RU1795220C - Method of optimization of process of drilling - Google Patents
Method of optimization of process of drillingInfo
- Publication number
- RU1795220C RU1795220C SU904816781A SU4816781A RU1795220C RU 1795220 C RU1795220 C RU 1795220C SU 904816781 A SU904816781 A SU 904816781A SU 4816781 A SU4816781 A SU 4816781A RU 1795220 C RU1795220 C RU 1795220C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- cutting tool
- meter
- rock
- rock cutting
- Prior art date
Links
Abstract
|Изобретение относитс к алмазному бурению скважин и позвол ет повысить точность управлени процессом в услови х резко примен ющихс свойств пород. Дл этогозадают моторесурс породоразрушающего инструмента (МПИ). В процессе бурени на каждой ступени регулировани измер ют врем чистого бурени , угловую скорость вращени инструмента и осевое усилие на забой. По произведению этих параметров определ ют отработанный на данной ступени регули- ровани МПИ. Производ т накопление текущего МПИ. При равенстве текущего и заданного МПИ фиксируют момент полной обработки породоразрушающего инструмента . 1 ил.The invention relates to diamond drilling of wells and allows to increase the accuracy of process control in conditions of sharply applied rock properties. For this, the resource of rock cutting tool (MPI) is set. During the drilling process, at each stage of adjustment, the time of pure drilling, the angular velocity of rotation of the tool and the axial force on the face are measured. The product of these parameters determines the MPI worked out at this stage of regulation. Accumulation of the current MPI is performed. If the current and specified MPI are equal, the moment of complete processing of the rock cutting tool is recorded. 1 ill.
Description
/)/)
СWITH
Изобретение относитс к контролю и управлению процессом бурени скважин алмазными коронками и предназначено дл определени режимных параметров, оптимальных по минимуму стоимости одного метра проходки скважин и определени момента времени полной отработки алмазного инструмента с целью его подъема на поверхность и замены.The invention relates to the monitoring and control of the process of drilling wells with diamond crowns and is intended to determine operational parameters that are optimal for the minimum cost of one meter of well drilling and to determine the time when the diamond tool is fully worked out with the aim of raising it to the surface and replacing it.
И-звестен способ оптимизации процес- са бурени , включающий измерение времени чистого бурени и текущего значени проходки на породоразрушающий инстру- 1 обеспечивающий минимум стоимо- проходки метра скважины поAn I-known method of optimizing the drilling process, including measuring the time of clean drilling and the current value of penetration to the rock cutting tool 1, which ensures a minimum cost per well per meter
ментthe cop
стиSTI
выражениюexpression
(t + tbQC + Gi(t + tbQC + Gi
(1)(1)
где q - стоимость проходки одного метра скважины, руб/ч;where q is the cost of driving one meter of the well, rub / h;
С - стоимость часа эксплуатации буровой установки; руб/ч;C is the cost of an hour of operation of a drilling rig; rub / h;
ten - врем , затрачиваемое на спуско- . подъемные операции, отнесенное ; одному рейсу, ч;ten - time spent on the trigger. lifting operations referred; one flight, h;
t - текущее врем бурени в рейсе, ч;t is the current drilling time in the flight, h;
Сп - стоимость породоразрушающего инструмента, руб;Cn is the cost of the rock cutting tool, rub;
h - текуща проходка на прродоразру- шающ1.й инструмент в рейсе, м.h is the current penetration to the prodrorashushayuschiy1.y instrument in flight, m.
При достижении q qmin принимаетс решение о замене породоразрушающего инструмента.Upon reaching q qmin, a decision is made to replace the rock cutting tool.
