SU1099058A1

SU1099058A1 - Apparatus for monitoring the wear of bit

Info

Publication number: SU1099058A1
Application number: SU813339182A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Бражников; Вадим Львович Воронель
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб
Priority date: 1981-08-25
Filing date: 1981-08-25
Publication date: 1984-06-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА ДОЛОТА, включающее датчик вибраций , подключенный к усилителю, и индикатор, отличающеес тем, что, с целью повышени точности контрол , в него введены cyiviMaтор , пороговый блок, формирователь иТТ- каналов, содержащих узкополосный фильтр, детектор, интегратор, блок сравнени , накопитель и блок коэффициентов, причем выход усилител подключен к входам узкополосных фильтров, выходы которых подключены к входам детекторов, выходы которых подсоединены к интеграторам и первым входам блоков сравнени , вторые входы которых подключены к выходу интеграторов, а выходы к nepBHf входам накопителей, выходы которых подключены к входам блоков коэффициентов, а вторые входы к выходу (Ъормировател , подсоединенного к входу индикатора, подключенного к выходу порогового блока, вход которого подключен к выходу сумма (Л тора, входы которого подсоединены к выходам блоков коэффициентов. ;&amp; о СП 00A DEVICE FOR MONITORING A WEAR OF A BIT, including a vibration sensor, connected to an amplifier, and an indicator, characterized in that, in order to increase the accuracy of control, cyiviMator, a threshold unit, an ITT channel former containing a narrowband filter, a detector, an integrator, a block are introduced into it. comparison, the drive and the block of coefficients, and the output of the amplifier is connected to the inputs of narrow-band filters, the outputs of which are connected to the inputs of the detectors, the outputs of which are connected to the integrators and the first inputs of the comparison blocks, the second inputs The ports are connected to the integrators output, and the outputs are on the nepBHf inputs of the drives, the outputs of which are connected to the inputs of the coefficient blocks, and the second inputs on the output (of the drive connected to the input of the indicator connected to the output of the threshold unit, whose input is connected to the output sum (L whose inputs are connected to the outputs of the coefficient blocks.; & about SP 00

Description

Изобретение относитс к контролю и управлению процессом бурени нефт ных и газовых скважин и предназначено дл определени степени износа долота как по вооружению, так и по опоре. .The invention relates to the monitoring and control of the process of drilling oil and gas wells, and is intended to determine the degree of bit wear, both in terms of armament and support. .

Известно устройство дл контрол износа долота, в котором момент подема долота определ етс по уменьшению скорости проходки fl.A device for controlling bit wear is known, in which the moment when the bit is raised is determined by reducing the penetration rate fl.

Однако это устройство несовершен но, так как механическа скорость подвержена,ропьшим колебани м, что приводит к ошибкам в определении времени подъема инструмента и ухудшению отработки долот в св зи с опа ностью аварии.However, this device is imperfect, since the mechanical speed is subject to roar fluctuations, which leads to errors in determining the tool lifting time and the deterioration in the working of bits in connection with accident.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл контрол износа долота, включающее датчик вибраций, подключенный к усилителю, и индикатор 2. Однако надежность контрол известным устройством невелика , так как на величину и частоту колебаний вли ет много факторов: так в полосу фильтра нижних частот 1проникают частоты пульсации промывочной жидкости, в полосу фильтра верхних частот проникают гармоники вибраций бурового оборудовани .The closest to the proposed device is a bit wear monitoring device, which includes a vibration sensor connected to the amplifier and indicator 2. However, the reliability of control by a known device is small, since many factors affect the magnitude and frequency of oscillations: thus, the lowpass filter bandwidth penetrates pulsation frequency of the flushing fluid; harmonics of vibrations of drilling equipment penetrate into the high-pass filter band.

Целью изобретени вл етс повышение точности контрол .The aim of the invention is to improve the accuracy of control.

