Способ управления процессом двухстадийного бурения Советский патент 1989 года по МПК E21B44/04 E21C39/00 

Описание патента на изобретение SU1479630A1

1

Изобретение относится к горной промышленности, к управлению процессами бурения и разбуривания сквакин, когда предварительно проводится передовая скважина, которая затем расширяется до необходимого диаметра.

Целью изобретения является повышение производительности за счет выбора оптимальных параметров.

На чертеже изображена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Сущность способа управления процессом двухстадийного бурения заключается в следующем.

Критерий оптимальности максимальной скорости выражается формулой

опт опт Попт

где V - скорость бурения;

h и п - соответственно углубление

долота за один оборот и частота вращения разрушающего органа; h г попт- оптимальные значения этих

параметров.

Величина углубки долота за один оборот определяется величиной осевой нагрузки Q, физико-механическими свойствами буримых пород и конструкцией бурового инструмента.

Предельное значение углубления долота за один оборот hnp определяется его типом и конструкцией. Текущее значение углубки долота за один оборот hr вычисляют по отношению заданного интервала бурения - фиксированного поступательного перемещения бурового става &Н к соответствующему этому перемещению числу оборотов разрушающего органа п,

V Г

11

(2) 25

Достижение honrобеспечивается выбором величины осевой нагрузки Q, при которой наступает одно из ограничений

;

М,ь М,

ном

QT Q

ком

b bm, ,

43)

Q

Ном

где М,М..„ - текущее и номинальное знаТ ИОрЛ

чения крутящего момента на разрушающем органе; номинальное значение осевой нагрузки; Ьт,Ъпр- текущее и предельное значения параметра вибраций. Так как выработки проводятся в два этапа: бурение передовой скважины и ее разбуривание различными разрушающими органами, то границы ограничений (3) для этих двух режимов различ ны.

Значения крутящего момента для гидропривода и электропривода вычисляются соответственно по формуле

,Р, ; ,

(4)

796304

С - число ступеней регулирования, причем СЪС, - числа штанг при бурении скважины на максимальную глу5 бину.

Необходимое значение давления в гидросистеме механизма подачи вычисляют по известным значениям необходимой осевой нагрузки, числа штанг

to К,веса штанг Сш и бура Gg по формуле

QTtslK.Guj+Gj)

(5)

5

0

5

0

5 0 з

где S - площадь поршней гидроцилиндров механизма подачи; g - ускорение свободного падения. (В этой формуле знак + соответствует бурению, - - разбуриванип).

При каждом значении осевой нагрузки бурят скважину на заданную фиксированную глубину АН. По окончании бурения каждого такого отрезка измеряют средние значения контролируемых величин - числа оборотов разрушающего органа, нагрузки привода вращателя и параметр вибрации бура. Затем вычисляют значения углубки долота на один оборот и крутящего момента по формулам (2), (4) и сравнивают с условиями ограничений (3). При наступлении хотя бы одного из условий (3) рост осевой нагрузки прекращают. При этом достигнутое значение осевой нагрузки является оптимальным по принятому критерию, так как обеспечивает максимальное (оптимальное) значение углубки долота на один оборот для данных условий.

Достижение оптимальной величины частоты вращения разрушающего органа попт обеспечивается увеличением ее до величины, при которой развиваемая приводом мощность равна номинальной NMOMn0flT рассчитывают в зависимости от текущего значения крутящего момента Мт при оптимальном значении осевой нагрузки по формуле

± п„п

(6)

