Устройство для регулирования режима бурения скважин

Устройство для регулирования режима бурения скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено.) o.0275 (21) 2106437/03 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано25;12.77. Бюллетень № 47 (45) Дата опубликования описания 18.1277 (51) М К

E 21 В 45/00

Гопударптеенный квинтет

Совета Мнннотров СССР пп делом нзпйрвтеннй н открытей (53) УДК 622.241 (088.8) (72) Авторы Ю.В. Гарбузов, Ю.М. Гольдштейн, Н.Н. Гринченко, изобретения л. Б. леонтьев, N.A. ëûñåíêî, В.и.лагутин, М.Н.Салимон и В.Г.Чепелев (71) Заявитель (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕТИИА

БУРЕНИЯ CKBATИН

Изобретение относится к буровой технике, а более конкретно к устройствам для оптимизации процесса бурения при бурении нефтяных и газовых скважин трубобурами.

Известно устройство для контроля, управления и регулирования процесса турбинного бурения (1) .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для регулирования режима бурения скважин, содержащее блоки измерения осевого усилия, частоты вращения и крутящего момента на валу трубобура, преобразователь-усилитель мощности с блоками перемножения и с регистрирующим прибором и нуль-индикатор P) .

Существенным недостатком известного устройства является то, что в нем используются только наземные первичные преобразователи параметров, участвующие в определении оптимального режима бурения, а это значительно снижает точность измерений v. ограничивает максимальную глубину работы устрОйства. Кроме того, известное устройство работает по принципу повторного поиска оптимальной осевой нагрузки, что требует дополнительных! затрат времени и может привести с неустойчивой работе системы регулирования. при малых скоростях подачи долота устройство входит в колебательный режим.

Целью изобретения является приведение осевого усилия в соответствии с заданным режимом турбрбура.

Это достигается тем, что в предла10 гаемом устройстве между выходом блока измерения частоты вращения и входами блоков перемножения включены регулируемые блоки смещения, причем выходы блоков измерения частоты т6 вращения н.крутящего момента через блоки перемножения и блок сравнения подключены к нуль-индикатору.

На фиг.l представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2

20 характеристики турбины и кривые зависимости выходного напряжения устройства от частоты вращения вала турбобура.

Устройство содержит блоки иэмере25 ния 1, 2, 3 частоты вращеиия вала турбобура, крутящего момента на валу турбобура и осевого усилия на долото соответственно, преобразователь-усилитель мощности 4, приемник 5 с приЗО борами 6, 7, 8 для регистрации и

585274

10

Формула изобретения индикации частоты вращения вала,крутящего момента на валу и осевого уси» лия на долото соответственно, регулируемые блоки 9 и 10 смещения, блоки

11 и 12 перемножения, блок 13 сравнения с нуль-индикатором 14 и клеммы 15. Блоки смещения включены между выходом блока измерения частоты вращения и входами блоков перемножения, причем выходы блоков измерения частоты вращения 1 и крутящего момента 2 через блоки перемножения 11 и 12 и блок сравнения 13 подключены к нуль-индикатору 14. На чертеже, кроме того, показаны кривые зависимостей 16, 17, 18 и 19.

Работает устройство следующим образом.

Рапряжение, пропорциональное величине крутящего момента, подают на входы блоков перемножения 11 и 12, на вторые входы которых через блоки смещения подают вместе с регулируемыми уставками напряжение, пропорциональное частоте вращения вала турбобура. С выходов блоков 11 и 12 напряжение подается на блок 13 сравнения с нуль-индикатором 14, а оттуда-на клеммы 15 подключения автомата подачи долота.

При нулевых значениях уставок на блоках 9 и 10 смещения, на выходах блоков 11 и 12 перемножения йолучаются напряжения, пропорциональные текущему значению мощности турбобура. При изменении осевой нагрузки от нуля до максимума значения этого напряжения лежит на параболе мощности турбобура.

С целью получения на выходе устройства знакопеременной кривой, меняющей знак в выбранной рабочей точке турбобура, на характеристике (кривая 16)

Р= (М, N ), где Р— мощность турбобура, M-значение крутящего момента, N — частота вращения вала турбобура, к сомножителям, пропорциональным частоте вращения вала турбобура, в блоках 9 и 10 смещения прибавляются постоянные уставки разного знака, что. сдвигает в разные стороны аппаратурные характеристики, (кривая 17) Р= (М, Х ) и Р = f (М, N ) (кривая

18) на выходах блоков 11 и 12 перемножения.Их разность,полученная на выходе блока 13 сравнения, дает знакопеременную кривую 19, изменяющую знак в выбранной рабочей точке турбобура.

Нуль-индикатор 14 устройства позволяет бурильщику поддерживать осевую нагрузку, соответствующую оптимальному режиму, и показывает, в какую сторону следует изменить осевую нагрузку при отклонении режима бурения от оптимального.

При автоматической подаче долота выходное напряжение устройства подается на автомат подачи долота и управляет его работой.

Наличие на выходе устройства знакопеременной кривой 19,где нуль соответствует оптимальному режиму, исклю.чает повторный поиск оптимальной осевой нагрузки, а наличие регулируемых установок позволяет установить оптимальный режим работы турбины.

Предлагаемое устройство позволяет оптимизировать процесс бурения на основе информации, полученной от забойных первичных преобразователей, что намного повышает точность измерения параметров бурения по сравнению с наземными первичными преобразователями, используемыми в известных устройствах, а также позволяет работать без ограничения глубины в скважинах с любой геометрией трассы.

Аналоговая вычислительная схема устройства непрерывно вычисляет значение мощности, развиваемой турбобуром, и в случае отклонения ее от максимального или наперед заданного значения на характеристике Р = f(М,Я) вырабатывает сигнал, знак и амп-. литуда которого показывает, как нужно изменить осевую нагрузку для получения оптимального режима. При этом значительно повышается точность оптимизации по сравнению с известным устройством, работающим по принципу определения механической скорости и поиска оптимальной осевой нагрузки, а также исключаются дополнительные затраты времени на поиск оптимального значения осевой нагрузки.

При изменении условий бурения (изменения породы, параметров прокачки, состояния долота), устройство практически мгновенно вырабатывает сигнал, знак и амплитуда которого указывают, как нужно изменить осевую нагрузку для получения оптимального режима.

Быстродействие предлагаемого устройства позволяет создать сравнитель" но более устойчивую систему автоматического регулирования не зависящую от скорости бурения.

Устройство для регулирования режима бурения скважин, содержащее блоки измерения осевого усилия, частоты вращения и крутящего момента на валу турбобура, преобразователь-усилитель мощности с блоками перемножения и с регистрирующим прибором и нуль-индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что с целью приведения осевого усилия в

585274

Фрг.1

Составитель В. Белкин

Техред З.фанта Корректор М.Демчик

Редактор Н.Хлудова

Заказ 4979/22 Тираж 757 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 соответствии с заданным режимом турбобура, между выходом блока измерения частоты вращения и входами блоков перемножения включены регулируемые блоки смещения, причем выходы блоков измерения частоты вращения и крутящего момента через блоки перемножения и блок сравнения подключены к нуль-индикатору..Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство 9248591, кл. Е 21 В 41/ОО, 1968.

2. Демин E.A., Кириченко Б.В., Устройство для определения и поддержания максимальной скорости при турбинном способе бурения, Труды Куйбышевского НИИНП, вып.41,1969.