Известное устройство дл реализации данного способа, содержит комплект средств, преобразующих входные величины в пропорциональные уровни напр жений.A known device for implementing this method comprises a set of means that convert input values to proportional voltage levels.
sjsj
ю елy eat
1ЧЭ 1ЧЭ1CHE 1CHE
оabout
включающий преобразователь-накопитель текущего времени бурени в рейсе, задат- чик времени спуско-подъемных операций, задатчик стоимости часа эксплуатации буровой установки, задатчик стоимости поро- доразрушающего инструмента (долота, алмазной коронки) и накопитель-преобразователь текущей проходки на породораз- рушающий инструмент, блок вычислени стоимости одного метра проходки, состо щий из сумматора общего времени рейса породоразрушающего инструмента, множительного звена, сумматора текущей стоимости эксплуатации буровой установки и породоразрушающего инструмента и делительного звена, а также регистрирующий прибор.including a converter-accumulator of the current drilling time in the flight, a setter for the time of tripping operations, a setter for the cost of an hour of operation of the drilling rig, a setter for the cost of the rock cutting tool (bit, diamond crown) and a drive-converter for the current penetration to the rock cutting tool, unit for calculating the cost of one meter of penetration, consisting of an adder of the total flight time of the rock cutting tool, a multiplier link, an adder of the current cost of operating the drilling rig new and rock cutting tools and dividing link, as well as a recording device.
Однако известный способ не может обеспечить оперативное управление процессом бурени , так как в нем не измер ютс и не регулируютс осевое усилие на забой скважины и углова скорость вращени породоразрушающего инструмента, что ведет к недоиспользованию моторесурса породоразрушающего инструмента и повышению стоимости проходки одного метра скважины.However, the known method cannot provide operational control of the drilling process, since the axial force on the bottom of the well and the angular velocity of rotation of the rock cutting tool are not measured and adjusted in it, which leads to underutilization of the motor resource of the rock cutting tool and an increase in the cost of drilling one meter of the well.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ оптимизации процесса бурени , включающий измерение угловой скорости вращени породоразрушающего инструмента, осевого усили на забой скважины , механической скорости бурени и регулирование режимных параметров.Closest to the proposed is a method for optimizing the drilling process, including measuring the angular velocity of rotation of the rock cutting tool, the axial force at the bottom of the well, the mechanical drilling speed and adjusting the operating parameters.
Однако данный способ не дает возможности автоматического управлени процессом бурени по минимуму стоимости проходки одного метра проходки скважины, а также оперативного контрол отработки породоразрушающего инструмента, что снижает точность и надежность управлени процессом бурени в резко измен ющихс геологических услови х.However, this method does not allow automatic control of the drilling process at the minimum cost of driving one meter of the well’s penetration, as well as the operational control of the development of the rock cutting tool, which reduces the accuracy and reliability of the control of the drilling process in sharply changing geological conditions.
Цель изобретени - повышение точности и надежности управлени процессом бурени скважины в услови х резко измен ющихс прочностных и структурных свойств пород.The purpose of the invention is to increase the accuracy and reliability of controlling a well drilling process under conditions of sharply changing strength and structural properties of rocks.
Поставленна цель достигаетс тем, что в способе оптимизации процесса бурени включающем измерение угловой скорости вращени породоразрушающего инструмента , осевого усили на забой скважины, механической скорости бурени и регулирование режимных параметров, дополнительно , на каждой ступени регулировани измер ют врем чистого бурени , определ ют отработанный на данной ступени регулировани моторесурс породоразрушающего инструмента, производ т его накопление и,The goal is achieved in that in a method for optimizing a drilling process, including measuring the angular velocity of rotation of a rock cutting tool, axial thrust downhole, mechanical drilling speed and adjusting operating parameters, in addition, the time of pure drilling is measured at each control step, the steps for regulating the motor resources of the rock cutting tool, its accumulation and,
исход из этого, определ ют момент полной отработки породоразрушающего инструмента и подъема его на поверхность с целью замены.Based on this, the moment of complete development of the rock cutting tool and its lifting to the surface for the purpose of replacement is determined.
