Регулятор подачи долота

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 51)4 Е 21 В 44 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ди новых буро ением тирнс М;: ВНИОЭНГ ных972,Ж ем) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(21) 4097353/22-03 (22) 16.05.86 (46) 15.08,88. Бюл. У 30 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. И.Азизбекова (72) Т.С.Атакишиев, А.А.Барьюдин, А.Г.Гусейнов и Э.П.Ишханов (53) 622.24 (088.8) (56) Электроприводвых установок с примен тор преобразователей.ф с. 147, 153.Регулятор подачи долота РПЛЭс тиристорным преобразователем М.: ВНИИЭлектропривод, 1984, с, 36, (54) РЕГУЛЯТОР ПОЛАЧИ ЛОЛОТА (57) Изобретение м,б. использовано при проводке неФтяных и газовых сква жин с плавучих буровых объектов. Цель - повышение точности поддержания нагрузки на долото в процессе бу рения при вертикальных перемещениях плавучего бурового объекта. Лля этого регулятор снабжен датчиком 23 вер тикальных перемещений, сумматором 25, источником смешения 24, датчиком 27 скорости перемещений и двумя нелинейными элементами (НЭ) 26, 28. Выходы датчика 23 и счетчика 24 сое иены с соответствующими входами сумматора 25. Его выход через один НЭ 26 подключен к третьему, а ереэ датчик 27 и другой НЭ 28 - к четвертому входам регулятора (Р) 16 ЭЛС, к его первому и второму входам подключены Р 15 веса и датчик 20 ЭЛС. Выходы Р 16 и датчика 22 тока якоря подключены к входам Р 17 тока якоря, выход которого соединен с входом тиристорного преобразователя 13. Благодаря совместному действию сигналов с выходов Р 15 веса датчика 20 ЭЛС, первого НЭ 26 с зоной нечувствительности и второго НЭ 28 с двухполярной х-кой на выходе Р 16 ЭДС образуется сигнал такой величины, что ЭЛС преобразователя 13, работающего в ин" верторном режиме, увеличивается. Ток якоря двигателя 2 уменьшается, и скорость подачи долота возрастает настолько, чтобы отрыва его от забоя не произошло. 1 ил.Изобретение относится к устройствам автоматического поддержания заданной осевой нагрузки надолотои может быть использовано при проводке нефтяных и газовых скважин с плаву 5 чих буровых объектов.Целью изобретения является повьппение точности поддержания нагрузки на долото в процессе бурения при вертикальных перемещениях плавучего бурового объекта.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого регулятора подачи долота во взаимосвязи с 15 основными конструктивными элементами плавучей буровой установки.Плавучий буровой объект содержит установленные на буровой площадке 1 двигатель 2 постоянного тока ДПТ, 20 соединенный через понижающий редуктор 3, цепную подачу 4, барабан лебедки 5 с талевой системой б, Талевый канат через кронблок 7 буровой вьппки 8 несет буровой инструмент, состоя" 25 щий из колонны бурильных труб 9 и бурового долота 10, перемещающихся внутри морского стояка 11, неподвижно укрепленного на донной плите 12, имеющей сквозное отверстие. При этом 30 ДПТ 2 питается от тиристорного преобразователя 13, в цепь управления которого последовательно включены задатчик 14 веса бурового инструмента, регулятор 15 веса, регулятор 16 ЭЛС и регулятор 17 тока якоря.Устройство подачи долота содержит также датчик 18 веса бурового инструмента, установленный на "мертвом" конце 19 талевого каната, датчик 20 40 ЭДС, датчик 21 напряжения на якоре, датчик 22. тока якоря, датчик 23 вертикальных перемещений, источник 24 смещения, сумматор 25, первый нелинейный элемент 26, датчик 27 ско рости перемещений и второй нелинейный элемент 28.Выход датчика 22 тока якоря соединен с первыми входами датчика 20 ЭДС и регулятора 17 тока якоря выход которого подключен к входу тиристорного преобразователя 13. Выход датчика 21 напряжения на якоре соединен с вторым входом датчика 20 ЭДС, выход которого подключен к первому входу регулятора 16 ЭДС, выход55 которого соединен с вторым входом регулятора 17 тока якоря. Выход датчика 18 и задатчика 14 веса бурового инструмента соединены с соответствующими входами регулятора 15 веса, выход которого подключен к второму входу регулятора 16 ЭЛС. Выход датчика23 вертикальных перемещений и источ"ника 24 смещения соединены с соответствующими входами сумматора 25,выход которого через первый нелинейный элемент 26 подключен к третьему,а через датчик 27 скорости перемещений и второй нелинейный элемент 28 -к четвертому входам регулятора 16 ЭЛС.Регулятор подачи долота работаетследующим образом,В исходном состоянии, т.е. приотсутствии вертикальных перемещенийплавучего объекта, сигнал с выходадатчика 23 вертикальных перемещенийуравновешивается сигналом с источника 24 смещения. При этом на выходесумматора 25 сигнал равен нулю, арегулятор подачи долота работает врежиме, обеспечивающем бурение сзаданной точностью поддержания нагрузки на долото.В случае волнения моря, т.е, приналичии вертикальных перемещений буровой установки величина сигнала навыходе датчика 23 изменяется пропорционально величине перемещения плавучего бурового объекта вверх иливниз относительно дна моря.Рассмотрим момент, когда плавучийбуровой объект перемещается вверх.