Стабилизатор массы бурильного инструмента

(51) 5 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ итут нефти и гуч, Л.М.ЗамиховКузьмин и И.В,Ми(72) В.П.Петренко, Я,Р,Коский, Л,С.Петренко, В,Н,хайлюк(54) СТАБИЛИЗАТОР МАГО ИНСТРУМЕНТА во СССРО. 1984. ССЫ БУРИЛЬНО 4 О 0 00(57) Изобретение относится к бурению скважин и позволяет расширить функциональные возможности стабилизатора массы бурильного инструмента. Для этого сигнал с генератора 8 фиксированной частоты запускают генератор 11 линейно нарастающего напряжения, Сигнал с генератора 11 через ключевой элемент 12 поступает на вход од-ноканального самописца 13. Состояние ключевого элемента 12 определяется сигналом управляемого формирователя.9 импульсов, По относительному изменению высоты пиков, регистрируемых самописцем 13. можно судить об относительной твердости разбуриваемых пород и фиксировать смену буримости пород, 2 ил,Изобретение относится к бурению скважин на нефть и газ, а именно к устройствам для регулирования подачи долота на забой в процессе бурения,По основному авт. св. М 1186789 известен стабилизатор массы бурильного инструмента, содержащий датчик и задатчик массы, блок вычисления осевой нагрузки, блок вычитания, компаратор, задатчик осевой нагрузки, генератор фиксированной частоты, управляемый формирователь импульсов, индикатор и исполнительный механизм,Недостаток данного стабилизатора заключается в ограниченных функциональных возможностях, заключающихся исключительно в выполнении функции регулирования подачи долота на забой,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стабилизатора путем его использования для получения оценки условного износа долота, оценки относительной твердости разбуриваемых пород, фиксации момента перехода из пачки породы с одной твердости в другую.Указанная цель достигается тем, что в схему основного устройства дополнительно введены генератор линейно нарастающего напряжения, ключевой элемент и одноканальный самописец, при этом запускающий вход генератора линейно нарастающего напряжения подключен к выходу генератора фиксированной частоты, а его выход через ключевой элемент соединен с входом одноканального самописца, причем управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом управляемого формирователя импульсов,На фиг. 1 представлена схема стабилизатора массы бурильного инструмента с расширенными функциональными возможностями; на фиг. 2 - временная диаграмма работы его функциональных блоков,Стабилизатор массы бурильного инструмента содержит датчик 1 массы, задатчик 2 массы, блок 3 вычисления осевой нагрузки, индикатор 4 осевой нагрузки, компаратор 5, блок 6 вычитания, задатчик 7 осевой нагрузки, генератор 8 фиксированной частоты, управляемый формирователь 9 импульсов, исполнительный механизм, генератор 11 линейно нарастающего напряжения, ключевой элемент 12, регистрирую. щий самописец 13.Выходы датчика 1 и задатчика 2 массы соединены с входами блока 3 вычисления осевой нагрузки, входной сигнал которого одновременно подан на вход индикатора 4, первый вход компаратора 5 и первый вход блока 6 вычитания, на вторые входы кото 30 Значение Рос подается на индикатор 4 35 40 50 55 5 10 15 20 25 рых подключен выход задэтчика 7 осевой нагрузки: Выход компаратора 5 соединен с запускающими входом генератора 8 фиксированной частоты, а выход блока 6 вычитания - с управляющим входом управляемого формирователя 9 импульсов. Выход генератора 8 фиксированной частоты через управляемый формирователь 9 импульсов соединен с входом исполнительного механизма 10 и управляющим входом ключевого элемента 12, а напрямую - с запускающим входом генератора 11 линейно нарастающего напряжения. Выход генератора 11 линейно нарастающего напряжения через ключевой элемент 12 соединен с входом одноканального регистрирующего самописца 13,Устройство работает следующим образом,Сигналы с датчика 1 массы бурильного инструмента и задатчика 2 массы взвешенного инструмента поступают на входы блока 3. в котором производится вычислениеО -О (1) где Овзв - масса взвешенного бурильного инструмента;. От - текущее значение массы бурильного инструмента;Рос - осевая нагрузка на долото. осевой нагрузки. После спуска колонны перед бурением производится взвешивание бурильного инструмента, При этом