Эта цель достигаетс тем, что в устройство дл контрол износа долота , содержащее датчик вибраций, подключенный к усилителю, и индикатор, введены сумматор, пороговый блок, формирователь -и п каналов, содержащих узкополосный фильтр, детектор интегратор, блок сравнени , накопитель и блок коэффициентов, причем выход усилител подключен к входам узкополосных фильтров, выходы которых подключены к входам детекторов, выходы которых подсоединены к интеграторам и первым входам блоков сравнени , вторые входы которых подключены к выходу интеграторов, а выходы к первым входам накопителей, выходы которых подключены к входам блоков коэффициентов, а вторые входы к выходу формировател , подсоединенного к входу индикатора, подключенного к выходу порогового блока , вход которого подключен к выходу сумматора, входы которого подсоединены к выходам блоков коэффициентов .This goal is achieved by adding an adder, a threshold unit, a driver, and n channels containing a narrowband filter, an integrator detector, a comparator unit, a drive and a coefficient unit to a bit wear control device containing a vibration sensor connected to the amplifier and an indicator. The amplifier's output is connected to the inputs of narrow-band filters, the outputs of which are connected to the inputs of the detectors, the outputs of which are connected to the integrators and the first inputs of the comparison units, the second inputs of which are connected to the output of the integral tori, and outputs to the first inputs of the drives, the outputs of which are connected to inputs of coefficient blocks, and second inputs to the output of shaper connected to the input of an indicator connected to the output of the threshold unit, the input of which is connected to the output of an adder whose inputs are connected to outputs of coefficient blocks.

Число каналов зависит от вида спектральной плотности вибраций что в свою очередь определ етс типом долота и характером разбуриваемых пород, минимальное количество этих каналов равно двум.The number of channels depends on the type of vibration spectral density, which in turn is determined by the type of bit and the type of rock being drilled; the minimum number of these channels is two.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

На ведущей бурильной трубе устанавливаетс вибродатчик 1, например типа D -13, соединенный с усилителем 2, выход которого подключен к каналам, каждый из которых содержит узкополосный фильтр 3, детектор 4, выход которого непосредственно и через интегратор 5 св зан со входами блока 6 сравнени . Выход блока 6 соединен со входом накопител 7, подключенного к блоку 8 коэффициентов . Выходы блоков коэффициентов всех каналов соединены со входами сумматора 9, с выхода которого сигнал поступает на пороговый блок 10, св занный с индикатором 11, Фop лирователь 12 подключен к индикатору 11 и вторым входам накопителей 7. В зависимости от условий работы устройство включает в себ от 2-х до п аналогичных параллельных каналовA vibration sensor 1, for example of type D-13, is connected to the driving drill pipe and connected to an amplifier 2, the output of which is connected to channels, each of which contains a narrow-band filter 3, a detector 4, the output of which is directly and through the integrator 5 connected . The output of block 6 is connected to the input of the accumulator 7 connected to the block of 8 coefficients. The outputs of the coefficient blocks of all channels are connected to the inputs of the adder 9, from the output of which the signal goes to the threshold unit 10 connected to the indicator 11, the transmitter 12 is connected to the indicator 11 and the second inputs of the accumulators 7. Depending on the operating conditions, the device includes 2 to n similar parallel channels

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Вибрации, возбужденные в забое, через колонну труб поступают на вибродатчик 1, преобразующий их в электрический сигнал. Усиленный в усилителе 2 сигнал поступает на узкоролосные фильтры 3 с детекторами 4. Фильтры 3 настроены на спектральные максимуг/ а форманты входного сигнала. Известно, что степень нестационарности этих максимумов характеризует состо ние долота. Эта нестационарность учитываетс путем сравнени сглаженного с помощью интегратора 5 и нёсглаженного сигнала фильтра 3, осуществл емого блоком 6 сравнени , Блок б сравнени отмечает моменты совпадени уровней выдачей импульса. Количество таких импульсов в единицу времени, характеризующее степень нестационарности , накапливаетс в накопителе 7, Поступа затем на блок 8 коэффициентов, накопленное количество умножатетс на весовой коэффициен характерный дл данной форманты и выбранного параметра. Сложенные в сумматоре 9 сигналы поступают на пороговый блок 10 и индикатор 11, Формирователь 12 Формирует временной интервал накоплени и моменты опроса индикатора,Vibrations excited in the bottomhole, through a string of pipes, enter the vibration sensor 1, which converts them into an electrical signal. The signal amplified in amplifier 2 is fed to narrow-band filters 3 with detectors 4. Filters 3 are tuned to the spectral maxima / a formant of the input signal. It is known that the degree of nonstationarity of these maxima characterizes the state of the bit. This nonstationarity is taken into account by comparing the smoothed using the integrator 5 and the non-smoothed signal of the filter 3, carried out by the comparison block 6, the Comparison block b notes the moments of coincidence of the pulse output levels. The number of such pulses per unit of time, characterizing the degree of nonstationarity, accumulates in the accumulator 7, then enters the block of 8 coefficients, the accumulated number is multiplied by the weighting factor characteristic of this formant and the selected parameter. The signals accumulated in the adder 9 are fed to the threshold unit 10 and the indicator 11, the Shaper 12 Generates the accumulation time interval and the moments of the indicator polling,

Методика выбора весовых коэффициентов следующа .The method for choosing weight coefficients is as follows.