При этом величина сигнала на выходедатчика 23 вертикальных перемещенийпревьппает величину смещения. В результате чего на выходе сумматора 25появляется сигнал отрицательной полярности, который поступает на входдатчика 27 скорости перемещений, сигнал на выходе которого пропорционален скорости перемещения плавучегобурового объекта относительно днаморя, Этот сигнал поступает на входвторого нелинейного элемента 28, ас его выхода на чертвертый вход регулятора 16 ЭДС, Если величина сигнала на выходе сумматора 25 превышает зону нечувствительности первогонелинейного элемента 26, то сигналтакже поступает на третий вход регулятора 16 ЭДС. Благодаря применениюпервого нелинейного элемента 26 сзоной нечувствительности, относительно малые перемещения плавучего бурового объекта не влияют на процессподачи инструмента. Благодаря приме 1416676нению второго нелинейного элемента 28 с двуполярной параболической характеристикой, сигнал на его выходе при малых скоростях перемещения плавучего бурового объекта изменяется незначительно, а с увеличением входного сигнала резко растет коэФФициент усиления второго нелинейного элемен" та 28, что приводит к более эФфек- тивной отработке вертикальных перемещений, происходящих с большой скоростью.Благодаря совместному действию сигналов с выходов регулятора 15 ве" са, датчика 20 ЭПС, первого нелинейного элемента 26 с зоной нечувствительности и второго нелинейного элемента 28 с двуполярной параболической характеристикой, на выходе регулятора 16 ЭДС образуется сигнал такой величины, что ЭДС тиристорного преобразователя 13, работающего в инверторном режиме, увеличивается, Это, в свою очередь, приводит к уменьшению тока якоря двигателя 2, а, следовательно, и развиваемого им момента. В результате этого скорость подачи бурового инструмента возрастает настолько, чтобы отрыва его от забоя не произошло.При перемещении плавучего бурового объекта вниз, величина сигнала на выходе датчика 23 вертикальных перемещений, становится меньше величины смещения. В итоге на выходе сумматора 25 появляется сигнал положительной полярности, который пройдя через первый нелинейный элемент 26, поступает на третий вход регулятора 16 ЭДС. Этот же сигнал, пройдя последовательно через датчик 27 скорости перемещений и нелинейный элемент 28 поступает на чертвертый вход регулятора 16 ЭДС, создавая с сигналами на первом и втором его входах такое сочетание, что тиристорный преобразователь 13, воздействуя на двигатель 2, уменьшает скорость подачи инструмента на забой, если скорость вертикального перемещения плавучего бурового объекта меньше скорости подачи или осуществляет приподъем бурового инструмента, если скорость вертикальных перемещений превьпдает скорость подачи. При изменении буримости породыизменяется скорость подачи инстру 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мента, что вызывает изменение сигналов на выходе датчика ЭДС, а, следовательно, и на выходе регулятораЭДС. Благодаря этому изменяется напряжение на выходе тиристорного преобразователя и момент, развиваемыйдвигателем. В итоге изменяется скорость вращения двигателя, компенсируя влияние изменения буримости породы,Таким образом, определение величины и скорости вертикальных перемещений плавучего бурового объекта и использование этой инФормации в сис" теме автоматического регулирования подачей долота позволяет изолировать влияние указанных возмущающих воздействий на процесс бурения при вертикальных перемещениях. Это, в свою очередь, повьпдает точность поддержания заданной нагрузки на долото, а 1 следовательно, и среднюю скорость проходки скважины. Формула изобретения Регулятор подачи долота, содержащий датчик тока якоря, выход которого соединен с первыми входами датчика ЭДС и регулятора тока якоря, выход которого соединен с входом тиристорного преобразователя, датчик напряжения на якоре, выход которого подключен к второму входу датчика ЭДС, выход датчика ЭДС соединен с первым входом регулятора ЭДС, датчик и задатчик веса .бурового инструмента, подключенные к соответствующим вхо дам регулятора веса, выход которого соединен с вторым входом регулятора ЭДС, выход регулятора ЭДС соединен с вторым входом регулятора тока якоря, .о т л и ч,а ю щ и й с я тем, что, с целью повьддения точности поддержания нагрузки на долото в процессе бурения при вертикальных перемещениях плавучего бурового объекта, регулятор снабжен датчиком вертикальных перемещений, сумматором, источником смещения, датчиком скорости перемещений и двумя нелинейными элементами, причем выход датчика вертикальных перемещений подключен к первому, а выход источника смещения - к второму входам сумматора, выход которого соединен с входом первого нелинейного элемента и через1416 б 76 Составитель В.ШиловТехред А.Кравчук Редактор Р.Середа Корректор М.Максимишинец Заказ 4044/31 Тирах 531 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Узгород, ул, Проектная, 4 датчик скорости перемещений - с входом второго нелинейного элемента,при этом выход первого нелинейного элемента подключен к третьему, а выход второго нелинейного элемента -к четвертому входам регулятора ЭЛС.