Устройство подачи долота Советский патент 1983 года по МПК E21B44/02 

Изобретение относится к автомат ке и может использоваться в нефтяной промышленности для автоматичес кой подачи бурового инструмента в процессе долбления при бурении глуб ких нефтяных и газовых скважин. По основному авт. св. N° известно устройство подачи долота, основной исполнительный механизм которого соединен с рычагом тормоза буровой лебедки, а схема управлени исполнительным механизмом позволяет осуществлять подачу долота в широком диапазоне изменения веса бурового инструмента и скорости подачи долота, содержащее преобразователь веса, регулятор с зaдaтчикoм усили тель , исполнительный механизм в виде цилиндра с поршнем, шток кото рого соединен с рычагом тормоза ба рабана лебедки, насос, вал которого посредством фрикционного ролика кинематически связан с барабаном лебедки, регулируемый дроссель, снабженный распределительным клапаном, вход которого соединен с уси лителем, выход.- сисполнительным механизмом, а управляющий его выход соединен с напорной линией (насос) осуществляет подачу долота при заданном весе бурового инструмента и скорости подачи СО Однако, как известно, бурение глубоких нефтяных и газовых сква- жин ведется на тяжелых буровых растворах, а при нередко встречающихся водо- и газопроявлениях в скважине изменяется удельный вес бурового раствора, что вызь1вает изменение выталкивающей силы, действу ющей на бурильный инструмент. В результате этого при постоянном весе бурильного инструмента на крюке, заданном в устройстве подачи долота, нагрузка на долото изменяется в широком диапазоне, что может привести к осложнениям с долотом или бурильным инструментом или снизить скорость механического бурения. Цель изобретения - повышение точ ности регулирования нагрузки на долото. Указанная цель достигается тем, что устройство подачи долота снабжено преобразователем плотности раствора регулятором с задатчиком плотности, элементом суммирования, причем преобразователь плотности 392 соединен с регулятором, с задатчик-ом, выход которого соединен с вторым входом элемента суммирования, первый вход его соединен с выходом регулятора с задатчиком веса, а выход элемента суммирования соединен с усилителем. При изменении плотности бурового раствора на 0,1 г/см- для скважины глубиной 3000 м, бурящейся инструментом диаметром мм и толщиной стенки 10 мм, изменение выталкивающей силы бурового раствора составляет 1,5 т. С увеличением глубины сква- жины эта величина растет еще больше, а спускаемого в скважину долота уменьшается, что требует более точного поддержания нагрузки на долото. Поэтому приходится вводить коррекцию на изменение плотности бурового раствора. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство состоит из преобразователя IBeca бурового инструмента, присоединенного к регулятору 2 с задатчиком веса, элемента 3 суммирования, первый вход которого соединен с выходом регулятора 2. Выход элемента 3 суммирования соединен с усилителем k, выход которого через распределительный клапан 5 соединен с исполнительным механизмом 6. Исполнительный механизм выполнен в виде цилиндра с поршнем, шток которого соединен с рычагом тормоза барабана лебедки 7, посредством фрикционного ролика связанного с валом насоса 8. Выход насоса 8 через регулируемый дроссель У присоединен к распределительному клапану 5. Преобразователь 10 плотности бурового раствора присоединен к регулятору с задатчи ком 11, выход которого присоединен к второму входу элемента 3 суммирования. Устройство работает следующим образом. С преобразователя 1 веса сигнал поступает на регулятор 2, где сравнивается с заданным значением веса бурового инструмента. Затем сигнал рассогласования между заданным и текущим значениями веса бурового инструмента поступает на первый вход элемента 3 суммирования. С преобразователя 10 плотности сиснал поступает на регулятор с за3датчиком 11, где сравнивается с заданным знамением плотности бурового раствора. Сигнал рассогласования между заданным и текущим значениями плотности бурового раствора поступает на второй вход элемента 3 суммирований. В элементе 3 суммирования сигналы поступающие на первый и второй входы складываются, и результирующий сиг- нал поступает на усилитель . Усиленный по мощности сигнал с усилителя k поступает на исполнительный механизм 6 через распределительный клёпан 5. Под действием давления воздуха