени объема бурового шлама, выносимого через устье скважины, Выходной сигнал с сумматора 14, пропорциональный разности производных по времени объемов образованного в забое и выносимого через устье скважины шлама, подается на интегратор 17, с выхода которого сигнал, пропорциональный накопившемуся в забое обьему шлама, подается 15 на блок 18 с логической функцией "большенуля". В случае снятия с выхода блока 18 сигнала "1"(да), что означает накопление в забое шлама вследствие неполноты его выноса, командное устройство 19 настраивает 20 регулируемый привод на увеличение подачипродувочного агента. В случае снятия с выхода блока 18 сигнала "0" (нет), что означает полный вынос шлама из забоя, командное устройство 19 настраивает регулируемый 25 привод на уменьшение подачи продувочного агента.Таким образом, предложенный способрегулирования режима продувки скважины позволяет обеспечить самонастройку под ачи продувочного агента на уровне, минимально необходимом для полного выноса бурового шлама из скважины, что обеспечивает минимизацию удельных энергозатрат при нормальном режиме продувки скважины,Формула изобретения Способ регулирования режима продувки скважины в процессе бурения, включающий измерение текущего значения механической скорости бурения и регулирование количества продувочного агента, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергоемкости бурения путем оптимизации расхода продувочного агента при изменении условий бурения, определяют в каждый текущий момент времени объем разрушенной породы от устья до забоя скважины с учетом коэффициента разрыхления и времени прохождения бурового шлама от забоя до устья скважины, и обьем бурового шлама, вынесенного из устья скважины, и при превышении объема разрушенной породы над вынесенным обьемом увеличивают количество продувочного агента, подаваемого на забой, а при равенстве этих обьемов уменьшают подачу продувочного агента.1737097 Составитель М.ГладкиТехред М.Моргентал ор Т.Малец дактор З.Ходако о 101 оизводствен но-иэда тел ьский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гага Заказ 1875 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ Саушская наб., 4/5