Способ определения осевой нагрузки на долото при турбинном бурении

(56) 1. АвторскоР 840311, кл, Е2, Фингерит Мэксплуатация шар(54)(57) СПОСОБНАГРУЗКИ НА ЛОЛО филиал Куйбышевскоого института 088.8)е свидетельство ССС 2 1 В 45/00, 1979. .А. Рациональная ошечных долот. М60-66 (прототип) ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСГВО 11 ТО ПРИ ТУРБИННОМ,Я 0114512 БУРЕНИИ, включающий изменение осевойнагрузки на долото и определениерейсовой скорости, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше ния надежности работы и определенияэффективной нагрузки на долото, осевую нагрузку на долото изменяютступенчато, после чего измеряют приращение рейсовой скорости при каждом изменении осевой нагрузки, затем сравнивают эти приращения, а помаксимальному приращению скоростиопределяют величину эффективнойнагрузки на долото.8Р 1 Т5 спкоторая наряду с временем буренияучитывает также время спуско 6подъемных и вспомогательных операций 55 Изобретение относится к бурению глубоких скважин.Известен способ регулирования оптимальной осевой нагрузки на долото в процессе турбинного бурения, согласно которому измеряют амплитуду и частоту колебаний на верху колонны и при их минимуме в зависимости от изменения осевой нагрузки в диапазоне 2-20 тс фиксируют оптимальную 10 (эффективную) осевую нагрузку Далее через 10 мин регулируют Р 1 + 2 тс и корректируют Р , если есть изменение 11.Недостатком этого способа явля-15 ется сложность его реализации, Здесь кроме измерительной системы осевой нагрузки необходимы датчики для измерения амплитуды и частоты колебаний верха колонны. Сложность аппа п ратурная усиливается тем, что съем информации с вращающейся колонны возможен только при помощи радиоканала, т.е. необходимы дополнительные устройства - генератор, передат- д 5 чик, приемник и т.д.Кроме того, большой диапазон регулирования осевой нагрузки (2- 20 тс) обуславливает большое время поиска.ЗОСледует отметить бездоказательность 10-минутной периодичности изменения осевой нагрузки после установления ее эффективного значения.Известен также способ поиска эф 35 фективной осевой нагрузки, который основан на анализе зависимости механической скорости от осевой нагрузки. При этом значение эффективной осевой нагрузки Рсоответствует максимальной механической скорости 2.Однако механическая скорость бурения является характеристикой эффективности только самого процессаразбурения, но не является показателем работы всей буровой установки,Одним из основных технико-экономических показателей работы всей буровой установки как за рейс, так и по всей скважине, является рейсовая скорость проходки: Т. т,е. отражает слаженность испскорость работы буровой бригады.В связи с этим целесообразно использовать величину рейсовой скорости для управления процессом бурения, добиваясь при этом более высоких технико-экономических показателей.На фиг, 1 представлено семейство рейсовых скоростей (кривые 1-7), из которых кривая 7 отображает наиболее эффективный режим бурения, так как максимальное значение рейсовой скорости Ч, больше, чем любое из Ч - Ч, и время бурения меньше, чем любое из 1,-, Следовательно,процесс бурения необходимо регулировать таким образом, чтобы обеспечить максимальный рост рейсовой скорости, т,е так регулировать осевую нагрузку, чтобы рейсовая скорость изменялась по кривой 8, обеспечивая высокие технико-экономические показатели бурения.Цель изобретения - повышение надежности работы и определение эффективной осевой нагрузки на долото.Указанная цель достигается тем, что согласно известному способу осевую нагрузку на долото изменяют ступенчато, после чего измеряют приращение рейсовой скорости при каждом изменении осевой нагрузки, затем сравнивают эти приращения,а по максимальному приращению скорости определяют величину эффективной нагрузки на долото.