SU972064A1 - Устройство дл управлени процессом турбинного бурени скважин - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к нефтеперерабатьшающей промышленности, а именно к технике дл  направленного бурени , предпочтительно дл  турбинного бурени , и предназначено дл  автоматического управлени  направлением бур щейс  скважины и поддержани  ее заданных геометрических параметров.

Велико число скважин, где контроль за их пространственным положением имеет исключительно важное значение. К таким скважинам относитс  наклоннонаправленные , глубокие, сверхглубокие и разведочные. Кроме того, заf&4a своевременно обнаружить и не допустить дальнейшего искривлени  ствола скважины возникает при проходке пластов со значительным падением и частым чередованием м гких и твердых пород. В этом случае необходимо измер ть искривление скважины через каждые 25-50 м, причем измер ть не только зенитный, но и азимутальный угол искривлени ,т.е.-направление плоскости искривлени  скважины .

Современна  технологи  бурени  предусматривает проводку как вертикальных , так и наклонных скважин посредством специальных отклонителей. Управление проводкой скважины имеет существенные недостатки: отсутствие оперативного управлени  направ (Лением скважины непосредственно в процессе бурени , низка  точность,

.низка  скорость проводки наклонных скважин за счет затрат непроизводи10

.тельного времени на спуск и подъем на забой, регистрирующих приборов, а также времени, .затрачиваемого на перебуривание ствола при значительном отклонении скважины от заданного на15 правлени .

Известно устройство дл  направленного бурени  скважин, включающее 2Q исполнительный орган, соединенный

с валом, размещенным внутри невращаю;йдегос  корпуса с закрепленными на нем отклонител ми, св занными с силовыми элементами, выполненными в виде

|Эластичных баллонов, в котором сило25 вые элементы расположены внутри отклонителей , симметрично их поперечным ос м, при этом отклонители .ны обоймой и клиновидным ножом, меж

