Устройство для контроля отработки долот

 

Союз Советскик

Социапнстнческнн

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () () 878912 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 20.07.79 (21} 2798160/22-03 с присоединением заявки М (23) Приоритет

I . Опубликовано 07.11.81, Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 10,11.81 (51 ) М. Кл.

Е 21 В 44/00

3Ьа7яарстаааный камнтет

СССР аа делам иэабретеннй и аткрытий

РЗ) УДК 622. .23.083(088.8) (72) Авторы изобретения

И.П. Петров, В.В. Судаков, В.В. Бобров и А.А. ею ин

Тюменский индустриальный институт т (71) Заявитель (54), УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТРАБОТКИ ДОЛОТ

Изобретение относится к области контроля и управления процессом бурения скважины и предназначено для определения времени безаварийной работы долота на забое.

Известно устройство, которое по статическим данным ранее отработанных долот осущ ствляет прогнозирование срока службы опор отрабатываемого долота 11.

Недостатком его являются большие ошибки в оценке момента подъема долота на поверхность, связанные с нестабильностью параметров долота и коэффициентов прогнозирующей функции.

Известны устройства для контроля крутящего момента на валу роторного стола, предназначенные для предупреждения обслуживающего персонала о механических перегрузках элементов бу20 рильной колонны и долота 12). По= скольку механические перегрузки указанных элементов бурового снаряда вызываются разными причишими (обвал стенок скважины, переход долота в вязкие породы, эаклинивание УБТ, забойного двигателя, долота и др.), то по уровню крутящего момента, контролируемого известными устройствами, невозможно однозначно судить о заклинивании шарошек, вызываемом предельным износом опор долота. В этом состоит основной недостаток этих устройств.

Известно также устройство для совместного контроля крутящего момента и механической скорости бурения с целью определения третьего параметра, представляющего. собой отношение крутящего момента и скорости бурения.

Резкое изменение третьего параметра указывает на аварийный износ бурового инструмента 1.3).

Существенным недостатком такого устройства является относительно невысокая надежность определения момента полного износа долота, заключающаяся в том, что в ряде случаев полный износ бурового инструмента не со878912 где провождается изменением отношения момента к скорости. К недостаткам следует также отнести необходимость ведения непрерывного визуального контроля за изменением третьего параметра со стороны бурильщика.

Целью изобретения является повышение точности определения момента полного износа долота.

Цель достигается тем, что устрой- 10 ство, содержащее датчики крутящего момента из текущей механической скорости бурения, блок деления сигналов от датчиков, блоки-предупредительной и предаварийной сигнализации, дополнительно снабжено блоком прогнозиро-. вания 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 25 подключен к выходу блока деления сигналов от датчиков, а вход нуль-органа подключен к выходу блока прогнозирования неизрасходованного ресурса времени работы опор долота.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для контроля безаварийной .отработки долот, на фиг. 2— график зависимости (») = M(t)V(t), где М вЂ” крутящий момент и V — - механическая скорость.

Устройство для контроля безаварийной отработки долот (фиг. 1) содержит блок 1 прогнозирования неизрасходо40 ванного ресурса времени работы опор долота, нуль-орган 2 с регулируемой зоной нечувствительности, датчик 3 крутящего момента, датчик 4 текущей механической скорости бурения, блок 5 деления сигналов, пороговыи элемент

6, блок 7 прогнозирования предаварийной ситуации и блок 8 предупредительной и предаварийной сигнализации..

Блок 1 прогнозирования неизрасхо- 50 дованного ресурса времени работы опор долота функционирует в соответствии ,с алгоритмом

+ F F(t 55 ф((» ) неизрасходованный ресурс времени работы опор долота;

F> — потенциальный ресурс опор долота, оцениваемый по данным ранее отработанных долот;

F(t )- израсходованный ресурс долота, равный 1 Ф (t)dt, о где t — текущее время механического бурения,.

Ф вЂ” произведение Р »Ю или P Q; показатель степени, оцениваемый по данным ранее отработанных долот.

Выходной сигнал этого блока 0 =-t в начале рейса долота (при » = О) имеет максимальное значение, а затем уменьшается и достигает последовательно во времени следующих уровней: О»+=

= а при t = Т0 — 3 = 0 при t = Т, Ut+= -а при t = Т, + 3Q+, где

Т вЂ” ожидаемый срок службы ойор долота и g — среднеквадратичное отклонение срока службы опор долота.

Нуль-орган 2 с регулируемой зоной нечувствительности генерирует на своем выходе сигнал 05, уровень которого определяется сигналом на входе:

U = ")" при Ц+ > а; U++ = О, при а g U + -а и U = - .1" при 0<+<- а

В ходе рабочего процесса углубки скважины на выходах датчиков 3 и 4 крутящего момента и механической скорости генерируются соответствующие сигналы Ug = -M(t ) и 0 = V(t ).

Последние подводятся на входные клеммы блока .5 деления сигналов, который исчисляет текущее усредненное значеl — — М(» ) ние показателя 1 (» ) = и генерирует сигнал 0 (» ) = -ly(t ) При мерный график этого сигнала показан на фиг. 2а. На фиг. 2б показан примерный график сигнала на выходе нульоргана 02(»

Видно, что при исправном состоянии долота показатель не превышает порогового значения Ч = 6. С наступлением катастрофического износа долота с последующим заклиниванием его опоры момент U со временем увеличивается, а механическая скорость уменьшается.

Это сопровождается резким возрастаннам псканаталн ф =фи сигнала U (j), При t = t сигнал достигает порогоКЛ вого значения, выбираемого из условия — (км) = 2 5 — 3

0 (О) 0> О где U (O) — значение сигнала 0 в на чале рейса долота.

878912

Фбрмула изобретения

Устройство для контроля отработки долот, содержащее датчики крутящегомомента и текущей механической скорости бурения, блок деления сигналов от датчиков, блоки предупредительной и предаварийной сигнализации, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения

Пороговый элемент 6 генерирует на своем выходе сигнал U< (t ), уро вень которого определяется сигналом на входе: U (t ) = "0"; U (t ) w b;

U>(t ) = "1", если Uz(t ) ) 1. 5

Исполнение сигналов, вырабатываемых блоком 7, осуществляется блоком предупредительной и предаварийной сигнализации.

Годовая экономия от внедрения пред- б лагаемого устройства для одной буровой установки составит 7200 руб. 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 по- рогового элемента и нуль-органа, а выход — со входом блока предупредительной и предаварийной сигнализации, при этом вход порогового элемента подключен к выходу блока деления сигналов от датчиков, а вход нуль-органа подключен к выходу блока прогнозирования неизрасходованного ресурса времени работы опор долота.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Инженер-нефтяник", 1971, Ф 9, с. 36-52.

2. Патент США II - 3782190, кл. Е 21 В, 1974.

3. Патент CIIIA N- 3581564, кл. 73-151, 197l (прототип).

878912

Составитель В. Варламов.

Редактор Л. Павлова Техред А. А Корректор А. Ференц

Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9684/2

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для контроля отработки долот Устройство для контроля отработки долот Устройство для контроля отработки долот Устройство для контроля отработки долот 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к способам проходки и измерению текущих координат забоя наклонно горизонтальных скважин в процессе бурения
Наверх