Способ управления процессом бурения взрывных скважин

ОПИСАНИЕ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нц 960425 ИЗОБРЕТЕНИЯ(22) Заявлено 030480 (21) 2902129/22-03 11 М Кл 3 с присоединением заявки Ио -Е 21 В 44/ОО Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий..(088.8) Дата опубликования описания 230982(72) Авторы иэобретейия А.А.Жуковский, М.И,Кулачек и Н.И.Кошкин Научно-исследовательский и проектно-конст институт по добыче полезных ископаемых открыМинистерства угольной промышленнбсти тель(71) 3 ым спосоССР 54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ СКВОМ БУРЕНИЯ ИН Этот спосбб не.позволяет вести быстрый и точный поиск оптимальных значений параметра режима, так как с еГо. помощью может осуществляться .по- иск методом последовательных приближений значений этих параметров к их оптимальным величинам, вследствие чего он не обеспечизает также, в сложных условиях бурения, точности оптимизации.Известен также. способ определения режима работы долота в скважине по отношению вращающего момента на долоте к механической скорости буре- ния 3).способ не поэволяь режим бурения,реднением контроение относитсяости, а именнооцесса вращатевных скважин.н способ УПравения, основаниыпараметров режсти от меняющикважин (.11. Иэобре промышлен тизации й рения взры Извест цессом бу лировании в зависим проходкик горнойк автоматьнога буения пройна регу ма бурени ся услови Однако известный ет быстро определят так как связан с ус 20 лируемых параметров Целью иэобретени ние быстродействия ние точности нахожд значений параметров Указанная цель д что согласно способ чину осевой нагруэк симуму отношения те углубления долота з вращения к удельно щего момента на долб для опкоторомов режимо отношеоте вращичеству имизации птимальные находятиям скоросния, осо- роьывочной Известен спосбуровых работ, взначения параметпоследовательноти бурения к часвой нагрузке, кожидкости 2. кущег а оди му энаоте,Одйако этот способ не позволяет:производить нахождение оптимальногорежима с высокой точностью вследствие того, что в устройство для осуществления оптимизации вводят извнепостоянные коэффициенты (моторесурс,постоянную величину поддерживаемоймощности.и т.п,), которые .не обеспечивают быстродействия вследствие по-.переменного поиска каждого иэ параметров режима бурения (частоты вращения долота, осевой нагрузки на до"лото и т.п),я является повышепоиска и увеличеения оптимальныхрежима.остигается тем, у определяют нелии на долото по мако .значениян оборот егочению крутяа оптимальное .значение частоты вращения долота находят по обратной зависимости от осевой нагрузки, причем эту зависимость вводят в систему управления и корректируют ее в процессе поиска оптимального режима по укаэанному максимуму в 5 зависимости от частоты вращения долота.На фиг.1 показаны графики изменения показателей бурения в функции осевой нагрузки Р, на фиг.2 - пример 10 )возможной функциональной схемы устройства управления процессом бурения, основанного на предлагаемом способе.Показанные на фиг.1, в функции осевой нагруЗки Р, зависимости углубления -1 бурового долота, моментар -2 на долоте, удельного момента ,Она единицу осевой нагрузки, отношения иуглубления 1 долота к удельному моменту 3 получены при экспериментальном бурении станками 2 СБШна,угольных разрезах, Характер рассмбтренных зависимостей при бурении в других условиях остается тем же.25Изображенные на Фиг.1 зависимости показывают, что имеется значение осевой нагрузки Р, при котором отношение и углубления долота за один оборот его вращения к удельному моменту ф на этом долоте максимально. При этом наблюдается высокое значение самого углубления и и низкое значение удельного момента,и. Дальнейшее увеличение осевой нагрузки Р не приводит к значительному увеличению углубления Ь, но увеличивает удельный мо- . мент р и расход энергии на бурение. с Для разных условий бурения (разных пород, долот, режимов. бурения) значение осевой нагрузки Р, при котором 40 величина отношения 4 максимальное, различноКак показывают исследования, оптимальное по максимум отношение 4 значения осевой нагрузки Р оптимально также и по минимуму себесто имости бурения. Для различных частот и. вращения бурового инструмента отношение 4 также имеет точки максимума, а оптимальные значения частоты и вращения зависят от свойств горных пород и долот.Характер рассмотренных соотношений позволяет осуществлять способ управления процессом бурения путем поиска оптимальных величин параметров бурения, для чего может использоваться система управления,.показанная на фиг.2.Буровой станок 5 снабжен датчиками 6 углубления бурового долота за один оборот вращения и удельного момента 60 7 на долоте. Выходы этих датчиков подключены к вычислительному устройству 8. Выход вычислительного устройства 8 через экстремальный регулятор 9 подключен к Функциональному Йреоб разоэателю 10. Первый выход преобра зователя 10 подключен ко входу регулятора 11 нагрузки, второй его эыходк регулятору 12 частоты вращения. В функциональный преобразователь 10 введена постоянная величина К, определяющая его настройку.Способ управления процессом бурения основан на непрерывном регулиро. вании параметров режима бурения в зависимости.от.меняющихся условий проходки скважин, при котором оптимальное значение осевой нагрузки Рр определяют путем ее регулирования по максимуму отношения текущего значе,ния углублениядолота за один оборот его вращения, вычисляемого датчиком б углубления, к удельному значению крутящего момента на долото, вычисляемому датчиком 7 удельного момента, причем это отношение определяют с помощью вычислительного устройства 8, Регулирование осевой нагрузки Р может производиться вручную, либо с помощью экстремального регулятора 9.Оптимальное значение частоты и вращения долота находят по обратной пропорциональной зависимости от осевой нагрузки. Для этой цели может быть применен функциональный преобразователь 10, с выходов которого снимаются сигналы 0 0 для регулирования частоты и вращенйя и осевой нагрузки Р. Постоянная К функционального преобразователя 10, вводимая заранее, корректируется э процессе поиска оптимального значения частоты вращения также по максимуму отношения углубления бурового долота к удельному мо- ментУ (11 ох)Применение изобретения обеспечивает безвибрационный режим бурения, ликвидирует работу с превышением момента вращения выше нормы. Экономический эффект от применения буровых станков, оборудованных устройствами, осуществляющими предлагаемый способ, составляет 12-15 тыс.руб. на один буровой станок в год.Формула изобретенияСпособ управления процессом бурения взрывных скважин, включающий непрерывный контроль и регулирование режимных параметров в процессе бурения, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью увеличения быстродействия и повышения точности определения оптимальных значений параметров процесса. бурения, определяют величину осевой нагрузки на долото по максимуму Отношения текущего значения углубления долота эа один оборот его вращения к удельному значению крутящего момента на долоте, а оптимальноезначение частоты вращения долота на"ходят по обратной зависимости от осевой нагрузки, причем эту зависимостьвводят в систему управления и корректируют ее в процессе поиска оптимального режима бурения по указанному максимуму в зависимости от частоты вращения долота,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторсное свидетельство СССРМ 479866, кл. Е 21 В 44/00, 1969. 2. Куликовский Л,ф. и Ушмаев В.И. ИнФормационно-измерительные системы. для управления процессом бурения.М.,"Недра", 1972, с,8-12. 3Авторское свидетельство СССРР 2798160/22-03, кл. Г 21 В 44/00,1979..4 тент д, ул.Проектная лиал ППП аз 7224/40 Тираж б 23 ВНИИПИ ГосударствЕ по делам изобрет 113035, Москва, 2 Х ного комитета СССний и открытий5, Рауюская наб.,