Благодар этому по вл етс возможность регулировать осевое усилие и угловую скорость вращени породоразрушающего инструмента таким образом, чтобы значение стоимости проходки одного метра сква- жины было минимальным.This makes it possible to adjust the axial force and the angular velocity of rotation of the rock cutting tool so that the value of the penetration of one meter of the well is minimal.
Система функционирует согласно алгоритмуThe system operates according to the algorithm
q (C bP )ЛЛ(2) где b Cn/Q - коэффициент; р - осевое усилие на забой скважины;q (C bP) LL (2) where b Cn / Q is the coefficient; p is the axial force at the bottom of the well;
ш - углова скорость вращени породоразрушающего инструмента;w is the angular velocity of rotation of the rock cutting tool;
V - механическа скорость бурени ; Q - моторесурс породоразрушающего инструмента, рад/с Н-ч.V is the mechanical drilling speed; Q - motor resource of rock cutting tool, rad / s N-h.
Моторесурс породоразрушающего инструмента определ етс как произведение базовых значений Р и о на врем полной отработки инструмента при неизменных re: ологических услови хThe motor resource of a rock cutting tool is defined as the product of the basic values of P and o for the time the tool is completely worked out under constant re: environmental conditions
Q Рб Cfc t.(3) Дл каждого типа коронок и долот моторесурс вл етс величиной посто нной.Q Pb Cfc t. (3) For each type of crowns and chisels, the motor resource is a constant value.
Дл определени момента времени пол- ной отработки породоразрушающего инструмента с целью его подн ти , на поверхность и замены производитс оперативный контроль отработанного моторесурса In order to determine the time of the full working out of the rock cutting tool in order to raise it to the surface and replace it, an operational control of the spent motor resource is performed
Q, | P,Q, | P
ад ti, (4)hell ti, (4)
где I - ступень управлени .where I is the control step.
Благодар измеренному моторесурсу, характерному дл каждого типа коронок и долота, и оперативному контролю текущего остаточного моторесурса становитс возможным с высокой степенью точности регулировать режимные параметры процесса бурени таким образом, чтобы стоимость проходки одного метра скважины была бы минимальной, так как зависимостьOwing to the measured motor resource characteristic of each type of crowns and chisels and the operational control of the current residual motor resource, it becomes possible to control the operating parameters of the drilling process with a high degree of accuracy so that the cost of drilling one meter of the well is minimal, since the dependence
Q f(P &) (2) позвол ет непосредственно воздействовать на осевое усилие на забой скважины и угловую скорость вращени породоразрушающего инструмента, а накопление произведений сигналов с датчиковQ f (P &) (2) allows you to directly affect the axial force on the bottom of the well and the angular velocity of rotation of the rock cutting tool, and the accumulation of products of signals from sensors
осевого усили на забой скважины, угловой скорости вращени породоразрушающего инструмента на врем , установленное таймером пр мопропорционально отработанному моторесурсу породоразрушающего инструмента, что позвол ет с высокой степенью точности и надежности определить момент времени полного износа породоразрушающего инструмента и подъема его на поверхность.the axial force at the bottom of the well, the angular velocity of rotation of the rock cutting tool for the time set by the timer in proportion to the worked out motor resource of the rock cutting tool, which allows a high degree of accuracy and reliability to determine the time of complete wear of the rock cutting tool and its lifting to the surface.
