Устройство для управления процессом бурения скважин

ОЛ ИСААКИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскик Сощивлмстичюскмтт Республик02) Заячлмо 24 05 76 ОХ) 373033/22-0 с присоединением заявки ье Гооударотаеааа;к коь-батат Соаота Монаотроа ЮР оо делам ааойоетеакй,45) Дата опубликования описання 06,12 7 Б ь и открьтя(72) Автор Б, Сахаров изобретенияБсесоюэныи научно исследовательский институт Метоцнкии техники разведки(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРЛБЛБНИЯ ПРОЦЕССОгЧ БУРГтИо СКВО)т,"ИНИзобретение относится к Области оптимизации процссса бурения скважин и может быть использовано на буровых станках алмазного бурения.Известно устройство для управления процессом бурения скважин, содержащее датчик момента, датчик осетой нагрузки и блок делетптя, Вытрабатываюший сигнал, пропорциональный отношению сигнала с датчика момента к сигналу с датчика осеВой чагруэкет 1,ттвОднако, указанное отношение не учитывает скорости приложения нагрузки, что сушественно влияет на интенсивность износа породораэрушаюшего инструмента.Из известных устройств аналоги щого назначения наиболее близким по технической сущности является устройство для управления процессом бурения скважин Ц , содержащее датчики глубины, времени проходки осевой нагрузки, скорости вра 2 О шенин и механической скорости бурения, блок определения интенсивности износа долота, и блок определения проходки на долото, предназначенное для управления процессом бурения по максимуму проходки на долото.Изестное устройство Вырабатывает в процессе бурения сигнал, пропорциональт ый Величине проходки на полото для конкретных в данный момент времени .словий бурения беэ учета износа дОлота на предшествутоших режимах, причем расчет производится, исходя из среднестатистической зависимости конечного значения интенсивности износа долота от параметров режима бурения. Б каждый момент времени определяется величина проходки на долото беэ учета текушей глубины проходки, то есть как бы для начального момента буренияПриратиеция этой величины будут функционально зависеть от параметров бурения, влияющих ца механическую скорость бурения и интенсивность износа долота, однако расчетная абсолютная Величина проходки В любой момент времени, кроме начального будет отличаться От истинного знвчения.Известное устройство гарантирует возможность достижения максимального значения проходки на долото, но не позволяет точно определить ее абсолютную величину, а также величину времени бу- % рения долотом и, следсвательно, не позволяет обеспечить регулирование параметров режима бурения по стоимости метра бурении скважины.Целью изобретения является обеспече ние выбора оптимальных режимных параметров бурения путем прогнозирования величины проходки на долото.Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено интегратором, ф блоком определения относительного износа долота, блоком определения конечного времени бурения долотом, сумматором, блоком сравнения и блоком коррекции причем интегратор совместно с блоком ф определения проходки на долото подключен посредством блока коррекции к выходу блока определения интенсивности износа долота и соединен последовательно с блоком определения относительного износа долота, включенным на один из входов блока определения ресурса проходки на долото, второй вход которого соединен с выходом блока определения проходки ва долото, а его выход подключен параллельно к датчику механической скорости бурения и встречно с датчиком глубины - к сумматору, подключенному к одному из входов блока определения конечного времени бурения, Яа другие вхо 33 ды которого включены датчики времени проходки и глубины, а выход соединен с датчиком механической скорости бурения, выход которого подключен к блоку сравнения, связанному с блоком коррекции,На чертеже представлена,функциональная схема устройства для управления процессом бурения.Устройотво содержит. датчик 1 механической скорости бурения, датчик 2 осевой нагрузки,.датчик 3 скорости врагдения, блок 4 определения интенсивности износа долота, блок 5 коррекции, блок 6 определения проходки на долото, интегратор 7, блок 8 определения относительного износа долота, блок 9 определения ресурса проходки долотом, сумматор 10, датчик 11 глубины проходки, датчик 12 времени проходки, блок 13 определения возможного времени бурения долотом, блок 14 вычисления механической скорости бурения, блок 15 сравнения, измерительные приборы 16, 17, причем датчик 1 механической скорости бурения, подключен к трем блокам: к блоку 4 определения интенсивности износа долота, к блоку 6 определения проходки на долото и к блоку 15 сравнения. К блоку 4 подключены датчики 2, 3 осевой нагрузки и скорости вращения соответственно. Выходы блока 4 и бпока 15 подключены к блоку 5 коррекции, выход которого подключен к блоку 6 определения проходки на долото и к интегратору 7. Интегратор 7 связан с блоком 8 определения относительного износа долота. Блок 9 определения ресурса проходки долотом связан с блоками 6 и 8. Выход блока 9 подкл 1 очен к блоку 14 вычисления механической скорости бурения н к сумматору 10. Датчик 11 глубины проходки подключен ко второму входу сумматора 10 и к блоку 13 определения возможного времени бурения долотом, а выход сумматора 10 подсоединен к блоку 13 и к измерительному прибору 17, Датчик 12 времени проходки подключен к блоку 14 и блоку 13, Выход блока 13 соединен с блоком 14 и измерительным прибором 16, причем выход блока 14 связан со вторым входом блока 15 сравнения.