SU950905A1 - Устройство дл управлени процессом бурени скважин - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

1

Изобретение относитс  к оптимизации процесса бурени  скважин и может быть использовано на буровых станках алмазного бурени .

Известно устройство дл  управлени  процессом бурени  скважин, содержащее датчики глубины, вре.мени проходки, осевой нагрузки, частоты вращени , механической скорости бурени , блок определени  интенсивности износа долота и блок определени  проходки на долото, предназначенное дл  управлени  процессом бурени  по максимуму проходки на долото 1.

Известное устройство вырабатывает в процессе бурени  сигнал, пропорциональный величине дифференциала проходки на долото дл  конкретных в данный момент времени условий бурени . Однако указанное устройство не вырабатывает сигнала, пропорционального полной величине проходки на коронку в переменных услови х бурени .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  управлени  процессом бурени  скважин, содержащее, кроме перечисленных узлов известного устройства, интегратор , блок определени  относительного ресурса долота, блок определени  конечного времени бурени  долотом, блок сравнени , блок коррекции, блок вычислени  механической скорости бурени , датчик уг5 лубки и датчик времени бурени . Устройство обеспечивает прогнозирование конечных величин проходки на долото и времени бурени  долотом с целью оптимизации режима бурени  2.

1Q Однако устройство может работать только с незатупл ющимс  (импрегнированным) долотом, так как не учитывает изменение геометрии режущей кромки алмазных резцов вследствие их износа и вызываемое им падение механической скорости бурени .

15 Это приводит к больщим погрещност м прогноза конечных результатов бурени  при работе указанного устройства с затупл ющимс  (однослойными) алмазными долотами .

Целью изобретени   вл етс  обеспечение выбора оптимальных режимных параметров при бурении затупл ющимс  алмазным долотом путем прогнозировани  величины проходки на долото.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  процессом бурени  скважин содержащее датчик механической скорости бурени , вход которого подключен к входам блока сравнени , блок определени  интенсивности износа долота, два других входа которого подключены соответственно к датчикам осевой нагрузки и скорости вращени , при этом выход блока определени  интенсивности износа долота подключен к одному из входов блока коррекции , другой вход которого подключен к блоку сравнени , а выход подключен к интегратору , причем вход блока сравнени  подключен к выходу блока вычислени  механической скорости бурени , а три других входа последнего подключены соответственно к датчику времени проходки, измерительному прибору и блоку определени  ресурса проходки долотом, а выход подключен к блоку сравнени , причем зыход блока определени  ресурса проходки долотом подключей к одному из входов сумматора, другой вход которого подключен к датчику глубины проходки и блоку определени  возможного времени бурени  долотом, а выход подключен к измерительному прибору и блоку определени  возможного времени бурени  долотом, снабжено блоком определени  начального времени бурени  и датчиком расхода промывочной жидкости, при этом датчик расхода промывочной жидкости подключен к блоку интенсивности износа долота, причем два входа блока определени  начального времени бурени  подключены соответственно к интегратору, и блоку определени  ресурса проходки долотом, а выход подключен к входу блока опредение возможного времени бурени , а блок определени  ресурса проходки -долота подключен к блоку коррекции и интегратору.

В общем случае при бурении затупл ющимс  алмазным долотом начальное врем  бурени  дл  условий второго рейса не равно времени бурени  долотом в первом рейсе, так как геологотехнические услови  в этих случа х могут быть разными, что приводит к разной величине износа за одинаковое врем . И, наоборот, в различных геологотехнических услови х врем  бурени  до одной и той же величины износа долота будет различное. Это приводит к необходимости определ ть «мнимое врем  бурени  в первом рейсе, или начальное врем  бурени  второго рейса, если бы геологотехнические услови  первого рейса были идентичны услови м второго рейса.

На чертеже представлена функциональна  схема устрой.ства дл  управлени  процессом бурени ..

Устройство содержит датчик I механической скорости бурени , датчик 2 осевой нагрузки, датчик 3 частоты вращени , датчик 4 расхода промывочной жидкости, блок

5определени  интенсивности износа долота , блок 6 коррекции, интегратор 7, блок 8 определени  ресурса проходки долотом сумматор 9, датчик 10 глубины проходки, датчик 11 времени проходки, блок 12 определени  возможного времени бурени  долотом , блок 13 вычислени  .механической скорости бурени , блок Исравнени , измерительные приборы 15 и 16, блок 17 определени  начального времени бурени  долотом , причем датчик механической скорости бурени  подключен к трем блокам: к блоку 5 определени  интенсивности износа долота , к блоку 8 определени  ресурса проходки долотом и к блоку 14 сравнени . К блоку 5 подключены датчики 2-4 осевой нагрузки, частоты вращени , расхода промывочной жидкости соответственно. Выходы блока 5 и блока 4 подключены к блоку

6коррекции, выход которого подключен к блоку 8 определени  ресурса проходки долотом , к интегратору 7 и к блоку 17 определени  начального времени бурени  долотом . Выход интегратора 7 св зан с вторыми входами блоков 8 и 17. Выход блока 8 подключен к блоку 13 вычислени  механической скорости бурени  и к блоку 9. Датчик Ш глубины проходки подключен к второму входу блока 9 и к блоку 12 определени  ко.нечного времени бурени  долотом, а выход блока 9 подсоединен к б.току 12 и к измерительно.му прибору 16. Датчик II времени проходки подключен к блоку 13. Выход блока 17 соединен с блоком 12, выход которого соединен с блоком 13 и измерительным прибором 15, причем выход блока 13 св зан со вторым входом блока 14 сравнени .

