Устройство для оценки рейсовой скорости бурения

\ яфт8н;- .о-т х и - . чвскйЗ тетебдиоте1 а ел!.-.А

1п1 570701

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.12.74 (21) 2083958/03 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.77. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 13.09.77 (51) М. Кл.- Е 21В 45/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 622.23.082 (088.8) (72) Автор изобретения

И. П. Петров (71) Заявитель

Свердловский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. В. В. Вахрушева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ РЕЙСОВОЙ СКОРОСТИ

БУРЕНИЯ

Изобретение относится к области контроля и управления процессом бурения скважин.

Известен измеритель текущей рейсовой скорости проходки, состоящий из редуктора, синхронного двигателя, логари|фмического кулачка, дифференциала и сельсина (1).

Недостатком такого устройства является сложность его конструкции.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для оценки рейсовой скорости бурения, содержащее датчик перемещения колонны с накопителем-преобразователем текущей проходки на долото и реле на выходе, накопитель-преобразователь текущего времени механического бурения, задатчик-преобразователь времени спуско-подъемных и вспомогательных операций, сумматор общего времени рейса долота, делительное звено с регистрирующим прибором на выходе и источник питания (2).

Недостатком этого технического решения является отсутствие на выходе сигнала, пропорционального рейсовой скорости бурения, ожидаемой в конце прогнозируемого срока службы опор долота, что отрицательно сказывается на точности определения прогнозируемого уровня рейсовой скорости бурения.

С целью повышения точности предлагаемое устройство снабжено сумматором общей проходки на долото, блоком вычисления неизпасходованного ресурса времени работы опор долота, блоком вычисления ожидаемого приращения проходки на долото и релейным блоком, подключенным к источнику питания че5 рез размыкающие контакты реле датчика перемещения колонны, причем входы сумматора общей проходки на долото соединены с выходом накопителя-преобразователя текущей проходки на долото и через замыкающие контак10 ты релейного блока с выходом блока вычисления ожидаемого приращения проходки на долото, выход сумматора общей проходки на долото соединен с входом делительного звена, ко второму входу которого подключен выход

15 сумматора общего времени рейса долота, к входам последнего подключены выход накопителя-преобразователя текущего времени механического бурения, выход задатчика-преобразователя времени спуско-подъемных опера20 ций и через замыкающие контакты релейного блока выход блока вычисления неизрасходованного ресурса времени работы опор долота, выход последнего блока соединен также со входом блока вычисления ожидаемого прира25 щения проходки на долото, 1-1а чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для оценки рейсовой скорости бурения.

Устройство содержит блок 1 вычисления

30 рейсовой скорости бт пения. якл|очающий сХ м570701

F„" 1 (t )dt о

Ф (t+) 50

Vp(t ):

t,„+1

11 = K„„l„(l + K t-). матор 2 общего времени рейса долота и сумматор 3 общей проходки на долото, выходы которого соединены со входами делнтельного звена 4, блок 5 вычисления неизрасходованного ресурса времени работы опор долота, включающий функциональный преобразователь б, к выходу которого подключен интегрирующий усилитель 7, сумматор 8 и делительное звено

9, входы которого соединены с выходом сумматора и функционального преобразователя, блок 10 вычисления ожидаемого приращения проходки на долото, включающий интегрирующий усилитель 11, выход которого подключен ко входу «делитель» делительного звена

12, множительное звено 13, соединенное последовательно с сумматором 14 и функциональным преобразователем 15, и множительное звено 16, входы которого соединены с выходами делительного звена и функционального преобразователя, релейный блок 17, включающий реле 18 на выходе с контактами 19, 20 и 21, реле 22 с контактами 23 и 24, линию задержки, выполненную на резисторе 25 и конденсаторе 2б, и реле 27 с контактами 28.

Устройство, кроме того, содержит комплект датчиков, включающий датчик 29 перемещения колонны, на выходе которого включены реле 30 с контактами 31 и 32, датчик 33 осевой нагрузки па долото, датчик 34 скорости вращения долота и датчик 35 произведения нагрузки на долото и частоты вращения долота, комплект задатчиков-преобразователей и накопителей-преобразователей, включающий накопитель-преобразователь Зб текущей проходки на долото, накопитель-преобразователь 37 текущего времени механического бурения, задатчик-преобразователь 38 времени спуско-подъемных и вспомогательных операций, задатчик-преобразователь 39 заданного приращения перемещения колонны, задатчикпреобразователь 40 скорости относительного износа вооружения долота, задатчик-преобразователь 41 потенциального ресурса опор долота, задатчик 42 единичного напряжения, кнопку 43 и регистрирующий прибор 44.

Блок вычисления рейсовой скорости бурения функционирует в соответствии с алгоритмом: при возбужденном состоянии реле 18 при возбужденном состоянии реле 18 и замкнутых контактах кнопки 43 где y„(t — ), V„(t+) — текущая и прогнозируемая рейсовая скорость бурения, м/ч;

h —, h+ — текущая проходка и ожидаемое приращение на долото, м;

t, 1+ — текущее время механического бурения и неизрасходованный ресурс времени работы опор долота, 20

При возбужденном состоянии реле 18 и замкнутом положении контактов кнопки 43 на выходе сумматора 3 генерируется сигнал

Из — — К (h++h — ), а на выходе сумматора 2— сигнал И =К (4„+1 — +1+). При этом на выходе делительного звена 4 получают сигнал, пропорциональный прогнозируемому значению рейсовой скорости проходки Vq(t+).

Блок 5 вычисления неизрасходованного ресурса времени работы опор долота функционирует в соответствии с алгоритмом где F„— неизрасходованный ресурс времени работы опор долота;

Ф вЂ” произведение скорости вращения долота о на нагрузку на долото Р; р — показатель степени, определяемой по данным ранее отработанных долот.

Внешними входными элементами для этого блока являются датчик 33 нагрузки, датчик 34 скорости вращения долота, датчик 35 произведения нагрузки на долото и частоты вращения долота и задатчик-преобразователь 41 потенциального росурса опор долота. С помощью указанных датчиков формируется сигнал Из„= К .;Рв — Êç;Ô (t ) . Последний с помощью функционального преобразователя б преобразуется в напряжение Ио= КБФ (t — ), интегрируется усилителем 7 и вычитается в сумматоре 8 из сигнала И,,=K«F+. Разность с— сигналов И8 —— И, — K; f Ф (t )dt подводито ся на вход делительного звена 9, на другой вход которого подается напряжение

И6=К6Ф (/+). В результате деления этих сигналов на выходе блока получают сигнал

И9, пропорциональный неизрасходованному ресурсу времени работы опор долота t+.

Блок вычисления ожидаемого приращения проходки на долото функционирует в соответствии с алгоритмом — /п(1+КО ) где Лй — заданное приращение перемещения колонны,м;

At,,— время усреднения, равное ЛЙ/V, ч;

К. -— скорость относительного износа вооружения долота, д. е./ч.

Сигналы И4о=К,о. K=- и Ир — — Kgt+ перемножаются в множительном звене 13 и получаемый при этом сигнал И з — — К зК: t+ вводится в сумматор 14, где он суммируется с единичным сигналом с выхода задатчика 42 и гередается на вход функционального преобразователя 15. Напряжение на выходе последнего равно

570701

Составитель Н. Туленинов

Редактор 3. Ходакова

Texpeд Е. Хмелева

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1935/18 Изд. № 726 Тираж 778 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

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