Устройство для определения осевой нагрузки на долото при турбинном бурении

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и позволяет повысить надежность работы устр-ва за счет устранения перегрузки долота. Для этого устр-во снабжено блоком 13 регулирования величины нагружения долота и соединенным с ним индикатором 14. К входу блока 13 регулирования подключен выход первого блока вычитания (БВ) 9. По поступающим с датчиков 1, 2 и 3 сигналам, пропорциональным соответственно текущим значениям проходки на долото, времени бурения и времени спуске-подъемных и вспомогательных операций , в блоке 4 вычисляются значения рейсовой скорости (PC), соответствующие различным нагружениям на долото. Полученные значения PC через коммутатор поочередно записываются в блоках 6, 7 и 8 памяти , «а затем попарно вычитаются в БВ 9 и 10 и сравниваются в элементе 11 сравнения, Результат сравнения поступает на световое информационное табло 12, имеющее три сектора: «Уменьшить и «Увеличить осевую нагрузку и «Оптимальная нагрузка. Сигнал приращения PC с выхода БВ 9 поступает также на блок 13. С его выхода сигнал величины нагружения долота поступает на индикатор 14 и используется при необходимости увеличения нагрузки на долото . 3 Иv. со (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„gu„„1452945 А1 511 4 Е 21 В 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4162619/23-03 (22) 16.12.86 (46) 23.01.89. Бюл. № 3 (71) Филиал в г. Сызрани Куйбышевского политехнического института им. В. В. Куйбышева (72) В. А. Бражников и О. В. Лысенко (53) 622.24.08 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 751974, кл. Е 21 В 45/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1 145123, кл. Е 21 В 45/00, !983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО ПРИ

ТУРБИННОМ БУРЕНИИ (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и позволяет повысить надежность работы устр-ва за счет устранения перегрузки долота. Для этого устр-во снабжено блоком 13 регулирования величины нагружения долота и соединенным с ним индикатором 14. К входу блока 13 регулирования подключен выход первого блока вычитания (БВ) 9. По поступающим с датчиков 1, 2 и 3 сигналам, пропорциональным соответственно текущим значениям проходки на долото, времени бурения и времени спуско-подъемных и вспомогательных операций, в блоке 4 вычисляются значения рейсовой скорости (PC), соответствующие различным нагружениям на долото. Полученные значения PC через коммутатор поочередно записываются в блоках 6, 7 и 8 памяти, а затем попарно вычитаются в БВ 9 и 10 и сравниваются в элементе 11 сравнения.

Результат сравнения поступает на световое информационное табло 12, имеющее три сектора: «Уменьшить» и «Увеличить» осевую нагрузку и «Оптимальная нагрузка».

Сигнал приращения PC с выхода БВ 9 поступает также на блок 13. С его выхода сигнал величины нагружения долота поступает на индикатор 14 и используется при необходимости увеличения нагрузки на долото. 3 ил.

1452945

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для определения оптимальной осевой нагрузки на долото при турбинном бурении.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет устранения перегрузки долота.

На фиг. 1 представлена блок-схема уст ройства; на фиг. 2 — выполнение блока регулирования величины нагружения долота; на фиг. 3 — график изменения рейсовой скорости в течение рейса.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 проходки, датчик 2 времени бурения, датчик 3 времени спуско-подъемных и вспомогательных операций, подключенные соответственно к первому, второму и третьему входам блока 4 вычисления рейсовой скорости. выход которого соединен с входом коммутатора 5, первый, второй и третий выходы которого соединены с входами блоков 6 — 8 памяти рейсовой скорости соответственно.

Выход первого блока 6 памяти соединен c первым входом первого блока 9 вычита ния, выход второго блока 7 памяти соединен с вторым входом первого блока 9 и с г)ервым входом второго блока 10 вычитания, выход третьего блока 8 памяти соединен с вторым входом второго блока 10 вычитания. Выходы первого 9 и второго 10 блоков вычитания подключены к соответствующим входам элемента 11 сравнения, выход которого соединен с входом информационного табло 12.

Выход первого блока 9 вычитания через блок

13 регулирования величины нагружения долота подключен к входу индикатора 14.

Блок 13 регулирования величины нагружения долота (фиг. 2) содержит элемент 15 умножения и задатчик 16 коэффициента пропорциональности и служит для преобразования сигнала, пропорционального величине приращения рейсовой скорости, в сигнал, пропорциональный величине нагружения долота, в соответствии с выражением аРо =к Ьр, () где к — коэффициент пропорционалbíос ги; лУр — приращение рейсовой скорости, измеренное после очередного нагружения долота (й P„).

Так, величина и Ър к концу рейса уменьшается из-за естественного износа долота (фиг. 3), пропорционально ей уменьшается

Ь Р.