ду которыми размещены шариковые опо30 ры tl. Недостатками известного устройства дл  направленного бурени  скважин также  вл етс  отсутствие оперативного управлени  направлением скважины в процессе бурени , низка  точность и скорость проводки скважины. Известно устройство, включающее последовател|)Но расположенные долото ут желенную бурильную трубу и центратор , в котором с целью увеличени  отклон ющего усили , воздействующег го на долото в сторону выпр млени  ствола скважины, оно снабжено шарнирно размещенной на ут желенной бурильной трубе,втулкой, на конце которой установлены дополнительные центраторы 2. Известно также телеметрическое (устройство дл  контрол  положени  отклонител  в скважине, содержащее отклонитель, датчики положени  фткло нител  (.угла и азимута), линию св зи приемник информации и вторичную аппаратуру 3. Недостатком известных устройств  вл етс  то, что они ввиду своих конструктивных особенностей также не обеспечивают оперативнозго управлени  направлением бур щейс  скважин Цель изобретени  - повышение эф1фективности Неотравленного бурени  , путем обеспечени  возможности авто матического управлени  отклонител  в нужном направлении. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство, обсоудованное роторо с индивидуальным приводом и отклонителем бурового инстру.дента, датчиком положени  отклонител , датчиком азим та плоскости искривлени  скважины,пр емником информации, снабжено реле времени, сумматором, задатчиком, бло ком пам ти, частотныгл реле, блоком сравнени , блоком определени  знака угла, блоком вычислени  и блоком управлени  приводом ротора, при этом р ле времени установлено над ут желенной бурильной трубой и подключено к датчику положени  отклонител , выход которого через канал св зи совместно с выходом датчика азимута плоскости искривлени  скважины подключен к . приемнику, выход которого соединен с одЬим из входов сугдматора, с частотным реле и с одним из входов блока сравнени , причем к второму входу су матора подключен задатчик, выход сум йатора соединен с одним, а выход час ротного реле с вторым входом блока пам ти, выход которого совместно с выходом приемника подключены к входам блока сравнени , а выход последнего соединен с входом блрка определени  знака , один выход которог св зан с входом устройства управлени приводом ротора, а втЬрой через блок вычислени  также/подключен к входу блока управлени  приводом ротора, выход которого через индивидуальный роторный привод св зан с ротором. Устройство, как и известные, включает отклонитель, который необходио правильно ориентировать в стволе бур щейс  скважины. На фиг, 1 приведена схема горизонтальной проекции ствола скважины ; на фиг. 2 - блок-схема предлагаемого устройства. При ориентировании отклонител  пор док операций следующий. Определ етс  азимут искривлени  скважины Ци(. (фиг. 1). Вычисл етс  заданный азимут установки отклонител  oПVгде Л - требуемый угол, между плоскостью искривлени  скважины и плоскостью отклонител . Определ етс  Фактический азимут уставки отклонител  Чол,- Вычисл етс  разность - оъ- о Определ етс  знак Л Ч , если л W 7 О , то выполн етс  операци  1, если , то выполн етс  операци  2, 1.Необходимый угол поворота отклонител  (стола ротора по часовой стрелке)определ етс  по формуле c д fz fpЗ-ЧoФ 2.Необходимый угол поворота отклонител  (стола ротора псУ часовой стрелке) определ етс  по формуле ) Дл  скважины (фиг. 2J, имеющей долото 1, турбобур 2 и колонну бурильных труб, устройство оборудовано отклонителем 3, гидравлическим каналом 4 .св зи, датчиком 5 положени  отклонител , датчиком 6 азимута плоскости искривлени  скважины, реле 7 времени, тензодатчиком 8, п риемником 9, cyMTviaТором 10, задатчиком 11, блоком 12 пам ти, частотным реле 13, блоком 14 сравнени , блоком 15 определени  знака угла, блоком 16 вычислени , узлом 17 управлени  приводом ротора, индивидуальным роторным приводом 18, ротором 19. Устройство работает следующим образом . В процессе бурени  в результате действи  .различных факторов происходит отклонение плоскости искривлени  скважины от заданного направлени .. Дл  того, чтобы устранить это отклонение, в буровой инструмент Над турбобуром 2 устанавливаетс  отклонитель 3 со встроенным в негр датчиком 5 положени  отклонител , указывающим в каком положении по отношению к магнитнсглу меридиану распрложена плоскость искривлени  отклЬнител . В процессе бурени  информаци  об азимуте, искривлени  скважины в виде гидравлических игдпульсов с дат чика б азимута плоскости искривлени  скважины поступает в канал 4 св зи и посредством тензодатчика 8 на поверхности преобразуетс  в электри ческий сигнал. Этот сигнал поступае на вход приемни1са 9, где усиливаетс  и преобразуетс . С выхода приемника 9 сигнал подаетс  на один из входов сумглатора 10, а на второй вход его подаетс  сигнал с датчика 11, пропорциональный заданному углу установки отклонител .В результате с выхода сумматора 10 снимаетс  сиг нал, пропорциональный заданному ази муту установки отклонител  3, и подаетс  на вход блока 12 пеим ти, где запоминаетс  и хранитс  в течение определенного времени. В момент запуска датчика 6 азимута плоскости искривлени  скважины запускаетс  и реле 7 времени. По истечении времени записи информации о вычисленном значении заданного азимута установк отклонител  3 в блок 12 пам ти, реле 7 времени срабатывает и сигналом срабатывани  запускает датчик 5 положени  отклонител . При этом датчик б азигу1ута прекращает свою работу и в канал 4 св зи поступает инфорг/нци  с датчика о фактическом азимуте установки отклонител  3. На поверхности гидрвалические импульсы несущие эту информацию, также преобразуютс  тензодатчико 8 в электрический сигнал. Этот сигнал также поступает на вход приамника, усиливаетс , преобразуетс  в нем и с выхо его поступает на вход блока 14 срав:нени . Одновременно этот же сигнал с тензодатчика 8 поступает и на вход частотного реле 13, настроенного на частоту данного сигнала, частотное реле срабатывает и сигналом срабатывани  запускает блок 12 пам ти, в ре зультате чего информаци , хран ща с  в блоке пам ти поступает одновременно на второй вход блока 14 сравнени  Разностный сигнал, пропорциональный углу между заданньс/1 азимутом установки отклонител  и фактическим ази мутом установки отклонител , с выход блока 14 сравнени  подаетс  на вход блока 15 определени  знака угла, в котором определ етс  знак угла, полученного в результате сравнени  в блоке 14. Эта операци  необходима дл  того, чтобы не допустить развинчивани  труб в результате регулирова ни , т.е. производить доворот стола ротора только по направлению движени  часовой стрелки. В случае, если поступивший сигнал больше нул , то он поступает на вход узла 17 управлени  приводом ротора, с выхода которого сигнал поступает на вход индивидуального роторного привода 18, а последний доворачивает ротор 19 по часовой стрелке на необходимый угол дл  установки отклонител . Д случае же, когда поступивший на вход блока 15 определени  знака угла сигнал окажетс  меньше нул , этот сигнал поступает на вход блока 16 вычислени , где производитс  операци  сложени  его с заданнымуглом в 360°, после чего регулирующий сигнал поступает . также на вход узла 17 управлени  приводом ротора, а с его выхода на вход индивидуального роторного привода 18 и последний доворачивает ротор 19 также по часовой стрелке на необходкмый угол дл  .установки отклонител . После этого производитс  бурение турбобуром, в результате чего проводка скважины далее вбдетс  в нужном направлении. В случае, когда направление скважины отклонитс  от заданного, описанный процесс повторитс  и направление скважины будет исправлено. Использование предлагаемого устройства позвол ет оперативуо управл ть направлением скважины непосредственно в процессе бурени ,повысить скорость и точность проводки скважины ,ускорить проходку скважины за счет исключени  времени перебуривани  ствола скважины при отклонении ее от заданного направлени  и времени,затрачиваемого на спуск и подъем регистрирующих приборов.Годовой экономических эффект от внедрени  устройства в УБР объединени  Грознефть составит 400 тыс. руб. Форму. изобретени  Устройство дл  управлени  процессом турбинного бурени  скважин, содержащее ротор с индивидуальным приБодом , отклоннтель бурового инструмента , ут желенную бурильную трубу, датчик азимута плоскости искривлени  скважины, датчик положени  отклонител , канал св зи и приемник информации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности проводки направленных скважин путем автоматического управлени  отклонителем , оно снабжено реле времени, cyM viaTopoM, задатчиком, блоком пам ти, частотны - реле, блоком сравнени , блоком определени  знака, блоком вычислени  и блоком управлени  приводом ротора, при этом реле времени установлено над ут желенной бурильной трубой и подключено к дат:чику положени  отклонител , выход которого через канал св зи совместно с выходом датчика азимута плоскости искривлени  скважины подключен