На чертеже представлена функциональна блок-схема устройства управлени режимными параметрами вращательного бурени скважин. Устройство управлени режимными параметрами вращательного бурени состоит из импульсного датчика механической скорости бурени 1DV, импульсного датчика угловой скорости вращени породоразрушающего инструмента 2D (о, дифференциально-трансформаторного датчика осевого усили на забой скважины 3DP, выходы которых соединены с соответствующими входами многоцелевого программируемого контроллера 4 ПК, в качестве которого прин т серийно-выпускае- мый многоцелевой программируемый контроллер Ломиконт-110, структурно включающий в себ два импульсно-цифровых преобразовател , аналого-цифровой преобразователь , два цифроаналоговых преобра- зовЬтел , два таймера, два сумматора, блок вычислени , блок индикации и пульт управлени , включающий в себ задатчик стоимости породоразрушающего инструмента и задатчик моторесурса породоразрушающего инструмента. Первый выход многоцелевого программируемого контролллера 4 ПК через усилитель сигнала рассогласовани 5 БУ соединен с регул тором осевого усили на забой скважины 6 ГК, а второй выход, многоцелевого программируемого контроллера 4 ПК соединен с усилителем сигнала рассогласовани 7 МУ, выход которого соединен с регул тором угловой скорости вращени породоразрушающего инструмента 8 ТП-Д.The drawing shows a functional block diagram of a device for controlling operational parameters of rotary drilling of wells. The control device for operational parameters of rotary drilling consists of a pulsed sensor of mechanical drilling speed 1DV, a pulsed sensor of angular velocity of rotation of a rock cutting tool 2D (oh, a differential transformer axial force sensor for bottom hole 3DP, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of a multipurpose programmable controller 4 PCs, the quality of which is adopted by the commercially available multi-purpose programmable controller Lomikont-110, structurally including two impu An digital-to-digital converter, an analog-to-digital converter, two digital-to-analogue converters, two timers, two adders, a calculation unit, an indication unit and a control panel, including a rock cutting tool cost meter and a rock cutting tool motor resource setting. The first output of a multi-purpose programmable controller 4 The PC through the amplifier of the error signal 5 control unit is connected to the axial force regulator for the bottom hole 6 GK, and the second output, a multi-purpose programmable controller 4 PC is connected to the amplifier of the mismatch signal 7 MU, the output of which is connected to the controller of the angular velocity of rotation of the rock cutting tool 8 TP-D.
Датчики скорости выполнены на базе выключател поворотного, дискретного фотоэлектрического ПДФ-5 (Башкирское ПО Электроаппарат), Датчик осевого усили на за|бой в качестве основного элемента со- дифференциал ьныйэлектромехани- чес)ий манометр ДМ-Э.The speed sensors are based on the rotary, discrete photoelectric switch PDF-5 (Bashkir software Elektroapparat), the axial force sensor on the back as the main element of the DM-E differential electrochemical manometer.
Регул тор осевого усили на забой скважины выполнен на базе гидравлического предохранительного клапана с пропорциональным управлением МК ПВП, который комплектуетс блоком управлени БУ-1100, представл ющим собой усилитель сигнала рассогласовани . Второй усилитель - есть магнитный усилитель типа БД-2 ТА5: регул тор угловой скорости вращени - тири- сторный преобразователь типа КТЭУ с двигателем марки ДП-52; контроллер - многоцелевой программируемый контроллер Ломиконт-110 (ПО Электроприбор, г. Чебоксары).The downhole axial thrust controller is based on a hydraulic safety valve with proportional control of the PVP MK, which is equipped with a BU-1100 control unit, which is an error signal amplifier. The second amplifier is a magnetic amplifier of the BD-2 type TA5: an angular rotation speed controller is a thyristor converter of the KTEU type with an engine of the DP-52 brand; controller - multi-purpose programmable controller Lomikont-110 (PO Elektropribor, Cheboksary).
Предложенный способ с помощью описанного устройства осуществл етс следу- 5 ющим образом.The proposed method using the described device is carried out as follows.
С пульта управлени многоцелевым программируемым контроллером 4 ПК задаютс числовые значени , соответствующие стоимости часа работы бурового станка, сто0 имости используемого породоразрушающего инструмента и его моторесурса. За врем , установленное первым таймером, многоцелевой программируемый контроллер считывает количество импульсов, поступающих сFrom the control panel of the multipurpose programmable controller 4 PCs, numerical values are set corresponding to the cost of an hour of operation of the drilling rig, the cost of the rock cutting tool used and its motor resource. During the time set by the first timer, the multipurpose programmable controller reads the number of pulses from
5 датчика механической скорости бурени 1DV, и усредн ет ее значение. Аналогичным способом считываетс и усредн етс значение угловой скорости вращени с датчика 2 Dco.5 of the 1DV mechanical speed sensor, and averages its value. In a similar manner, the value of the angular velocity of rotation from the sensor 2 Dco is read and averaged.