В устройстве анализируется функция

Vp = f(t ), и определение Р, в процессе бурения происходит на основе сравнения предыдущего ьЧр, и последующего а V приращений рейсовой скорости, измеряемых за одинаковый промежуток времени. Цель регулирования заключается в поиске режима, соответствующего максимальному росту рейсовой скорости. Этот режим выбирается следующим образом. Осевую нагрузку изме5

1 Р

25 няют, например увеличивают на величину

d Р, и с помощью предлагаемого устройства вычисляют приращение рейсовой скорости, например дар, . Это приращение сравнивается с предыдущим 6Чр,, в результате чего могут быть получены три соотношения (фиг. 3)

Д р.) (2) hV (h VpÄ;

8Vp =--6Vp, (3) (4) Соотношение (2) свидетельствует о том,. что направление регулирования выбрано верное и необходимо продолжать увеличен ие P . Соот ношение (3) говорит о том, что увеличение Р„ приводит к замедлению роста рейсовой скорости, поэтому необходимо изменит:, направление р гулирования Р„ на

llpoTHB0fIn.iîæHàå, т.е. уменьшить ее. Если уменьшение Р„также приводит к падению темпа роста рейсовой скорости, то необходимо вернуться к тому значению Р,, при котором снижение роста рейсовой скорости еще не началось. В этом случае выполняется соотношение (4) и Р„является оптимальной. Ее следует поддерживать до тех пор, пока не изменятся забойные условия (износ вооружения или смена. породы). Изменение заоойных условий вызывает изменение последующего приращения рейсовой скорости и на информав,ионном табло появляется надпись-совет по выбору того или иного направления регулирования Р„, оптимальное значение которой далее находится аналогично описанному.

Устройство работает следующим образом.

Перед очередным рейсом с помощью задатчика 16 в блоке 13 регулирования величины нагружения долота вручную устанавливают такую величину коэффициента пропорциональности к чтобы выполнялось условие ьР „„, =к а Ъ,,.. (о)

ВеличинадР. выбирается исходя из типа долота, условий бурения и глубины скважины, а значение hVp xc в зависимости от глубины скважины L различное и, как показывают экспериментальные исследования, имеет вид ЬЪрна 10 1

Максимальная амплитуда сигнала, пропорционального приращению рейсовой скорости ЬЪр на выходе гервого блока 9 вычитания, должна соответствовать максимальной амплитуде сигнала, пропорционального величине нагружения долота л Р на выходе блока 13. Такая установка коэффициента к требует того. чтобы в процессе бурения показания индикатора 14, отражающие величину нагружения долота Ь Р, не превышали максимального значения йРн, до которого допустимо нагружать долото, исходя из условий нормальной его работы—

1452945

Формула изобретения к концу рейса долото уже изношено настолько, что испытывает значение перегрузки от первоначально заданной величины hP.

Поиск оптимальной осевой нагрузки начинается сразу же после приработки долота следующим образом. Последовательно трижды увеличивается значение осевой нагрузки на долото на величину аР, заведомо меньшую h Р„. Соответствующие этим нагружениям величина рейсовой скорости V,,,V

Чр, вычисляются в блоке 4 устройства по формуле

V = — — —— тк+т „ (6) где К вЂ” текущая проходка на долото; т — текущее время бурения;

Т,„время спуско-подъемных и спомогательных операций.

Причем информация о величинах Н, Т, Т, поступает в блок 4 вычисления рейсовой скорости с датчиков 1 — 3 устройства соответственноно.

Далее полученные значения рейсовой скорости V, Ър„, 1т„через коммутатор 5 записываются поочередно в блоках 6 — 8 памяти соответственно. Указанные величины рейсовой скорости попарно вычитаются в блоках 9 и 10, затем сравниваются в элементе 11 сравнения, и результат сравнения поступает на световое информационное табло 12, указаниями которого руководствуется бурильщик в процессе бурения и на котором имеются три сектора: «Уменьшить» осевую нагрузку, «Оптимальная нагрузка», «Увеличить» осевую нагрузку. Кроме данного информационного табло, имеется индикатор 14, информирующий бурильщика о величине нагружения долота при поиске оптимальной осевой нагрузки. Сигнал величины нагружения долота поступает на индикатор

14 с выхода блока 13 регулирования величины нагружения долота, на вход которого поступает сигнал приращения рейсовой скорости с выхода первого блока 9 вычитания.

При появлении сигнала «Уменьшить» необходимо возвратиться к предыдущему значению осевой нагрузки. При сигнале «Оптимальная нагрузка» бурильщик должен поддерживать ее величину до тех пор, пока информационное табло не выдаст новые рекомендации, а при появлении сигнала «Увеличить» необходимо произвести нагружение долота на величину, которую указывает ин10 дикатор 14.

Такое регулирование осевой нагрузки позволяет повысить продолжительность работы долота и улучшить технико-экономические показатели бурения.

Устройство для определения осевой нагрузки на долото при турбинном бурении, содержащее датчики проходки, времени бурения и времени спускоподъемных и вспомогательных операций, выходы KQTopblx подключены к соответствующим входам блока вычисления рейсовой скорости, выход блока вычисления рейсовой скорости соединен с входом коммутатора, три выхода которого подключены к соответствующим блокам памяти, выход первого блока памяти соединен с первым входом первого блока вычитания, выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, выход второго блока памяти соединен с вторым входом первого блока вычитания и с первым входом второго блока вычитания, выход которого подключен ,к второму входу элемента сравнения, выход третьего блока памяти соединен с вторым входом второго блока вычитания, а выход элемента сравнения подключен к входу информационного табло, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет устранения перегрузки долота, устройство снабжено блоком регулирования величины нагружения долота и индикатором, причем выход первого блока вычитания через блок регулирования величины нагружения долота соединен с индикатором.

1452Ж5

Составитель В. Шилов

Редактор О. Головач Техред И. Верес Корректор Э.,Лончакова

Заказ 7143/23 Тираж 5i4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород. ул. Проектная, 4