Первоначально все весовые коэффициенты устанавливаютс одинаковыми. При бурении опорной скважины отмечаетс выходной уровень блока и коэффициенты варьируютс таким образом чтобы их сумма оставалась неизменной а выходной уровень блока увеличивалс . Если при подъеме долота действительно обнаружитс износ вооружени , то полученный набор коэффициентов фиксируетс и вл етс исходным дл следующего долблени , при которомInitially, all weights are set equal. When drilling the reference well, the output level of the block is noted and the coefficients are varied so that their sum remains constant and the output level of the block increases. If, when the bit is raised, the wear of the weapon is indeed detected, then the resulting set of coefficients is fixed and is the starting point for the next chiseling, in which

производитс аналогична процедура уточнени коэффициентов. Практически шаг вариации обычно выбираетс равным 10%, Полученный после нескольких долблений набор коэффициейтов вл етс характерным дл износа данного типа долот и участка горных пород. Принцип действи предлагаемого устройства можно рассматривать как реализацию процесса классификации продольных вибраций,-т.е. разбиение их на два класса, соответствующих изношенному и неизношенному инструменту . Распознавание ведетс в пространстве признаков, характеризующих нестационарность формант, а положение пограничных гиперповерхностей определ етс весовыми коэффициентами . При этом процесс обучени сводитс к выбору коэффициентов, KO-J торый производитс по данным, полученным при бурении опорных скважин той же площади.a similar coefficient refinement procedure is performed. In practice, the variation pitch is usually chosen equal to 10%. The set of coefficients obtained after several digging is characteristic for the wear of this type of bits and a section of rocks. The principle of operation of the proposed device can be considered as an implementation of the process of classification of longitudinal vibrations, i.e. splitting them into two classes corresponding to a worn and unworn tool. The recognition is carried out in the space of features characterizing the nonstationarity of formants, and the position of the boundary hypersurfaces is determined by weight coefficients. In this case, the training process is reduced to the choice of coefficients, KO-J that is produced according to the data obtained during the drilling of reference wells of the same area.

Повышение достоверности получаемой информации, устранение действи помех обусловлено использованием системы узкополосных фильтров, выдел ющих спектральные максимумы вибра0 ций, характер нестационарности которых определ ет забойные параметры.The increase in the reliability of the information obtained, the elimination of the effect of interference, is due to the use of a system of narrow-band filters that highlight the spectral maxima of the vibrations, the nature of which nonstationarity determines the downhole parameters.

Использование изобретени позвол ет более точно определ ть момент подъема долота по износу сооружени 5 или опор, что дает возможность предотвращать аварии, возникающие при чрезмерном износе долота.The use of the invention makes it possible to more accurately determine the moment of raising the bit on the wear of the structure 5 or supports, which makes it possible to prevent accidents arising from excessive wear of the bit.

Claims

DEVICE FOR CONTROL OF WEAR WEAR, including a vibration sensor connected to an amplifier, and an indicator, characterized in that, in order to increase the accuracy of control, an adder, a threshold unit, a channel former containing a narrow-band filter, a detector, an integrator, a comparison unit are introduced into it a drive and a coefficient block, the amplifier output being connected to the inputs of narrow-band filters, the outputs of which are connected to the inputs of the detectors, the outputs of which are connected to integrators and the first inputs of the comparison blocks, the second inputs of which are connected to the output of the integrators, and the outputs are to the first inputs of the drives, the outputs of which are connected to the inputs of the coefficient blocks, and the second inputs to the output of the Shaper connected to the input of the indicator connected to the output of the threshold block, the input of which is connected to the output of the adder, the inputs of which are connected to the outputs of the blocks of coefficients.