0 При а) const многоцелевой программируемый контроллер измен ет усилие на забой скважины таким образом, чтобы целева функци (2) была бы минимальной; при этом сигнал рассогласовани с первого вы5 хода многоцелевого программируемого контроллера 4 ПК через усилитель сигнала рассогласовани 5 БУ подаетс на регул тор осевого усили на забой скважины 6 ГК, По достижению частного минимума соот0 ветствующее ему значение осевого усили запоминаетс многоцелевым программируемым контроллером 4 ПК и оптимизаци ведетс по каналу: углова скорость вращени - стоимость проходки одного метра0 For a) const, the multipurpose programmable controller changes the downhole force so that the objective function (2) is minimal; the mismatch signal from the first output of the multi-purpose programmable controller 4 PCs through the amplifier of the mismatch signal 5 control unit is fed to the axial force regulator for the bottom hole 6 GK. Upon reaching a particular minimum, the corresponding value of the axial force is stored by the multi-purpose programmable controller 4 PCs and optimization is carried out along the channel: angular rotation speed - the cost of driving one meter
5 скважины аналогичным образом. По достижении минимума q дл данной породы значени осевого усили на забой скважины и угловой скорости вращени породоразрушающего инструмента поддерживаютс не0 изменными; устанавливаетс порог срабатывани многоцелевого программируемого контроллера 4 ПК равный 5% от величины механической скорости бурени , при этом 4 ПК производит периодический опрос5 wells in a similar way. Upon reaching a minimum q for a given rock, the values of the axial thrust at the bottom of the well and the angular velocity of rotation of the rock cutting tool are kept constant; the response threshold of the multi-purpose programmable controller 4 PCs is set equal to 5% of the value of the mechanical drilling speed, while 4 PCs periodically poll
5 текущего значени механической скорости бурени . Как только значение механической скорости бурени изменитс более чем на 5-% от установившегос (т.е. измен тс геологические услови ) многоцелевой про0 граммируемый контроллер вновь начнет цикл поиска оптимальных по стоимости одного метра проходки скважины режимных параметров Р и и).5 current value of the mechanical drilling speed. As soon as the value of the mechanical drilling speed changes by more than 5% of the established (i.e., geological conditions change), the multi-purpose programmable controller will again begin the search cycle for the optimal operating parameters for the cost of one meter penetration of the well P and ().
Одновременно с этим, каждое уеред5 ненное значение угловой скорости вращени аь умножаетс на текущее значение осевого усили на забой PI и на врем усреднени ti, при этом происходит накопление отработанного мотореcypca Qi -2 Pi о ti, а на блоке индификации отображаютс текущие значени Р, ft), v и остаточного моторесурса Q0 Q - QL Пр и Q Qi блоком индификации подаетс звуковой и световой сигналы о необходимости замены породоразрушающего инструмента.At the same time, each average value of the angular velocity of rotation a is multiplied by the current value of the axial force on the face PI and by the averaging time ti, while the spent motorcypca Qi -2 Pi о ti is accumulated, and the current values P, ft are displayed on the identification unit ), v, and residual motor resources Q0 Q - QL Pr and Q Qi, the sound and light signals are sent by the identification unit to replace the rock cutting tool.