к приемнику, выход последнего соединен с однши из входов сумматора, с частотным реле и с одним из входов блока сравнени , причем к другому входу су:лматора подключен задатчик, выход сумматора соединен с одним, а выход частотного реле с другим вхо .дом блока пам ти, выход которого совместно а выходом приемника подключен к входам блока сравнени , а выход последнего соединен с входом блока определени  знака угла, рдин выход которого св зан с входом блока управлени  приводом ротора, а второй

выход через блок вычислени  подключен к входу блока управлени  приводом ротора, выход которого через индивидуальный роторный привод св зан с ротором. Источники информации,

прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 567804, кл. Е 21 В 7/04, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР № 471416, кл. Е 21 В 7/06, 1975.

3.Грачёв Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль при бурении и эксплуатации. М,, Недра, 196Л

N

V

Claims (3)

1. Формула изобретения

   Устройство для управления процессом турбинного бурения скважин, 45'держащее ротор с индивидуальным приводом, отклонитель бурового инструмента, утяжеленную бурильную трубу, датчик азимута плоскости искривления скважины, датчик положения отклонителя, канал связи и приемник информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности проводки направленных скважин путем автоматического управления отклонителем, оно снабжено реле времени, сумматором, задатчиком, блоком памяти, частотным реле, блоком сравнения,' блоком определения знака, блоком вычисления и блоком управления приводом ротора, при этом реле времени установлено над утяжеленной бурильной трубой и подключено к датчику положения отклонителя, выход которого через канал связи совместно с выходом датчика азимута плоскости искривления скважины подключен co65 к приемнику, выход последнего соединен с одним из входов сумматора, с частотным реле и с одним из входов блока сравнения, причем к другому входу сумматора подключен задатчик, выход сумматора соединен с одним, а , выход частотного реле с другим входом блока' памяти, выход которого совместно с выходом приемника подключен к входам блока сравнения, а выход последнего соединен с входом блока определения знака угла, рдин выход которого связан с входом блока управления приводом ротора, а второй выход через блок вычисления подключен к входу блока управления приводом ротора, выход которого через индивидуальный роторный привод связан с ротором. ⁴

   5 Источники информации, принятые во внимание при*экспертизе

   1. Авторское свидетельство СССР ' № 567804, кл. Е 21 В 7/04, 1977.
2. 2. Авторское свидетельство СССР

   10 № 471416, кл. Е 21 В 7/06, 1975.
3. 3. Грачёв Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль при бурении и эксплуатации. М., Недра, 196.8, $72064

   Фиг. Z