поршень исполнительного механизма 6 перемещается, сжимая пружи ну и через шток воздействуя на рычаг тормоза лебедки. Сила торможения барабана лебедки 7 уменьшается и наступает момент, когда барабан лебедки под действием веса бурового инструмента начинает проворачиваться, ос ществляя подачу долота. При подаче долота вес бурового инструмента, вос принимаемый преобразователем 1, умеН шается в свою очередь, уменьшается рассбгласование в регуляторе 2 и выходной сигнал с пневмоусилителя. Тог да поршень исполнительного механизма 6 под действием пружины перемещает барабан лебедки 7. По мере выбуривания породы вес бурового инструмента увеличивается и наступает следующий цикл подачи долота. При проворачивании барабана лебед ки 7 через фрикционный ролик проворачивается вал насоса 8, создавая давление жидкости, величина которого устанавливается регулируемым дросселем 9. Давление жидкости воздействует на распределительный клапан 5 в котором перекрывается подача воздуха на исполнительный механизм 6, а воздух исполнительного механизма стравливается в атмосферу. Toi- да гюл действием пружины поршень исполнительного механизма 6 переместится и затормозит барабан лебедки 7. При заторможенном барабане насос 8 прекратит подачу жидкости, ; давление ее уменьшится, распределительный клапан 5 вернется в исходное положение. Если на выходе усилителя k есть сигнал, то начинается новый цикл подачи долота. Если плотность бурового раствора не изменяется, то на втором входе 394 элемента суммирования имеется постоянная величина сигнала рассогласования между текущим и заданным значением плотности бурового раствора. Подача бурового инструмента осуществляется по сигналу, поступающему на первый вход элемента 3 суммирования. При увеличении плотности бурового раствора (скважина поглощает) сигнал рассогласования между заданным значением плотности бурового оаствора и текущим увеличивается. На второй вход элемента 3 суммирования поступает сигнал, больший по величине. На выходе элемента 3 суммирования величина сигнала также увеличивается и этот сигнал, усиленный по мощности, с усилителя 4 поступает на исполнительный механизм 6 через распределительный клапан .5. Под действием давления воздуха поршень исполнительного механизма 6 переместится, сжимая пружину и через шток воздействуя на рычаг тормоза лебедки. .Сила торможения барабана лебедки 7 уменьшается и под действием веса бурового инструмента барабан лебедки проворачивается, осуществляя подачу долота. Таким образом, подача долота осуществляется за счет изменения плотности бурового раствора, тем самым компенсируется увеличение выталкивающей силы, действующей на бурильный инструмент при изменении плотности бурового раствора, и нагрузка на долото остается постоянной, в этом случае действие сигнала с преобразователя плотности равносильно увеличению нагрузки на долото. При уменьшении плотности бурового раствора (случай водо- или газопроявления) выталкивающая сила, действующая на бурильный инструмент, уменьшается, а нагрузка на долото увеличивается, хотя сигнал преобразователя 1 веса остается постоянным. Тогда сигнал с преобразователя 10 плотности уменьшается, уменьша-. ется и сигнал рассогласования в регуляторе с задатчиком 11. -На второй вход элемента 3 суммирования поступает меньший сигнал, уменьшается сигнал, поступающий на усилитель 4 и исполнительный механизм 6. Поршень исполнительного механизма 6 под действием пружины перемещается.

s1051239 . 6

затормаживая барабан лебедки. Пода-Широкое внедрение устройств поча бурового инструмента уменьша-А чи долота, которые наиболее эфется.фективно работают при бурении глубо

В этом случае сигнал с преоб-5 ленные буровые растворы, невозможразователя плотности действует рав-но без корректировки нагрузки на

носияьно уменьшению нагрузки на до-долото путем изменения плотности

fiofo. буровых растворов.

ких скважин, гДе применяют утяже

УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ДОЛОТА по авт.ев, W , отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно снабжено преобразователем плотности раствора, регулятором с задатчиком плотности, элементом суммкрования, причем преобразователь плотности соединен с регулятором, с зздатчиком, выход которого соединен с вторым входом элемента суммирования, первый вход его соединен с выходом регулятора с задатчиком веса, a выход элемента суммирования соединен с усилителем.