Способ определения осевой нагрузки на долото при турбинном бурении Советский патент 1985 года по МПК E21B45/00 

м

р,: а В С и te is ii

p СД

to

СлЭ иг. Ь t tf Изобретение относится к бурению глубоких скважин. Известен способ регулирования оптимальной осевой нагрузки на долото в процессе турбинного бурения согласно которому измеряют амплитуд и частоту колебаний на верху колонны и при их минимуме в зависимости от изменения осевой нагрузки в диапазоне 2-20 тс фиксируют оптимальну (эффективную) осевую нагрузку р. Далее через 10 мин регулируют Р± + 2 тс и корректируют Р , если есть изменение l. Недостатком этого способа является сложность его реализации. Здес кроме измерительной системы осевой нагрузки необходимы датчики для измерения амплитуды и частоты колеба,ний верха колонны. Сложность аппаратурная усиливается тем, что съем информации с вращающейся колонны возможен только при помощи радиоканала, т.е. необходимы дополнительные устройства - генератор, передат чик, приемник и т.д. Кроме того, больЩой диапазон регулирования осевой нагрузки (220 тс) обуславливает большое время поиска. Следует отметить бездоказательность 10-минутной периодичности изменения осевой нагрузки после установления ее эффективного значения. Известен также способ поиска эффективной осевой нагрузки, который основан на анализе зависимости механической скорости от осевой нагрузки. При этом значение эффективн о,севой нагрузки Рдф соответствует максимальной механической скорости 2. Однако механическая скорость бурения является характеристикой эффективности только самого процес разбурения, но не является показателем работы всей буровой установк Одним из основньк технико-эконо мических показателей работы всей буровой установки как за рейс, так и по всей скважине, является рейсо вая скорость проходки: V - Р i,T которая наряду с временем бурения i учитывает также время спускоподъемных и вспомогательных операц 23 т.е. отражает слаженность и скорость работы буровой бригады. В связи с этим целесообразно использовать величину рейсовой скорости для управления процессом бурения, добиваясь при этом более высоких технико-экономических показателей. На фиг. 1 представлено семейство рейсовых скоростей (кривые 1-7), из которых кривая 7 отображает наиболее эффективный режим бурения, так как максимальное значение рейсовой скорости V больше, чем любое из р - Vpg, и время бурения меньше, чем любое из -Ьт- . Следовательно, процесс бурения необходимо регулировать таким образом, чтобы обеспечить максимальный рост рейсовой скорости, т.е так регулировать осевую нагрузку, чтобы рейсовая скорость изменялась по кривой 8, обеспечивая высокие технико-экономические показатели бурения. Цель изобретения - повьш1ение надежности работы и определение эффективной осевой нагрузки на долото. Указанная цель достигается тем, что согласно известному способу осевую нагрузку на долото изменяют ступенчато, после чего измеряют приращение рейсовой скорости при каждом изменении осевой нагрузки, затем равнивают эти приращения ,а по максимальному приращению скорости определяют величину эффективной нагрузки на долото. , На фиг. 2 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Схема включает в себя датчик 1 проходки, датчик 2 времени бурения, датчик 3 времени спуско-подъемньгх и вспомогательных операций, вычислительное .устройство 4 рейсовой скорости, коммутатор 5, запоминающие устройства 6, 7 и 8 рейсовой скорости, вычитающие устройства 9 и 10 для определения разности двух соседних значений рейсовой скорости, т.е. приращения рейсовой скорости, сравнивающее устройство 11 для сравнения двух последовательных приращений рейсовой скорости, информационное таб.ло 12 с секторами Увеличить , Уменьшить и Эффективная нагрузка. Схема работает следующим обраг)(5м.

3

Информация с датчикон 1, вроменн бурения 2 и времени спускоиодъемных и вспомогательных операций 3 поступает на вычислительное устройство 4, где определяется значение рейсовой скорости согласно выражению (1) .

Посдедовательно трижды увеличивается значение осевой нагрузки на долото, и соответствующие этим нагрузкам величины рейсовой скорости VP , р-+, p. коммутатор 5 записываются поочередно в запоминающие устройства 6, 7 и 8. Указанные величины рейсовой скорости попарно вычитаются в устройствах 9 и 10, образуя соответственно разности

. Vp Vp,-Vp i t2,

..гЧ.. . .

которые поступают на сравнивающее устройство 11. В этом устройстве при сравнении приращений рейсовой скорости (2) и (3) могут возникнуть следующие ситуации;

...

Pi.Vp .1

при получении неравенства (4) на информационном табло 12 появляется сигнал Увеличить, т.е. необходимо продолжить начатую тактику увеличения осевой нагрузки на долото.

При получении неравенства (5) на информационном табло 12 появляется сигнал Уменьшить, т.е. необходимо вернуться к предыдущему значению осевой нагрузки.

При получении равенства (6) на информационном табло 12 появляется сигнал эффективная нагрузка, т.е. необходимо прекратить изменение осевой нагрузки, так как достигнуто максимальное приращение рейсовой скорости и рост рейсовой скорости стал максимально возможным. Значени осевой- нагрузки, соответствующее этому режиму, является эффективным.

При появлении в дальнейшем други сигналов возобновляется регулирование осевой нагрузки подобно указанному.

Таким образом; процесс бурения отобргш.чется криноГ 8 (фиг.1), т.е.

51234

достигается наибольшее значение млксимума рейсовой скорости, рапного Vp-,, максимально возможного при данном наборе оборудования буровой J установки и данной породе,что обеспечивает получение высоких технико-эконо- номических показателей процесса бурения.

Пример. При регулировании осевой нагрузки по механической скоO рости процесс бурения может пойти

таким образом, что рейсовая скорость будет изменяться (фиг.1) по кривой 1 последовательно переходя из точки О в точки Ь, с , di .к т.д. до своего 5 максимального значения, равного х/

рейсовой

В этом случае приращения скорости

(о-«Г- „-0

(7)

РСО.-Ъ-)Ъ-:Р« ()

РСс-ЬМ Рс РЬ

и т.д. (.9)

будут практически одинаковы, так как известные способы поиска эффективной осевой нагрузки не контролируют рейсовую скорость.

При-поиске эффективной осевой нагрузки путем анализа рейсовой скорости дело обстоит иначе. В данном случае приращения рейсовой скорости

Vp(o-«, V-0;

)

p(-b) V-V-.

(1Я

P(b-c)% « т.д.

(.U)

образуют неравенства

дУ

.х:дУ.

дУ

,- («)

pto-«r(«-b)()

Таким образом, при осуществлении поиска эффективной осевой нагрузки путем анализа рейсовой скорости бурение будет происходит с максимальным ростом рейсовой скорости, которая будет последовательно переходить из точки О в точки а, b, с и т.д. до своего максимального значения V,

V7причем

. 04) В этом случае, исходя из анализа выражения (1) и фиг.1, можно заключить, что неравенство (14) свидете-пьствует об увеличении проходки Н на долото при одновременном yweFibшении времени бурения с i до т,, т.е. о существенном повышении технике- эко}1омических показателей 6ype.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО ПРИ ТУРБИННОМ БУРЕНИИ, включающий изменение осевой нагрузки на долото и определение рейсовой скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и определения эффективной нагрузки на долото, осевую нагрузку на долото изменяют ступенчато, после чего измеряют приращение рейсовой скорости при каждом изменении осевой нагрузки, затем сравнивают эти приращения, а по максимальному приращению скорости определяют величину эффективной нагрузки на долото.

Н

.2