SU878912A1 - Device for monitoring the wear of drilling bits - Google Patents

Device for monitoring the wear of drilling bits Download PDF

Info

Publication number
SU878912A1
SU878912A1 SU792798160A SU2798160A SU878912A1 SU 878912 A1 SU878912 A1 SU 878912A1 SU 792798160 A SU792798160 A SU 792798160A SU 2798160 A SU2798160 A SU 2798160A SU 878912 A1 SU878912 A1 SU 878912A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
bit
block
output
input
monitoring
Prior art date
Application number
SU792798160A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Петрович Петров
Владимир Васильевич Судаков
Владимир Федорович Бобров
Александр Александрович Любавин
Original Assignee
Тюменский индустриальный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тюменский индустриальный институт filed Critical Тюменский индустриальный институт
Priority to SU792798160A priority Critical patent/SU878912A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU878912A1 publication Critical patent/SU878912A1/en

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Description

(54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТРАБОТКИ ДОЛОТ(54). DEVICE FOR MONITORING THE PROCESS OF DOLOTS

II

Изобретение относитс  к области контрол  и управлени  процессом бурени  скважины и предназначено дл  определени  времени безаварийной работы долота на забое.The invention relates to the field of monitoring and controlling the process of drilling a well and is intended to determine the time of trouble free operation of the bit at the bottomhole.

Известно устройство, которое по статическим данным ранее отработанных долот осуществл ет прогнозирование срока службы опор отрабатываемого долота С 11Недостатком его  вл ютс  большие ошибки в оценке момента подъема долота на поверхность, св занные с нестабильностью параметров долота и коэффициентов прогнозирующей функции.A device is known which, based on the static data of previously spent bits, predicts the life of the supports of the drill bit. 11The disadvantage is large errors in estimating the moment of bit lifting to the surface, associated with instability of the bit parameters and prediction function coefficients.

Известны устройства дл  контрол  крут щего момента на валу роторного стола, предназначенные дл  предупреждени  обслуживающего персонала о механических перегрузках элементов бурильной колонны и долота L2J. Поскольку механические перегрузки указанных элементов бурового снар да вызываютс  разными причинами (обвал стенок скважины, переход долота в в зкие породы, заклинивание УБТ, забойного двигател , долота и др.), то по уровню крут щего момента, контролируемого известными устройствами, невозможно однозначно судить о заклинивании шарошек, вызываемом предельным износом опор долота. В этом состоит основной недостаток этих устройств.Devices for controlling torque on the rotary table shaft are known, which are intended to warn the operating personnel of mechanical overloads of the drill string elements and the L2J bit. Since mechanical overloads of these elements of the drill string are caused by different reasons (collapse of the borehole walls, bit transition into viscous rocks, jamming of the drill collar, downhole motor, bit, etc.), it is impossible to unambiguously judge by the level of the torque controlled by known devices. wedging of the cutters caused by the extreme wear of the bit supports. This is the main disadvantage of these devices.

Известно также устройство дл  .сов10 местного контрол  крут щего момента и механической скорости бурени  с целью определени  третьего параметра, представл ющего, собой отношение крут щего момента и скорости бурени . It is also known to have a device for local monitoring of torque and mechanical drilling speed in order to determine the third parameter, which is the ratio of torque and speed of drilling.

15 Резкое изменение третьего параметра указывает на аварийный износ бурового инструмента З.15 A sharp change in the third parameter indicates an accidental wear of the drilling tool Z.

