Устройство для управления процессом бурения

Устройство для управления процессом бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ -СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()898048

Союз Советских

Социалистических

Республик ф

Ю

Р (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.03.80 (21) 2901921/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5I) М. Кл.з

Е 21 В 44/00

Гасударственный кемнтет

Опубликовано 15.01.82. Бюллетень № 2 (53) УДК 622.24. .082 (088.8) но делам нзобретеннй н вткрмтий

Дата опубликования описания 15.01.82

Г. Н. Семенцов, М. И. Горбийчук, Т. С. Кравец, Я. P. Когуч, Н. И. Журба, Н. М. Саух и Н. И.;- Когутяк *

1 !-.11

Ивано -Франковский институт нефти и гЖй . -------.. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

БУРЕНИЯ

Изобретение относится к силоизмерительной технике, технике контроля и может быть использовано для измерения крутящего момента на долото при турбинном способе бу-. рения скважин в нефтяной и газовой промышленности.

Известно устройство для управления процессом .бурения, содержащее датчик осевой нагрузки, датчик скорости вращения коронки, умножитель (датчик мощности управления) и блоки определения (1) .

Однако это устройство не позволяет измерять крутящий момент на долоте при турбинном способе бурения, так как не учи- ° тывает потери мощности управления, вызванные трением колонки бурильных труб о стенки скважины в процессе ее углубления, и изменяющееся значение частоты вращения долота, а следовательно, имеет большую погрешность измерения.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения крутящего момента на долоте при турбинном способе бурения скважин за счет учета потерь мощности на трение касания бурильных труб о стенки скважин до касания долотом забоя скважины и изменяющейся частоты вращения долота.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком сигнала, пропорционального потерям мощности, расходуемой на холостое вращение долота, сумматором, делителем и индикатором, при этом выходы датчиков частоты вращения долота и осевой нагрузки на долото подключены ко входам блока умножения, выход которого подключен к одному из входов сумматора, другой вход которого подключен к датчику сигнала, а вход сумматора подключен к одному из входов делителя, выход которого подключен к одному из входов делителя, выход которого подключен к индикатору, а другой вход делителя подключен к выходу датчика частоты вращения долота.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения крутящего момента на долоте при турбинном способе бурения.

Устройство содержит датчик 1 частоты вращения долота, датчик 2 осевой нагрузки на долото, блок умножителя 3 (датчик мощности управления), датчик 4 сигнала, 898048

3 пропорционального потерям мощности управления на трение колонны о стенки сква жины до касания долотом забоя, сумматор

5,-делитель 6 и индикатор 7.

Устройство для измерения крутящего момента на долоте при турбинном способе бурения работает следующим образом.

Напряжение U с выхода датчика 1 частоты вращения И, пропорциональное текущему значению частоты вращения долота

U, = К,. б, (1) где К, — коэффициент пропорциональности, подается на вход множительного устройства 3.

Напряжение U с выхода датчика осевой нагрузки на долото, пропо(уциональное текущему значению осевой нагрузки F, т. е.

1-1 Кх (2) 1 где К вЂ” коэффициент пропорциональности, также подается на вход множитель ного устройства 3.

В блоке умножения 3 производится операция умножения напряжения, пропорционального осевой нагрузке на долото, на напряжение, пропорциональное частоте вращения долота, и выходное напряжение

U, равное

У, = и,. и. =- К, К, F = К, N, (3)

rË К5 =- К, X К, — коэффициент пропор- 2S циональности;

N — мощность управления или мощность подводимая к долоту и измеренная у устья скважины., поступает на вход сумматора 5.

На вход последнего подается также выходной сигнал Ui от задатчика 4 сигнала, пропорционального мощности, расходуемой на холостое вращение долота, когда оно еще не соприкоснулось с забоем скважины, т.е.

11, = К., N )(xp (4) где К вЂ” коэффициент. пропорциональности. зи

Задатчик 4 подключен к источнику стабилизированного напряжения переменного тока. В сумматоре 5 производится операция вычитания из величины сигнала, пропорционального мощности, подводимой к долоту у устья скважины, величины сигнала, пропорционального мощности холостого хода на долоте, т. е.

Us = Кз1 — КЛкх = К5Ng (5) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Выходной сигнал сумматора 5 подается на вход делителя 6, подает я также выходной сигнал отдатчика 1 частоты вращения, пропорциональный текущему значению частоты вращения долот.

В делителе 6 производится операция деления величины сигнала, пропорционального мощности на долоте, на величину сигнала, пропорционального частоте вращения долота, т. е. 5 ß К Я,- (б) где К = к5-коэффициент пропорциональности;

М вЂ” момент на долоте.

Выходной сигнал делителя подается на индикатор.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить погрешность измерения крутящего момента на долоте при изменении глубины скважины и колебаниях частоты вращения турбобура, что в свою очередь, дает возможность реализовать замкнутые системы автоматического управления, наиболее полно определить систематические свойства основного технологического показателя процесса углубления скважин турбобурами.

Формула изобретения

Устройство для управления процессом бурения, содержащее датчик осевой нагрузки на долото, датчик частоты вращения долота, блок умножения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при турбинном способе бурения за счет учета потерь мощности управления, вызванных трением колонны бурильных труб о стенки скважины в процессе ее углубления, оно снабжено датчиком сигнала, пропорционально потерям мощности, расходуемой на холостое вращение долота, сумматором, делителем и индикатором, при этом выходы датчиков частоты вращения долота и осевой нагрузки на долото подключены ко входам блока умножения, выход которого подключен к. одному из входов сумматора, другой вход которого подключен к датчику сигнала, а вход сумматора подключен к одному из входов делителя, выход которого подключен к индикатору, а другой вход делителя подключен к выходу датчика частоты вращения долота.

Источники информации, ° принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 533722, кл . Е 21 В 44/00, 1972.

898048

Редактор Н. Ромжа

Заказ 11906/46 г

Составитель Г. Данилова

Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r,. Ужгород, ул. Проектная, 4