Способ и устройство для обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений

Способ и устройство для обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений

Реферат

Изобретение относится к способу и устройству для обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений при бурении по породе.

При бурении глубоких скважин в земле, например в породе, используют несколько штанг, которые свинчивают друг с другом, чтобы во время бурения по мере необходимости удлинять бурильную колонну. Обычно в результате прохождения ударных волн через резьбовые соединения во время бурения затягивание резьбы становится настолько прочным, что невозможно ослабить резьбовые соединения только с помощью вращающегося двигателя бурильной машины. Для решения этой проблемы оператор заканчивает бурение, предоставляя на короткое время возможность ударному устройству воздействовать ударами на бурильную колонну без прижима бурильной колонны к грунту. Оператор останавливает ударное устройство, когда слышит характерное изменение звука. После этого бурильная колонна может быть развинчена с помощью вращающегося двигателя бурильной машины, а отдельные бурильные штанги могут быть подняты одна за одной. Недостаток этого способа заключается в невозможности автоматизации подъема бурильной колонны, когда бурение происходит автоматически. Другой недостаток заключается в том, что из-за шумового окружения оператору трудно услышать на ранней стадии, что ударное ослабление произошло. Это приводит к увеличению излишнего износа бурового оборудования.

Целью настоящего изобретения является обеспечение обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений для осуществления автоматического бурения скважины, включая автоматический подъем бурильной колонны после бурения для размещения после этого бурового устройства для бурения новой скважины, и исключение не являющихся необходимыми нагрузок на бурильную колонну посредством раннего обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений.

Указанная цель достигается способом обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений при бурении по породе, при котором воспринимают вибрации от бурильной колонны одновременно с сообщением ударов бурильной машиной бурильной колонне без подачи бурильной колонны к грунту, подают воспринимаемые вибрации в средство анализа и сравнивают с известными характеристиками вибраций, посылают сигнал в систему управления бурильной машиной для остановки ударного устройства бурильной машины при обнаружении средством анализа соответствия воспринимаемых вибраций известной характеристике вибрации, означающей ударное ослабление резьбовых соединений.

Указанная цель достигается также устройством для обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений при бурении по породе, содержащем бурильную машину, подвижную вдоль направляющей для сообщения ударов бурильной колонне, средство восприятия вибраций от бурильной колонны, средство анализа для сравнения воспринимаемых вибраций с известными характеристиками вибраций, выполненное с возможностью посылки сигнала при соответствии воспринимаемых вибраций известной характеристике вибрации, означающей ударное ослабление резьбовых соединений, и систему управления бурильной машиной, выполненную с возможностью отключения ударного устройства бурильной машины при посылке сигнала средством анализа.

Ниже вариант осуществления изобретения описывается со ссылкой на сопровождающий чертеж, на котором схематически показано буровое оборудование, в котором используется изобретение.

Буровое оборудование, показанное на чертеже, содержит транспортное средство 11, снабженное стрелой 12, на которой размещена направляющая 6. Бурильная машина 2 является подвижной вверх и вниз вдоль направляющей. Бурильная машина 2 содержит ударное устройство, предназначенное для сообщения ударов бурильной колонне 1, и вращающее устройство, выполненные обычным образом. Бурильная колонна 1 может содержать произвольное число бурильных штанг, которые соединены друг с другом посредством резьбовых соединений. Микрофон или другое средство 7 для восприятия вибраций размещено на направляющей 6 или на другом подходящем месте. Средство 7 подключено к средству 4 анализа, которое содержит фильтр для выделения представляющих интерес частот при частотном анализе и для уменьшения объема данных, подлежащих обработке. Средство 4 анализа может быть выполнено с возможностью работы в цифровой или аналоговой форме. При анализе вибрации воспринимаются средством 4 и сравниваются с известными характеристиками вибраций, которыми могут быть типичное изменение характера вибрации или обнаружение характеристики вибрации, которая является типичной для ослабленного ударами винтового соединения. При обнаружении ударного ослабления на систему 5 управления бурильной машиной посылается сигнал, которым выключается ударное устройство. После этого бурильная колонна 1 может быть автоматически поднята и штанга за штангой помещена в магазин 13 штанг.

Буровое оборудование, показанное на чертеже, предназначено для использования на поверхности. С таким же успехом изобретение может быть использовано при бурении глубоких скважин под землей, например, в сочетании с цементированием.

1. Способ обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений при бурении по породе, отличающийся тем, что воспринимают вибрации от бурильной колонны одновременно с сообщением ударов бурильной машиной бурильной колонне без подачи бурильной колонны к грунту, подают воспринимаемые вибрации в средство анализа и сравнивают с известными характеристиками вибраций, посылают сигнал в систему управления бурильной машиной для остановки ударного устройства бурильной машины, при обнаружении средством анализа соответствия воспринимаемых вибраций известной характеристике вибрации, означающей ударное ослабление резьбовых соединений.

2. Устройство для обнаружения ударного ослабления резьбовых соединений при бурении по породе, содержащее бурильную машину, подвижную вдоль направляющей для сообщения ударов бурильной колонне, отличающееся тем, что оно содержит средство восприятия вибраций от бурильной колонны, средство анализа для сравнения воспринимаемых вибраций с известными характеристиками вибраций, выполненное с возможностью посылки сигнала при соответствии воспринимаемых вибраций известной характеристике вибрации, означающей ударное ослабление резьбовых соединений, и систему управления бурильной машиной, выполненную с возможностью отключения ударного устройства бурильной машины при посылке сигнала средством анализа.