Существенным недостатком такого устройства  вл етс  относительно не20 высока  надежность определени  момента полного износа долота, заключающа с  в том, что в р де случаев полный износ бурового инструмента не сопровождаетс  изменением отношени  момента к скорости. К недостаткам следует также отнести необходимость ведени  непрерывного визуального кон рол  за изменением третьего параметр со стороны бурильщика. Целью изобретени  . вл етс  повышение точности определени  момента полного износа долота. Цель достигаетс  тем, что устройство , содержащее датчики крут щего момента из текущей механической скорости бурени , блок делени  сигналов от датчиков, блоки- предупредительной и предаварийной сигнализации, дополнительно снабжено блоком прогнозировани  неизрасходованного ресурса вре мени работы опор долота, пороговым элементом, нуль-органом и блоком про гнозировани  предаварийной ситуации входы которого соединены с выходамипорогового элемента и нуль-органа, а выход - со входом блока предупреди тельной и. предаварийной сигнализации при этом вход порогового элемента подключен к выходу блока делени  сиг налов от датчиков, а вход нуль-органа подключен к.выходу блока прогнози ровани  неизрасходованного ресурса времени работы опор долота. На фиг. 1 показана функциональна  схема устройства дл  контрол  безава рийной отработки долот, на фиг. 2 график зависимости V|)(t) M(t)V(t)f где М - крут щий момент и V - механи ческа  скорость. Устройство дл  контрол  безаварий ной отработки долот (фиг. 1) содержи блок 1 прогнозировани  неизрасходованного ресурса времени работы опор долота, нуль-орган 2 с регулируемой зоной нечувствительности, датчик 3 крут щего момента, датчик 4 текущей механической скорости бурени , блок делени  сигналов, пороговый элемент 6, блок 7 прогнозировани  предаварийной ситуации и блок 8 предупре дительной и предаварийной сигнализации . Блок 1 прогнозировани  неизрасходованного ресурса времени работы опо долота функционирует в соответствии ,с алгоритмом , Fh - Р(Г1 ФР (t-) t - неизрасходованный ресурс времени работы опор долота Fi - потенциальный ресурс опор долота, оцениваемый по данным ранее отработанных долот; F(t )- израсходованный ресурс 1олота , равный р Ф (t)dt , о где t - текущее врем  механического бурени ,: Ф - произведение Р- (И или Р Q; Р) - показатель степени, оцениваемый по данным ранее отработаннь1х долот. Выходной сигнал этого блока начале рейса долота (при Г 0) имеет максимальное значение, а затем уменьшаетс  и достигает последовательно во времени следующих уровней: Ut а при t TO - 3 Q при t TQ Uf«- -a при t TO + 3G;, где ,. TO - ожидаемый срок службы опор долота и (5 - среднеквадратичное отклонение срока службы опор долота. Нуль-орган 2 с регулируемой зоной нечувствительности генерирует на своём выходе сигнал U2., уровень которого определ етс  сигналом на входе: U2. 1 при а,- U.- О, при и U2. при и.- а В ходе рабочего процесса углубки скважины на выходах датчиков 3 и 4 крут щего момента и механической скорости генерируютс  соответствующие сигналы Uj -M(t) и U. V(t). Последние подвод тс  на входные клеммы блока ,5 делени  сигналов, который исчисл ет текущее усредненное значеI- , -ч M(t ние показател  Vp(t ) нерирует сигнал Ug(t ) -H(t ). Примерный график этого сигнала показан на фиг. 2а. На фиг. 26 показан примерный график сигнала на выходе нульоргана U2(t). Видно, что при исправном состо нии долота показатель не превьщ1ает порогового значени  %ок 6. С наступлением катастрофического износа долота с последующим заклиниванием его опоры момент и со временем увеличиваетс , а механическа  скорость уменьшаетс . Это сопровождаетс  резким возрастанием показател  у и сигнала U(t). При f t .д сигнал достигает порогового значени , выбираемого из услови  Ь . U5() 2,5 - 3, и(о) UB(O) где и.(о) - значение сигнала U в начале рейса долота. 5 Пороговый элемент 6 генерирует на своем выходе сигнал Ux(t ), уровень которого определ етс  сигналом на входе: U(t) U,r(t)b; U(t) 1, если U(f) 1. Исполнение сигналов, вырабатываемых блоком 7, осуществл етс  блоком предупредительной и предаварийной сигнализации. Годова  экономи  от внедрени  пре л гаемого устройства дл  одной буровой установки Составит 7200 руб. Фбрмула изобретени  Устройство дл  контрол  отработки долот, содержащее датчики крут щего момента и текущей механической скорости бурени , блок делени  сигналов от датчиков, блоки предупредительной и предаварийной сигнализации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени A significant drawback of such a device is the relatively low reliability of determining the moment of complete bit wear, which means that in a number of cases the complete wear of the drilling tool is not accompanied by a change in the ratio of the moment to the speed. The disadvantages should also include the need to maintain a continuous visual monitoring of the third parameter change on the part of the driller. The purpose of the invention. is to improve the accuracy of determining the moment of complete wear of the bit. The goal is achieved by the fact that a device containing torque sensors from the current mechanical drilling speed, a unit for dividing signals from sensors, a block of preventive and pre-emergency alarms, is additionally equipped with a block for predicting the unused resource of the bit supports, a threshold element, a zero-body and the prediction block of the pre-emergency situation, the inputs of which are connected to the outputs of the threshold element and the null organ, and the output to the input of the warning unit and. At the same time, the pre-alarm signaling at the same time the input of the threshold element is connected to the output of the signal splitter unit from the sensors, and the input of the null organ is connected to the output of the prediction unit of the unspent bit life time of the bit supports. FIG. 1 shows a functional diagram of the device for monitoring the failure-free testing of bits; FIG. 2 is a plot of V |) (t) M (t) V (t) f where M is the torque and V is the mechanical speed. A device for monitoring trouble-free working of bits (Fig. 1) contains a block 1 for predicting an unspent life of bit poles, a null organ 2 with an adjustable dead band, a torque sensor 3, a sensor 4 for the current mechanical drilling speed, a signal dividing unit, a threshold element 6, prediction block 7, and a warning and precate alarm block 8. Block 1 of predicting the unspent life of the operating time of the bit operates in accordance with the algorithm, Fh - P (G1 FR (t-) t is the unspent life of the time of the support of the bits of Fi, the potential resource of the supports of the bit, estimated by the data of previously spent bits; F ( t) is the consumed resource of 1 g, equal to p F (t) dt, where t is the current time of mechanical drilling,: F is the product P- (I or P Q; P) is the exponent estimated by the data of the previously worked bits. the signal of this block of the beginning of the flight of the bit (at T 0) has a maxi the minimum value and then decreases and reaches successively in time the following levels: Ut and at t TO - 3 Q at t TQ Uf "- -a at t TO + 3G; where,. TO is the expected life of the bit supports and (5 - root-mean-square deviation of the life of the bit supports: A zero-body 2 with an adjustable deadband generates a U2 signal at its output, the level of which is determined by the input signal: U2.1 at a, - U.- 0, at and U2. i. a. During the working process, the wells deepened at the outputs of the torque and mechanical speed sensors 3 and 4, the corresponding signals Uj -M (t) and U.V (t) are generated. The latter are supplied to the input terminals of the block, 5 dividing signals, which calculates the current average value of I-, -h M (t setting Vp (t) does not calibrate the signal Ug (t) -H (t). An approximate graph of this signal is shown in Fig 2a. In Fig. 26, an approximate graph of the signal at the output of the nullorgan U2 (t) is shown. When the bit is in good condition, the indicator does not exceed the threshold value% ok 6. With the onset of catastrophic wear of the bit and subsequent jamming of its support moment and over time increases and the mechanical speed decreases. driven by a sharp increase in the indicator y and the signal U (t). At ft. d, the signal reaches a threshold value selected from the condition of B. U5 () 2.5 - 3, and (o) UB (O) where and. (o) - the value of the signal U at the beginning of the voyage of the bit 5. The threshold element 6 at its output generates a signal Ux (t), the level of which is determined by the signal at the input: U (t) U, r (t) b; U (t) 1 if U (f) 1. The execution of the signals generated by block 7 is carried out by the warning and pre-alarm unit. The annual savings from the implementation of the proposed device for a single drilling rig will be 7200 rubles. Formulary of the Invention A device for monitoring bit processing, comprising torque sensors and the current mechanical drilling speed, a unit for dividing signals from sensors, warning and pre-alarm units, characterized in that, in order to improve the accuracy of