оператор ручкой задатчика 2 массы взвешенного инструмента устанавливает индикатор 4 осевой нагрузки в нулевое положение. В процессе бурения происходит разгрузка инструмента на забой и на выходе блока 3 вычисления. появляется сигнал, соответствующий осевой нагрузке на долоте Рос Этот сигнал сравнивается с сигналом уставки задатчика 7 в компараторе 5 и в случае выполнения условия РосРуст на выходе компаратора 5 появляется сигнал, запускающий генератор 8 фиксированной частоты импульсов;период следования которых поступает на вход управляемого формирователя 9 импульсов, Одновременно сигналы Руст и Рос поступают на входы блока 6 вычитания,где вычисляется сигнал рассогласования.ЬР - Руст Рос 12)Этот сигнал поступает на управляющийвход управляемого формирователя 9 им-,пульсов, длительность выходных импульсов1 п которого пропорциональна величине сиг-.нала рассогласования1 п = КЬ РмаксТ, И)Процесс отработки сигнала рассогласования при скачкообразном уменьшенииосевой нагрузки на инструмент показан навременной диаграмме 2, 5В случае наличия на выходе блока бвычитания значительного постоянного сигнала рассогласованияР, что характернодля процесса разбуривания мягких горныхпород, при фиксированной частоте импульсов на выходе генератора 8 их длительностьувеличивается формирователем 9 импульсов в соответствии с формулой (3). Соответственно увеличивается и шаг подачиинструмента на забой исполнительным механизмом 10, что обеспечивает повышенную скорость подачи. При незначительномзначении сигнала рассогласования, что характерно для длительного бурения в твердых горных породах, пропорционально 20уменьшается и шаг подачи инструмента притой же фиксированной частоте, чем Ьбеспечивается более медленная подача инструмента с незначительным шагом,Данное обстоятельство используется 25для оценки относительной твердости разбуриваемых пород следующим образом,После поступления с выхода генератора8 фиксированной частоты очередного импульса им запускается генератор 11 линейно нарастающего напряжения, Выходноенапряжение на его выходе связано с временем следующим образомО=К 1где т - текущее значение времени; 35К - коэффициент пропорциональности,Так как ключевой элемент 12 открыт выходным сигналом управляемого формирователя 9 импульсов длительностью т, то надиаграмме самописца 13 фиксируется процесс нарастания напряжения 3 на выходегенератора 11 до момента 1, когда ключевойэлемент закроется. Таким образом, максимальное значение пика пикообразного сигнала на диаграммной ленте самописца 45пропорционально времени т, а следовательно, по его относительному изменению по сравнению с соседними пиками можно судить об увеличении или уменьшении твердости разбуриваемых пород, В случае, если соседние пики на диаграмме равны по высоте, считают, что бурение ведется в однородной пачке пород. При изменении высоты очередного пика на диаграмме в сторону увеличения напряжения О принимают решение о переходе в пачку породы с более мягкой структурой по отношению к предыдущей, а при уменьшении высоты пика и, соответственно, напряжения 0 - переходе в пачку более твердых.Таким образом, известная схема стабилизатора массы бурильного инструмента за счет введения дополнительных функциональных блоков и оригинальной схемы их подключения к функциональным блокам основной схемы, кроме выполнения своей основной функции - регулирования подачи долота на забой в. процессе бурения. может использоваться для регистрации и оценки относительной твердости разбуриваемых пород, а также фиксации моментов перехода из одной пачки разбуриваемых пород в другуюЭто существенным образом расширяет функциональные возможности устройства,Формула изобретения Стабилизатор массы бурильного инструмента по авт. св, М 1186789, о.т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, стабилизатор снабжен генератором линейно нарастающего напряжения, ключевым элементом и одноканальным самописцем, при этом выход генератора фиксированной частоты через последовательно соединенные генератор линейно нарастающего напряжения и ключевой элемент соединен с входом одноканального самописца, а выход управляемого формирователя импульсов подключен,к управляющему входу ключевого элемента.,Гагарина, 10 Заказ 415 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР