Устройство для контроля забойных параметров в процессе бурения

 

О П И С А Н И Е 30!43!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЛВтОРСКОМЬ СВИДЕтЕЛЬСтвЬ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10Л.1969 (№ 1296804/22-3) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21ЛЧ.1971. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 21ЧП.1971

МПК Е 21b 45/00

Комитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 622.24:622.02 (088.8) Авторы изобретения

Ю. П. Коротаев, В. Т. Сергованцев и К. Б. Пальчик

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАБОЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ

В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

Известны устройства для контроля забойных параметров в процессе бурения.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что выходы фильтров подключены к измерителю отношения напряжений, характеризующего степень износа зубьев долота, причем один из выходов частотомера нижних частот, характеризующих скорость вращения долота в забое, подключен к корректирующему входу частотомера верхних частот, характеризующих твердость разбуриваемых пород. Это позволяет повысить надежность и упростить устройство контроля.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства и буровая установка при турбинном способе бурения; на фиг. 2 блок-схема устройства с анализатором для контроля скорости вращения вала турбобура, твердости разбуриваемых пород и степени износа зубьев шарошечного долота.

Буровая установка включает долото 1, турбобур 2, колонну бурильных труб 8 и вертлюг 4. На вертлюге установлен датчик 5 вибраций, который соединен с входом анализатора б амплитуд и частот вибраций, В указанном анализаторе усилитель 7 электрических сигналов соединен с входами фильтра 8 верхних частот и фильтра 9 нижних частот.

Выходы этих фильтров связаны с частотомерами 10 и 11 и одновременно с измерителем

12 отношения напряжений.. К выходам частотомеров 10 и 11 и измерителя 12 отношения напряжений подсоединены регистрирующие приборы 18 — 15. Частотомер 11, кроме того, 5 связан с частотомером 10 для корректировки показаний последнего.

В качестве датчика вибраций можно использовать датчик типа ВД-5Б, в качестве анализатора амплитуд и частот вибраций—

10 анализатор типа АСЧХ-1. Для измерения частот можно применять частотомеры ИЧ-7. Измерителем отношения напряжений может быть В3-21.

Устройство работает следующим образом.

Вибрации, вызванные работой долота 1 на забое скважины, приводимого во вращение турбобуром 2, распространяются в виде упругих механических колебаний по колонне

20 бурильных труб 3 к устью скважины. Эти вибрации воспринимаются датчиком 5 вибраций, установленным на вертлюге 4. Датчик 5 выдает на выходе электрические колебания, амплитуда, форма и частота которых опреде25 ляется амплитудой, формой и частотой механических колебаний верхнего конца колонны бурильных труб, вызванных работой долота на забое. Эти электрические колебания поступают на анализатор 6 амплитуд и частот виб30 раций. По амплитудному и частотному соста301431 ву вибраций устанавливаются забойные параметры в процессе бурения.

В частности, для контроля скорости вращения вала турбобура, твердости разбуриваемых пород и степени износа зубьев шарошечного долота электрический сигнал с датчика 5 вибраций усиливается в анализаторе б усилителем 7 и поступает на два фильтра 8 и 9.

Фильтр 8 имеет полосу, пропускающую высокочастотные колебания, вызванные взаимодействием зубьев шарошечного долота с породой.

Частота этих колебаний измеряется частотомером 10, регистрирующий прибор 18 которого имеет шкалу с обозначением твердости разбуриваемых пород по принятой классификации (например, мягкие, средние, твердые, крепкие, очень крепкие). Фильтр 9 пропускает низкочастотные колебания, вызванные взаимодействием шарошек с породой и характеризующие скорость вращения вала турбобура.

Частота этих колебаний измеряется частотомером 11, регистрирующий прибор 1б которого имеет шкалу, проградуированную в оборотах в минуту.

Частота высокочастотных колебаний, вызванных взаимодействием зубьев шарошечного долота с породой, для данного типа долота определяется не только величиной скольжения зубьев (твердостью породы), но также и скоростью вращения долота. Для исключения влияния скорости вращения долота на определение твердости разбуриваемых пород по напряжению частотомера 11, измеряющего скорость вращения, корректируют показания частотомера 10.

По мере износа. зубьев долота уменьшается амплитуда колебаний, вызванных взаимодействием зубьев с породой. Но амплитуда также уменьшается по мере углубления скважины вследствие увеличения затухания колебаний при увеличении длины колонны бурильных труб. Для исключения влияния этого явления на процесс определения степени износа зубьев измерителем 12 отношения напряжений измеряются отношения напряжений высокочастотных и низкочастотных колебаний, поступающих с фильтров 8 и 9. Региструющий прибор 14 регистрирует это отношение.

При увеличении глубины скважины отношение амплитуд будет оставаться постоянным, так как амплитуды высокочастотных и низкочастотных колебаний в этом случае изменяются в одинаковой степени. Но амплитуда высо15 кочастотных колебаний уменьшается также по мере износа зубьев долота. Разность отношений напряжений, измеренных в начале долбления и по мере проходки скважины, пгказывает степень износа зубьев долота. г0

Предмет изобретения

Устройство для контроля забойных параметров в процессе бурения, содержащее датчик вибраций, установленный на ведущей бурильной трубе, усилитель, фильтры верхних и нижних частот, частотомеры с регистрирующими

ЗО приборами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства, выходы фильтров подключены к измерителю отношения напряжений, характеризующего степень износа зубьев долота, причем

35 один из выходов частотомера нижних частот, характеризующих скорость вращения долота в забое, подключен к корректирующему входу частотомера верхних частот, характеризующих твердость разбуриваемых пород.

3D143) Риг 2 Pae 1

Составитель 3. Черняк

Редактор Н. Л. Корченко Техред Л. Л. Евдонов Корректор E. В. Исакова

Заказ 2040)4 Изд. № 908 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, SK-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2