//

dd

-ff-ff

f 2 6 момента полного износа долота, оно снабжено блоком прогнозировани  неизрасходованного ресурса времени работы опор долота, пороговым Ьлементом , нуль-органом и блоком прогнозировани  предаварийной ситуации, входы которого соединены с выход 1ми порогового элемента и нуль-органа, а выход - со входом блока предупредительной и предаварийной сигнализации, при этом вход порогового элемента подключен к выходу блока делений сигналов от датчиков, а вход нуль-органа подключен к выходу блока прогнозировани  неизрасходованного ресурса времени работы опор долота. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Инженер-нефт ник, 1971, № 9, 36-52. 2.Патент США № 3782190, кл. Е 21 В, 1974. 3.Патент США № 3581564, кл. 73-151, 197J (прототип).f 2 6 the moment of complete wear of the bit, it is equipped with a prediction block of unspent life of the bit supports, a threshold element, a zero-organ and a prediction block of a pre-emergency situation, the inputs of which are connected to the output of the 1st threshold element and zero-organ, and the output - to the input of the block warning and pre-alarm signaling, while the input of the threshold element is connected to the output of the division block of signals from the sensors, and the input of the zero-organ is connected to the output of the prediction block of unspent resource time no work supports bit. Sources of information taken into account in the examination 1. Petroleum engineer, 1971, No. 9, 36-52. 2. US patent number 3782190, cl. E 21 B, 1974. 3. US Patent No. 3581564, cl. 73-151, 197J (prototype).

