Система управления процессом бурения

кации и аварийному входу регулятораподачи долота.Анализатор контрольной информациивыполнен в виде блоков веса, моментаи давления, причем блок веса связанс датчиком веса и измерителем загрузки на долото, который соединен самплитудными селекторами нижнегои верхнего уровней и с дифференциру-ющим элементом, выходы которого связаны с входами схем И-НЕ и выходами 10дискриминатора подачи долота, входкоторого подключен к входу регулятора подачи, блок давления, содержащий амплитудные селекторы нижнегои верхнего уровней, подключен к 15выходу измерителя давления, а измеритель момента связан со схемамизадержки и умножения блока момента,схемы умножения и задержки связанытак же со схемой сравнения, выходкоторой соединен с одним из входовсхемы И-НЕ, другой вход которойсвязан с блоком информации, а выходтак же, как выход схем И-НЕ блоковвеса и давления соединен с входамисхемы ИЛИ,Выход схемы ИЛИ подключен к табло"Сбой" блока индикации и аварийномувходу регулятора подачи.На фиг. 1 приведена структурнаясхема системы; на фиг. 2 - структурная схема анализатора контрольнойинфорМации,Датчики технологических параметров 1 (фиг. 1) соединены с аналогоцифровыми преобразователями 2, кото-. 35рые связаны с блоком обработки информации 3. Выход этого блока подключен к входу анализатора контрольнойинформации и через цифро-аналоговыепреобразователи 4 подключен к регу Олятору подачи долота (.РПД) 5 и кблоку индикацииБИ) 6. Кроме того,вход РПД связан с выходом анализатора контрольной информации (АКИ) 7.Другой вход АКИ связан с датчиками 1.45Выход АКИ подключен к блоку индикации и к аварийному входу РПД,.Блок-схема АКИфиг. 2) содержитдатчик веса 8, который связан с измерителем нагрузки на долото 9.50Последний имеет вход веса свободногоинструмента 60 и выходы, подключенные к амплитудйым селекторам верхнего и нижнего уровней 10 и 11.Кроме того, имеется схема дифференцирования 12, причем сигнал о положительном значении производной поступает на один из ее выходов, а о нулевом или отрицательном - на другой.Дискриминатор подачи 13 связан свходом РПД и имеет также два выхода 60положительного и отрицательного сигнала подачи. Схемы И-НЕ 14 и 15подключены одним входом к схеме дифференцирования, другим - к дискриминатору, причем к каждой схеме И-НЕ 65 подключены раэнополярные выходы схем 12 и 13.Датчик момента 16 через переключатель 17 подключается либо к амплитудному детектору 18 упри роторном бурении ), либо к схеме умножения 19 и задержки 20 упри бурении турбобуром). К их входам подключен также и выход детектора. Схемы умножения и задержки связаны с входами схемы сравнения 21, выход которой соединен с входом схемы И-НЕ 22. Другой вход схемы И подключен к блоку обработки информации сигнал "Внимание" ),Блок деления - датчик 23, соединенный с измерителем давления 24, выход которого связан с амплитудными селекторами верхнего 25 и нижнего 26 уровней. Выходы амплитудных селекторов 10, 11, 25 и 26 подключены к схеме ИЛИ 27, выход которой соединен со схемой И-НЕ 28. Другой вход схемы связан с блоком обработки информациисигнал "Параметр" ) .Устройство снабжено схемой ИЛИ 29, входы которой связаны с выходами схем И-НЕ 14, 15, 22 и 28, а выход 30 - с табло "Сбой" блока индикации и с аварийным входом РПД-ЗЭ.Работа системы происходит следующим образом.При поступлении информации от датчиков на АЦП, она в цифровой форме вводится в блок обработки информации. В соответствии с программой осуществляются следующие виды работ: поиск эффективной нагрузки) поддержание эффективной нагрузкибурение ); определение момента повторения поиска; контроль эа состоянием опоры долота и за остановкой турбобура.Результат анализа выдается на блок индикации, а сигнал рассогласования выдается на РПД, Блок индикации содержит измерительные приборы и табло, в частности при выходе иэ пределов какого-либо технологического параметра загорается табло "Параметр", а при увеличении момента на роторе, что может произойти из-эа случайной помехи, иэ-эа остановки турбобура или заклинки долота - табло "Внимание". При сбое блока обработки информации или какого-либо периферийного устройства информация на табло может быть искажена, сигнал на РПД также может оказаться искаженным. Предлагаемая система анализирует следующую ситуацию и выдает аварийный сигнал: при выходе нагрузки на долото из заданных пределов; при подаче на РПД ложного сигнала при резком увеличении момента на роторе; при выходе иэ заданных пределов давления промывочной жидкости.