Пример. Зависимость механической скорости бурени от режимных параметров аппроксимируетс функцией:Example. The dependence of the mechanical drilling speed on operating parameters is approximated by the function:
V a0 + 2aiP + 2a2 ft +V a0 + 2aiP + 2a2 ft +
+2азР ft + 34P2 + as оЛ(5) где ao-as - эмпирические коэффициенты, завис щие от системы порода-коронка. Приао гЗО,955+ 2azP ft + 34P2 + as оЛ (5) where ao-as are empirical coefficients depending on the rock-crown system. Priao GZO, 955
МОMO
,-зfrom
0,5808 0.5808
-Т-КГ-T-KG
VV
31 82 ;31 82;
азaz
34 -МО34 -MO
as -1,32/10 2 ,2481.106 Ј-Сas -1.32 / 10 2, 2481.106 S-C
С 17 руб/смена Сп 52 рубFrom 17 rub / change Sp 52 rub
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904816781A RU1795220C (en) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | Method of optimization of process of drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904816781A RU1795220C (en) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | Method of optimization of process of drilling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1795220C true RU1795220C (en) | 1993-02-15 |
Family
ID=21509649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904816781A RU1795220C (en) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | Method of optimization of process of drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1795220C (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8145462B2 (en) | 2004-04-19 | 2012-03-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Field synthesis system and method for optimizing drilling operations |
US8274399B2 (en) | 2007-11-30 | 2012-09-25 | Halliburton Energy Services Inc. | Method and system for predicting performance of a drilling system having multiple cutting structures |
US9249654B2 (en) | 2008-10-03 | 2016-02-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for predicting performance of a drilling system |
-
1990
- 1990-04-03 RU SU904816781A patent/RU1795220C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1779660. кл. Е 21 В 44/00, 1975. Патент US № 3660649, кл. 235-193, 1972. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8145462B2 (en) | 2004-04-19 | 2012-03-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Field synthesis system and method for optimizing drilling operations |
US8274399B2 (en) | 2007-11-30 | 2012-09-25 | Halliburton Energy Services Inc. | Method and system for predicting performance of a drilling system having multiple cutting structures |
US9249654B2 (en) | 2008-10-03 | 2016-02-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for predicting performance of a drilling system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Koren | Adaptive control systems for machining | |
US5341078A (en) | Sliding mode control method for a machine having an operating section operatively coupled to a servomotor and wherein a switching variable is determined based on a torsion amount and a torsion speed | |
EP0012620A2 (en) | Closed loop type numerical-controlled machine tool | |
US5631823A (en) | Method of making a connection, particulary a screw connection | |
KR100642225B1 (en) | Method and system for adaptive control of turning operations | |
EP0098309B1 (en) | Numerical control machining system | |
US7366576B2 (en) | Position control device and position control method for machine tools | |
KR100231115B1 (en) | Servomotor control method | |
WO1995004633A1 (en) | Tool life estimation method | |
RU1795220C (en) | Method of optimization of process of drilling | |
US5083280A (en) | Method for correcting tool feed rate in numerical control system and apparatus therefor | |
RU95120016A (en) | CONTROLLER FOR CNC MACHINES | |
JPH09500331A (en) | CNC machine tool controller | |
JPH0373253A (en) | Tool wear correction method | |
EP0441983A1 (en) | Method of controlling robot | |
SU1716112A1 (en) | Drilling control device | |
KR100407890B1 (en) | Hybrid Control Algorithm For Spindle Current Regulation Of CNC Machine Tools | |
SU814658A1 (en) | Method of automatic control of feed at milling process | |
RU2014445C1 (en) | Device for control of drilling process | |
JPH0248386B2 (en) | KOSAKUKIKAINIOKERUOKURISEIGYOHOHO | |
RU2234116C1 (en) | Device for pid-regulation | |
SU1479632A1 (en) | System for automatic control of drilling process | |
SU603951A1 (en) | Device for adaptive program-control of metal cutting machine tool | |
SU1295366A1 (en) | Adaptive control device for metal-cutting numerically controlled machine tools | |
KR0181768B1 (en) | Adaptive control method and device for controlling cutting force |