ffffOffffO

(/f(t-l(/ f (t-l

-i I--i I-

tltl

LL

fvfv

Claims (1)

Устройство для контроля отработки долот, содержащее датчики крутящего момента и текущей механической скорости бурения, блок деления сигналов от датчиков, блоки предупредительнойA device for monitoring the development of bits containing sensors of torque and current mechanical drilling speed, a unit for dividing signals from sensors, warning blocks Патент США № 3782190, idUS patent No. 3782190, id 878912 · 6 момента полного износа долота, оно снабжено блоком прогнозирования неизрасходованного ресурса времени работы опор долота, пороговым элементом, нуль-органом и блоком прогнозирования предаварийной ситуации, входы которого соединены с выходами порогового элемента и нуль-органа, а выход - со входом блока предупредительной и предаварийной сигнализации, при этом вход порогового элемента подключен к выходу блока делений сигналов от датчиков, а вход нуль-органа подключен к выходу блока прогнозирования неизрасходованного ресурса времени работы опор долота.878912 · 6 of the moment of complete wear of the bit, it is equipped with a prediction unit for the unspent resource of the operating time of the supports of the bit, a threshold element, a zero-organ and a prediction block of the emergency situation, the inputs of which are connected to the outputs of the threshold element and zero-organ, and the output - with the input of the warning block and pre-alarm, the input of the threshold element is connected to the output of the block of divisions of signals from the sensors, and the input of the zero-organ is connected to the output of the prediction unit of unspent resource time and a bit of work supports.
SU792798160A 1979-07-20 1979-07-20 Device for monitoring the wear of drilling bits SU878912A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792798160A SU878912A1 (en) 1979-07-20 1979-07-20 Device for monitoring the wear of drilling bits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792798160A SU878912A1 (en) 1979-07-20 1979-07-20 Device for monitoring the wear of drilling bits

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU878912A1 true SU878912A1 (en) 1981-11-07

Family

ID=20841441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792798160A SU878912A1 (en) 1979-07-20 1979-07-20 Device for monitoring the wear of drilling bits

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU878912A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2636072C2 (en) * 2013-07-11 2017-11-20 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. System for tracking the terms of service of components in the wellbore

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2636072C2 (en) * 2013-07-11 2017-11-20 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. System for tracking the terms of service of components in the wellbore

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0163426B1 (en) Assessment of drilling conditions
US4507735A (en) Method and apparatus for monitoring and controlling well drilling parameters
EP0168996B1 (en) Drilling monitor
US9175557B2 (en) Drilling control method and system
US6363780B1 (en) Method and system for detecting the longitudinal displacement of a drill bit
US20030168257A1 (en) Realtime control of a drilling system using the output from combination of an earth model and a drilling process model
US20040124009A1 (en) Methods and systems for averting or mitigating undesirable drilling events
US20050087367A1 (en) System and method for interpreting drilling data
US20180096277A1 (en) Method for standardized evaluation of drilling unit performance
RU98119444A (en) METHOD FOR REGULATING DRILLING CONDITIONS AFFECTING THE DRILL OPERATION MODE
GB2279381A (en) Method of warning of pipe sticking during drilling operations
SU878912A1 (en) Device for monitoring the wear of drilling bits
US3898880A (en) Electronic supervisory monitoring method for drilling wells
JP2004060311A (en) Landslide monitoring method and system
EP0572055A1 (en) Method for detecting drillstring washouts
SU950905A1 (en) Apparatus for controlling well-drilling process
SU1035204A1 (en) Apparatus for monitoring emergencies while drilling wells
SU1033717A1 (en) Drilling tool weight stabilizer
SU1418469A1 (en) Apparatus for controlling earth-drilling process
SU1366636A1 (en) Method of detecting the moment of changing drillability of formation
SU1128646A1 (en) Method of monitoring operation of screw engine under bottom-hole conditions
SU972037A1 (en) Apparatus for preventing sticking of drilling tools
SU1416676A1 (en) Bit feed regulator
SU1157168A1 (en) Method of automatic control of bucket-wheel excavator
SU1162951A1 (en) Apparatus for monitoring the drilling operation