Устройство для управления процессом бурения

(51) М. Кл,з Е 21 В 44/00 Гасударственный кемнтет Опубликовано 15.01.82. Бюллетень2(53) УДК 622.24. .082 (088.8) по делам нзобретеннй н вткрвтийДата опубликования описания 15,01.82 Г. Н. Семенцов, М. И. Горбийчук, Т. С. Кравец, Я. Р. Когуч,Н. И. Журба, Н. М. Саух и Н. И.;-Когутяк "1Ивано -Франковский институт нефти и гУ 5 й(54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ БУРЕНИЯИзобретение относится к силоизмерительной технике, технике контроля и может быть использовано для измерения крутящего момента на долото при турбинном способе бурения скважин в нефтяной и газовой промышленности.Известно устройство для управления процессом .бурения, содержащее датчик осевой нагрузки, датчик скорости врашения коронки, умножитель (датчик мощности управления) и блоки определения 1.Однако это устройство не позволяет измерять крутящий момент на долоте при турбинном способе бурения, так как не учи-тывает потери мощности управления, вызванные трением колонки бурильных труб о стенки скважины в процессе ее углубления, и изменяющееся значение частоты вра щения долота, а следовательно, имеет большую погрешность измерения. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения крутящего момента на долоте при турбинном способе бурения сква жин за счет учета потерь мощности на трение касания бурильных труб о стенки скважин до касания долотом забоя скважины и изменяющейся частоты вращения долота.Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком сигнала, пропорционального потерям мощности, расходуемой на холостое вращение долота, сумматором, делителем и индикатором, при этом выходы датчиков частоты вращения долота и осевой нагрузки на долото подключены ко входам блока умножения, выход которого подключен к одному из входов сумматора, другой вход которого подключен к датчику сигнала, а вход сумматора подключен к одному из входов делителя, выход которого подключен к одному из входов делителя, выход которого подключен к индикатору, а другой вход делителя подключен к выходу датчика частоты вращения долота.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения крутящего момента на долоте при турбинном способе бурения.Устройство содержит датчик 1 частоты вращения долота, датчик 2 осевой нагрузки на долото, блок умножителя 3 (датчик мощности управления), датчик 4 сигнала, 8980483пропорционального потерям мощности управления на трение колонны о стенки скважины до касания долотом забоя, сумматор5,.делитель 6 и индикатор 7,Устройство для измерения крутящегомомента на долоте при турбинном способебурения работает следующим образом.Напряжение Б, с выхода датчика 1 частоты вращения И, пропорциональное текущему значению частоты вращения долота1),=К, , (1)где К, - коэффициент пропорциональности,подается на вход множительногоустройства 3.Напряжение Б с выхода датчика осевойнагрузки на долото, пропо(уциональное текущему значению осевой нагрузки Г, т. е.(-)Кх (2) 15где К - коэффициент пропорциональности,также подается на вход множительного устройства 3.В блоке умножения 3 производится операция умножения напряжения, пропорционального осевой нагрузке на долото, нанапряжение, пропорциональное частотевращения долота, и выходное напряжение(1, равноей =1.), и =-К, К Г =К М,(3)где К, =- К, Х К, - коэффициент пропорциональности;М - мощность управления или мощностьподводимая к долоту и измеренная у устьяскважины., поступает на вход сумматора 5.На вход последнего подается также выходной сигнал 0 от задатчика 4 сигнала, пропорционального мощности, расходуемой нахолостое вращение долота, когда оно ещене соприкоснулось с забоем скважины, т,е.11= К 11 хх(4)где К - коэффициент. пропорциональности. ЗзЗадатчик 4 подключен к источнику стабилизированного напряжения переменноготока. В сумматоре 5 производится операциявычитания из величины сигнала, пропорционального мощности, подводимой к долотуу устья скважины, величины сигнала, пропорционального мощности холостого ходана долоте, т. е.1-)5 = Кз 11 - КЛх = К 511 д (5)где К, - коэффициент пропорциональности.Выходной сигнал сумматора 5 подается 45на вход делителя 6, подаетя также выходной сигнал отдатчика 1 частоты вращения,пропорциональный текущему значению частоты вращения долот. В делителе 6 производится операция деления величины сигнала, пропорционального мощности на долоте, на величину сигнала, пропорционального частоте вращения долота, т. е.где Кт = -коэффициент пропорциональности;М - момент на долоте.Выходной сигнал делителя подается на индикатор.Предлагаемое устройство позволяет уменьшить погрешность измерения крутящего момента на долоте при изменении глубины скважины и колебаниях частоты вращения турбобура, что в свою очередь, дает возможность реализовать замкнутые системы автоматического управления, наиболее полно определить систематические свойства основного технологического показателя процесса углубления скважин турбобурами.Формула изобретенияУстройство для управления процессом бурения, содержащее датчик осевой нагрузки на долото, датчик частоты вращения долота, блок умножения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при турбинном способе бурения за счет учета потерь мощности управления, вызванных трением колонны бурильных труб о стенки скважины в процессе ее углубления, оно снабжено датчиком сигнала, пропорционально потерям мощности, расходуемой на холостое вращение долота, сумматором, делителем и индикатором, при этом выходы датчиков частоты вращения долота и осевой нагрузки на долото подключены ко входам блока умножения, выход которого подключен к. одному из входов сумматора, другой вход которого подключен к датчику сигнала, а вход сумматора подключен к одному из входов делителя, выход которого подключен к индикатору, а другой вход делителя подключен к выходу датчика частоты вращения долота.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР533722, кл. Е 21 В 44/00, 1972,витель Г. ДА. Бойкас23 анилов енк ВНИИ 113035,лиал ПП Редактор Н, РомЗаказ 1906/46 Соста Тех ред Тираж И Госуда делам из осква, Ж Патентственного бретеннй - 35, Рау г, Ужго Корректор Ю. МаПодписноекомитета СССРи открытийская наб д. 4/5од ул. Проектная 4