Весь смысл введения в систему анализатора контрольной информации сос" тоит в выявлении перечисленных ситуаций помимо блока обработки информации, Блок контрольной информации следит за реакцией системы. Если эта реакция соответствует алгоритму управления - система работает нормально, Если имеются отклонения от 5 алгоритма - выдается сигнал "Сбой", Рассмотрим первый случай - аномальное изменение нагрузки на долото, При этом сигнал с датчика веса попадает в измеритель нагрузки, где в 10 результате вычитания из свободного веса Яо образуется сигнал Р. Этот сигнал поступает на амплитудные селекторы 10 и 11, которые при отклонении от неравенства формируют им"15 пульс, поступающий на схему ИЛИ 27. Выходной сигнал с этой схемы подается на вход И-НЕ 28. На другой ее вход поступает сигнал из блока обработки информации "Параметр". Если сигнал на табло есть - система реагирует на отклонение параметра и сигнала "Сбой" на выходе АКИ нет Если система не формирует сигнал "Параметр" - на выходе схем 28 появляется сигнал, который попадает на вход схемы ИЛИ 29, а она своим выходным импульсом формирует сигнал "Сбой".Аналогично работает и блок давления.При ситуации 2 система работает следующим образомСхема дифференцирования 12, связанная с измерителем нагрузки, определяет знак приращения нагрузки. Положительному или нулевому прира- З 5 щению должно соответствовать прекращение подачи инструмента. Этот сиг- нал поступает с дискриминатора, связанного с выходом ЦАП, который управляет работой РПД. Если оба сигнала 40 имеют место - система работает нормально и импульс на вход схемы ИЛИ 29 не поступает. При нарушении описанной ситуации схема И-НЕ 14 выдает сигнал на вход 29 и формирует сигнал 45 "Сбой". Если ЬР ( О,алгоритм проходит по другой ветке.Увеличение момента соответствует ситуации 3. Причем при роторном бурении при заклинке долота происходит рост амплитуды колебаний сигнала датчика, который подается в этом случае на детектор 18, При турбинном бурении сигнал момента поступает на схему умножения 19 где он уменьшается в С раз) и на схему задержки 20.В схеме сравнения 21 при выполне" нии неравенстваг формируетсяМ;мимпульс, который поступает на схему 60 И-НЕ 22. На другой ее вход из блока обработки информации подается сигнал"Внимание". Наличие обоих сигналов свидетельствует о нормальном функционировании системы, отсутствие ка кого-либо сигнала при наличии другого говорит о сбое в системе. В этом случае на выходе схем 22 появляется импульс, который через схему ИЛИ 29 вызывает на ее выходе сигнал "Сбой".Включение в систему блока анализа контрольной информации позволяет повысить надежность системы и применять ее в режиме автобурильщика. Экономический эффект от применения системы ожидается от широкого ее внедрения, от улучшения отработки долот, от исключения субъективизма бурильщика и снижения аварийности с долотами и бурильными трубамиФормула изобретения1. Система управления процессом бурения, содержащая датчики технологических параметров, аналого-цифро-. вые преобразователи, блок обработки информации, цифро-аналоговые преобразователи, регулятор подачи с аварийным входом и блок индикации,. о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы системы и обнаружения сбоя, она снабжена анализатором контрольной информации, входы которого связаны с датчиками технологических параметров, выходами цифро-аналоговых преобразователей и выходом блока обработки информации, а выход анализатора контрольной информации соединен с блоком индикации и аварийным входом регулятора подачи долота.2, Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что анализатор контрольной информации выполнен в виде блоков веса, момента и давления, причем блок веса связан с датчиком веса и измерителем нагрузки на долото, который соединен с амплитудными селекторами нижнего и верхнего уровней и дифференцирующим элементом, выходы которого связаны с входами схем И-НЕ и выходами дискриминатора подачи долота, вход которого подключен к входу регулятора подачи, блок давления с амплитудными селекторами верхнего и нижнего уровней подключен к выходу измерителя давления, а датчик момента связан со схемами умножения и задержки блока момента, схемы умножения и задержки связаны также со схемой сравнения, выход которой соединен с одним из входов схемы И-НЕ, другой вход которой связан с блоком информации, а выход так же, как и выход схем Й-НЕ блоков веса и давления соединен с входами схемы ИЛИИсточники информации; принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 248591, кл, Е 21 В 45/00.2. Катков В.М., Степанян А.В Фингерит М.А. Система оптимизации бурения. Рукопись, депонирована во ВНИИОНГ Миннефтепрома,Р 155, М,1975.