На фиг. 2 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Схема включает в себя датчик проходки, датчик 2 времени бурения, датчик 3 времени спуско-подъемных и вспомогательных операций, вычислительное устройство 4 рейсовой скорости, коммутатор 5, запоминающие устройства 6, 7 и 8 рейсовой скорости, вычитающие устройства 9 и 10 для определения разности двух соседних значений рейсовой скорости, т.е. приращения рейсовой скорости, сравнивающее устройство 11 для сравнения двух последовательных приращений рейсовой скорости, информационное табло 12 с секторами "Увеличить, Уменьшить и Эффективная нагрузкаСхема работает следующим образом,3 1145Информация с датчиков проходки 1,времеци бурения 2 и времени спускоподьемных и вспомогательддддх операций 3 поступает ца вычислительноеустройство 4, где определяется значение рейсовой скорости согласно выражению (1),Последовательно трижды увеличивается значение осевой нагрузки надолото, и соответствующие этим на Огрузкам величины рейсовой скоростиЧ Чр, и Ч, через коммутатор 5р, ф Г+гзайисываются поочередно в запоминающие устройства б, 7 и 8. Указанныевеличины рейсовой скорости попарновычитаются в устройствах 9 и 10,образуя соответственно разности 123 1достигается наибольшее значение максимума рейсовой скорости, равного Ч, максимально возможного црц данном наборе оборудования буровойУстановки и данной породе,что обеспечивает получение высоких технико-эконономических показателей процесса бурения.П р и м е р. При регулировании осевой нагрузки по механической скорости процесс бурения может пойти таким образом, что рейсовая скорость будет изменяться (фиг. 1) по кривой 1 последовательно переходя из точки 0 в точки 6, с, с,и т.д. до своего максимального значения, равного МРВ этом случае приращения рейсовой скоростиДЧ:Ч - Ч (ц 20 Р 141 р д+2 р 1+1 которые поступают на сравнивающееустройство 11. В этом устройствепри сравнении приращений рейсовойскорости (2) и (3) могут возникнутьследующие ситуации; дЧ,( дЧР р 1+1дЧ, )дЧР 11Ьчр. - дЧР,Ю ( 30 При получении неравенства (4) на информационном табло 12 появляется сигнал Увеличить , т.е. необходимо 35 продолжить начатую тактику увеличения осевой нагрузки на долото.При получении неравенства (5) ца информационном табло 12 появляется сигнал "Уменьшить", т.е. необ хбдимо вернуться к предыдущему значению осевой нагрузки.При получении равенства (6) на информационном табло 12 появляется сигнал "Эффективная нагрузка", т.е. 45 необходимо прекратить изменение осевой нагрузки, так как достигнуто максимальное приращение рейсовой скорости и рост рейсовой скорости стал максимально возможным. Значение. 50 осевой нагрузки, соответствующее этому режиму, является эффективным.При появлении в дальнейшем других сигналов возобновляется регулирование осевой нагрузки подобно указан цому.Таким образом; процесс бурения отображается кривой 8 (фиг,1), т.е. дЧ:Ч р(с-Ь рЧРЬ " т(Мбудут практически одинаковы, так как известные способы поиска эффективной осевой нагрузки не контролируют рейсовую скорость.При поиске эффективной осевой нагрузки путем анализа рейсовой скорости дело обстоит иначе. В данном случае приращения рейсовой скоростир(о О- Ч - О; (1 о)дЧР.- -Ч .-Мр, ( Р Ь с ЧРЬтДобразуют неравенства Ро-а Ра-Ь р(Ь-с. (Таким образом, при осуществлении поиска эффективной осевой нагрузки путем анализа рейсовой скорости бурение будет происходит с максимальным ростом рейсовой скорости, которая будет последовательно переходить из точки 0 в точки я, Ь, с и т.д. до своего максимального значения Чр причемл Ч (14Рд Р 1сВ этом случае, исходя из анализа выражения (1) и фиг.1, можно заключить, что неравенство (14) свидетельствует сб увеличении проходки Н на долото при одновременном умецьшеции времени бурения с 1 до т т.е. о существенном повышении техдцдко-экоцомических показателей бурецц1145123 Составитель В.СидоровТехред Ж.Кастелевич Корректор В Бу я Тираж 540 ИИПИ Государственного по делам изобретений и Москва, Ж, Раушская 1130 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор М.Дь Заказ 1131/25 Подписноомитета СССРоткрытийнаб., д. 4/5