Устройство дл  управлени  процессом бурени  скважин работает следующи.м образом .

Сигналы с датчиков 1-4 поступают в блок 5 определени  интенсивности износа долота. Сигнал с выхода блока 5, пропорциональный интенсивности износа долота, посредством блока 6 коррекции, осуществл ющего пропорционпльное регулирование, поступает одновременно в блок 8 опреде 1ени  ресурса проходки долотом, на интегратор 7 и на блок 17 определени  начального времени бурени  долотом.

На выходе интегратора 7 сигнал пропорционален величине текущего износа Ьщц

t Ьизн. / VHjH.dt,

о

где УИЗН. - интенсивность износа матрицы

долота по высоте; t -текущее врем  с момента начала

работы долота.

С выхода интегратора 7 сигнал поступает в блок 8 и на второй вход блока 17, в котором определ етс  начальное врем  IH бурени  долотом f И5Н. Одновременно в блок 8 вводитс  сигнал от датчика 1 механической скорости бурени  и сигнал, пропорциональный допустимой величине износа Ьдопматрицы алмазного долота по высоте, где определ етс  ресурс АН проходки Долотом АН (до - Ьцзн), где .-механическа  скорость бурени . Сигнал с выхода блока 8 одновременно поступает в блок 3 вычислени  механической скорости Vnp. бурени  и в блок 9, в котором этот сигнал складываетс  с сигналом датчика 10 глубины проходки.

Н АН -Ь L,

где Н - величина проходки на долото; L - глубина проходки. В блок 12 определени  конечного времени бурени  долотом одновременно поступают сигналы с блока 9, датчика 10 и с блока 17 определени  начального времени бурени  долотом, где посредством вычислени  средней механической скорости cpOnpeдел етс  конечное врем  Тб бурени  долотом

-рН Н tiH

Vcp.

Сигналы с выхода блока 12 и датчика 11 времени t проходки поступают одновременно в блок 13, где происходит вычисление прогнозного значени  механической скорости Vnp. бурени 

АН

ЛГ

Тб-t

Выход блока 13 подключен к блоку 14 сравнени , где вырабатываетс  сигнал ошибки AV пргнозировани  величин Н и Т.

AV Vnp -V

мех.

Сигнал, пропорциональный ошибке V, поступает в блок 6 коррекции, представл ющий собой исполнительный механизм, регулирующий коэффициент передачи в цепи между блоком 5 и блоками 7, 8 и 17.

Причем при AV О коэффициент передачи уменьшаетс , при AV О увеличиваетс , а при ДУ О остаетс  неизменным.

Регулирование коэффициента передачи, а .следовательно, и интенсивности износа происходит до тех пор, пока ошибка AV не станет равной нулю. К выходам блоков 9 и 12 подключены измерительные приборы 16 и 15 соответственно. Первый показывает величину проходки на долото, второй - величину конечного времени бурени : ВвеУстройство дл  управлени  процессом

0 бурени  скважин, содержащее датчик механической скорости бурени , вход которого подключен к входам блока сравнение, блок определени  интенсивности износа до.ютн, два других входа которого подключены соответственно к датчикам осевой нагрузки и скорости вращени ,,при этом выход блока определени  интенсивности износа долота подключен к одному из входов бл(жа коррекции , другой в.ход которого подключен к блоку сравнени , а выход подключен к интегратору, причем вход блока сравнени  подключен к выходу блока вычислени  механической скорости бурени , а три других входа последнего подключены соответственно к датчику времени проходки, изме рительному прибору и блоку определени 

5 ресурса проходки долотом, а выход подключен к блоку сравнени , причем выход блока определени  ресурса проходки долотом подключен к одному из входов сумматора , другой вход которого подключен к датчику глубины проходки и блоку определени  возможного времени бурени  долотом , а выход подключен к измерительному прибору и к св занному с ним блоку определени  возможного времени бурени  долотом , отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  выбора оптимальных режимных параметров при бурении затупл ющимс  алмазным долотом путем прогнозировани  величины проходки на долото оно снабжено блоком определени  начального времени

Q бурени  и датчиком расхода промывочной жидкости, при этом датчик расхода промывочной жидкости подключен к блоку интенсивности износа долота, два входа блока определени  начального времени бурени  подключены соответственно к интегратору

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 533722, кл. Е 21 В 45/00, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 636379, кл. Е 21 В 45/00, 1976.