Способ оптимизации режимов бурения скважин

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических Республик(51) М. Кл. Е 21 В 45/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.Н.Рукавицын и О.Л.Кузнецов Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии(54) СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ БУРЕНИЯ СКВАЖИНИзобретение относится к контролю и управлению процессом бурения скважинИзвестны способы оптимизации режимов бурения скважин, основанные 5 на выборе оптимальных значений осевой нагрузки и частоты вращения породораэрушающего инструмента, отвечающих максимальным значениям механической скорости бурения при заданной мощности на долоте 1.Известные способы обладают рядом существенных недостатков, связанных с необходимостью поддержания постоянства мощности на долота и неучетом физико-механических свойств разбуриваемых горных пород.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ оптимизации режимов бурения скважин, основанный на задании интервалов геологического разреза и базовых значений осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, частоты вращения, расхода промывочного носителя и выборе компоновки бурильной колонны по максимуму механической скорости проходки 2 .Однако субъективная классификация буримости горных пород по раэре- ЗО зу скважин, определяемая при анализе керна, и неучет согласования волновых свойств горных пород с энергетическими показателями бурения не позволяют рационально осуществлять расход мощности, идущей на непосредственное разрушение горных пород.Целью изобретения является повышение эффективности процесса бурения за счет обеспечения максимума расхода энергии на разрушение горных пород.Поставленная цель достигается тем, что определяют в заданных интервалах разреза в процессе бурения скважины отношение приращений осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент к приращениям механической скорости проходки, для тех же интервалов разреза скважины измеряют кинематические и динамические параметры упругих, электрических, магнитных и тепловых колебаний, сопоставляют их между собой, определяют корреляционные моменты между параметрами сопоставления различных видов колебаний и величинами отношения приращений осевой нагрузки к приращениям механической скорости проходки и по одинаковым значениям корреляционных моментов5 10 находят онтимальные величины осевойнагрузки, частоты вращения, расходапромывочного носителя и компоновкубурильной колонны.На чертеже показана функциональная схема системы для осуществления способа.Функциональная схема содержит датчик 1 глубины скважины, датчик 2 осевой нагрузки Р на породоразрушающий инструмент, датчик 3 частоты вращения и породоразрушающего инструмента, датчик 4 расхода промывочного носителя р , датчик 5 механической скорости Ч бурения, блок б вычисления кинематических параметров волнового поля, блок 7 вычисления динамических параметров волнового поля, блок 8 вычисления приращений осевой нагрузки ЙР, блок 9 вычисления механической скорости бурения ЙЧ, блок 10 вычисления отношения приращений ДР/йЧ, блок 11 сопоставления значений кинематических и динамических параметров колебаний, коррелятор 12, блок прогнозирования 13, осуществляющий преобразование корреляционных моментов в значения Р, и, ф , обеспечивающие максимум механической скорости проходки, блок сравнения 14, регулятор 15 приводных механизмов буровой установки, блок синхронизации 16.Способ осуществляется следующим образом.Сигналы с датчиков 1-5 после обработки в блоках 8 и 9, где вычисляются приращения величин осевой нагрузки ЙР и механической скорости йЧ,и в блоке 10, где вычисляются значения ЙР/с 1 Ч, поступают на вход коррелятора 12. Одновременно на вход коррелятора 12 поступают сигналы с выхода блока 11, в котором осуществляется сравнение кинематических с и динамических ЧР э параметров волнового поля, измеренных в блоках б и 7. С выхода коррелятора 12, где осуществляется вычисление корреляционных моментов между сигналами ЙР/ЙЧ, и ссРэ, Ч 5 сигналы корреляции поступают в блок прогнозирования 13, осуществляющий преобразование корреляционных моментов в значения РЭ пЭдд ирзд обеспечивающие максимум механической скорости проходки.В блоке сравнения 14 происходит операция сравнения вычисленных в блоке 13 значений РЭдди Зад и ЮЭад 55 с измеряемыми параметрами Р, и, у с выходов датчиков 2-4. С выхода блока 14 управляющие сигналы подаются на вход регулятора 15, который осуществляет регулирование приводами буровой установки, обеспечивая оптимальные величины Р, и, ю . Блок синхронизации 16 осуществляет управление работой всех блоков в зависимости от глубины скважины, измеряемой датчиком 1.Применение изобретения позволит значительно повысить скорость проводки скважин при минимальных затратах за счет обеспечения более эффективного разрушения горных пород при минимальной степени износа долота. Формула изобретения Способ оптимизации режимов бурения скважин, основанный на задании интервалов геологического разреза и базовых значений осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, частоты вращения, расхода промывочного носителя и выбора компоновки бурильной колонны по максимуму механической скорости проходки, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса бурения за счет обеспечения максимума расхода энергии на разрушение горных пород, определяют в заданных интервалах разреза в процессе бурения скважины отношение приращений осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент к приращениям механической скорости проходки, для тех же интервалов разреза скважины измеряют кинематические и динамические параметры упругих, электрических, магнитных и тепловых колебаний, сопоставляют их между собой, определяют корреляционные моменты между параметрами сопоставления различных видов колебаний и величинами отношения приращений осевой нагрузки к приращениям механической скорости проходки и по одинаковым значениям корреляционных моментов находят оптимальные величины осевой нагрузки, частоты вращения, расхода промывочного носителя и компоновку бурильной колонны. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Патент США Р 3373823,кл. 173-6, 1968.2. Айрапетов В.А. и др. Контрольпараметров процесса бурения. М.,Недра, 1973, с. 104-108.651122 Составитель Р.ГладунТехред С, Беца Корректор А.Гриценко Редактор С.Титова Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4 Заказ 777/34 Тираж 656 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5