Устройство для управления процессом бурения скважин работает следующим образом,. Сигнал с выхода блока 4 определе.ния интенсивности износа через блок 5 коррекции поступает одновременно в блок 6 определения проходки на долото н на интегратор 7, в который одновременно вводится сигнал, пропорциональный начальной высоте рабочей части долота.На выходе. интегратора 7 сигнал пропорционален величине текущего износаииЬ,= з ьн,о т де И - начальная высота рабочей части долота;Д - конечное значение интенсивности износа долота;Ф - текущее время с момента начала работы долота.С выхода интегратора 7 сигнал поступает в блок 8 определения относительного износа долота, куда одновременно вводится сигнал, пропорциональный начальной высоте рабочей части долота, В блоке63637Я определяется коэффициент , учитываюший относительный износ долота Сигналы с выходов блока Р и блоха 6 поступают в блок 9 определения ресурса проходки долота, где происходит операция умножения 6Регулирование коэффициента передачи, а следовательно и интенсивности износа происходит да тех пор, паха ошибка О не станет равной нулю. К выходам блоков 10 и 13 подключены измерительные приборы 17 и 16 соответственно. Первый измеряет величину проходки на поста второй - величину времени чистого бурения.где ЬН - ресурс долота, выражентгыйв погонных метрах бурения; ЫНр - расчетная величина проходкина долото.Сигнал с выхода блока 9 одновременнопоступает в блок 14 вычисления меха=нической скорости бурения и в сумматор у;10, в котором этот сигнал суммцруотсяс сигналам датп",ка 1 1 глубины прохашл.Н=ЬН+Ь,.3где Н - величина проходки на палата- глубина проходки.В блок 13 определения возможного времени бурения долотом одновременно поступают сигналы с сумматора 10, дат-чика 11 и датчика 1 времени проходки, где определяется средняя скорость ар бурения и конечное время Тб бурения долотом.Сигналы с выхода блока 13 и датчикаЛ 12 поступают одновременно в блок 14 вычисления механической скорости бурения, где происходит операция вычитания 1 Т,у -) и деленияЬНЧ = -"Ъгде 1 - текушее время проходки,Мпр. - расчетная величина механической скорости бурения,Выход блока 14 подключен к блоку 15 сравнения, где вырабатывается сит- нал ошибки 8 прогнозирования величин.Е 4 и Тб.+8 =Ч -чпр. мах.Сигнал, пропорциональный ошибке Впоступает в блок 5 коррекции, представляющий собой исполнительный механизм, регулируххций коэффициент передачи в цепи между блохом 4 и блоками 6, 7.Причем при 90 коэффициент передачи увеличивается, прнО - уменьшается, а при О =О остается неизменным. Использование устройства дпя управления пооцессом бурения скважин позволит повысить производительность алмазного бурения в среднем на 25% цри одном и том же уровне расхода алмазов за счет объективного выбора и поддержания оптимальных технологических режимов бурения,Формула изобретенияУстройство для управления процессомбурения скважин, содержащее датчики глубины, времени проходки, осевой нагрузки, скорости вращения и механической скорости бурэния, блок определения интенсивности износа долота и блок определения проходки на долото, о т л и ч а ю ш е - е с я тем, чта, с целью обеспечения выбора оптимальных режимных параметров бурения путем прогнозирования величины проходки на долото, оно снабжена интеграторам, блоком определения относительного износа долота, блоком определения ресурса проходки на долото, блоком определения конечного времени бурения долотам, сумматором, блоком сравнения и блоком;оррекции, причем интегратор совместно с блоком определения проходки на дспато подключен через блок коррекции к вьходу блока определения интенсивности износа долота и соединен последовательно с блохом определения атнасительнога износа долота, подключенным к одному из входов блока определения ресурса проходки на долото, другой вход которого соединен с выходом блока определения проходки на долото, а его выход подключен параллельно к датчику механической скорости бурения и встречно с датчиком глубины - к сумматору, подключенному к одному из входов блока определения конечного времени бурения, другие входы которого соединены с датчиками времени проходки и глубины, а выход - с датчиком механической скорооти бурения, выход которого подключен636379 Составитель Р, ГладунТехред Э. Чужик Корректор И, Гоксич Редактор Т йчи 692 Ти 6908/26ННИИПИ Гос в СС рственно по дел 13035 Москв Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектн к блоку сравнения, связанному с блокомкоррекции,Источники информации, принятые вовнимание при акспертнзе: 1, Авторское свидетельство СССР Мр 30256, кл, Е 21 С 1/02, 1965. 2. Авторское свидетельство СССР% 533722, кл. Е 21 В 45/00, 1972, Подписное та Минис открытий д. 4/5 о комитета Совем изобретений и5, Раушская на 6