Похожие патенты SU1479630A1

название год авторы номер документа
Способ регулирования процесса бурения горных пород 1989
  • Ситников Николай Борисович
  • Кимельман Эдуард Анатольевич
  • Бекетов Валентин Федорович
  • Ручьев Николай Васильевич
  • Лярская Галина Борисовна
SU1796769A1
Способ управления процессом бурения 1988
  • Жуковский Алексей Алексеевич
  • Нанкин Юрий Александрович
  • Герасимов Иван Васильевич
  • Авдеев Валентин Викторович
SU1548419A1
Устройство для диагностики отказов бурового инструмента 1974
  • Кутузов Борис Николаевич
  • Дозоров Томас Анатольевич
SU730958A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН 1992
  • Лузганов Владимир Иванович[Ua]
  • Лузганова Наталья Владимировна[Ru]
RU2053367C1
Способ управления процессом бурения взрывных скважин 1980
  • Жуковский Алексей Алексеевич
  • Кулачек Михаил Иванович
  • Кошкина Надежда Ильинична
SU960425A1
Устройство для каротажа скважин в процессе бурения 1977
  • Эквист Борис Владимирович
  • Замалетдинов Рашид Сарасович
SU737902A1
ИМПУЛЬСНЫЙ ВРАЩАТЕЛЬ 1997
  • Чернышов И.Д.
  • Афанасьев И.С.
  • Гинзбург И.М.
RU2148144C1
Способ определения пластового давления 1986
  • Голев Анатолий Александрович
  • Пашова Наталия Трифоновна
SU1416679A1
Устройство автоматического регулирования режимов бурения скважин 1978
  • Чемерис Игорь Федорович
  • Соколовский Олег Иосифович
SU751973A1
Устройство для автоматическойОпТиМизАции пРОцЕССА буРЕНия 1977
  • Жуковский Алексей Алексеевич
  • Буткин Владимир Дмитриевич
  • Кулачек Михаил Иванович
SU798277A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 479 630 A1

Реферат патента 1989 года Способ управления процессом двухстадийного бурения

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить производительность бурения за счет выбора оптимальных параметров. Для этого измеряют текущее и задают граничные значения крутящего момента и номинальное значение мощности привода. В процессе бурения частоту вращения регулируют до достижения приводом вращателя номинальной мощности. На каждом интервале бурения вычисляют удельные энергозатраты на разрушение и по ним классифицируют горные породы по мощности. При разбуривании маломощного слоя регулируют осевую нагрузку до достижения контролируемыми параметрами граничных значений, а частоту вращения - до достижения приводом вращателя положительной мощности или граничного значения частоты вращения. При разбуривании мощного слоя осевую нагрузку и частоту вращения определяют из условия минимума удельных энергозатрат на разрушение породы. Периодически в процессе разбуривания мощного слоя определяют относительное изменение удельных энергозатрат ΔWт на разрушение породы и сравнивают с заданным ΔWз. При ΔWт*98ДWз уменьшают частоту вращения. Способ обеспечивет сбор информации о свойствах бурильных пород в процессе бурения, классификацию пород в зависимости от удельных энергозатрат на разрушение , что позволяет оптимизировать процесс разбуривания скважины по различным критериям. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения SU 1 479 630 A1

где Р, и I - перепад давления на входе и выходе гидродвигателя и ток нагрузки электродвигателя соответственно. Осевая нагрузка изменяется сту1пенчато на величину U 0 - QHOM, где

(ппр- предельное значение частоты вращения бура) и величина развиваемой приводом вращатепя мощности может быть не равна номинальной.

Таким образом, регулируемые параметры достигают оптимальных значений в соответствии с критерием оптимальности (1).

По окончании бурения каждого отрезка скважины глубиной UH проверяют выполнение достигнутого (одного или нескольких) условия (3) и (6) с заданной точностью 8f стабилизации контролируемого параметра

f-нЦ,(7)

ХпР где х и хрр текущее и предельное

(номинальное) значения контролируемого парамера по условиям (3) и (6).

Если условие (7) выполняется, то бурение последующего отрезка ДН производят с прежними параметрами. При нарушении условия (7) параметры режима корректируют: при превышении текущим значением параметра его номинального (предельного) значения осевую нагрузку уменьшают на одну ступень &0, в противном случае осеву нагрузку увеличивают. Аналогично по величине текущего значения крутящего момента корректируют частоту вращения бура в соответствии с формулой (6).

По окончании бурения на длину штан ги запоминают оптимальные параметры режима, затем после наращивания штанги достигают их ускоренно.

В процессе бурения каждого отрезка скважины глубиной ДН вычисляют и запоминают удельные энергозатраты на разрушение буримых пород Hw. Удельные энергозатраты при бурении определяются по формуле

V

Мт

VV

(8)

где F - средневзвешенный радиус разрушающего органа; t - время бурения скважины дли-

ной АН.

Затем по окончании процесса бурения скважины на всю длину по отношению удельных энергозатрат Hw. и Hvv;+1 на соседних участках скважины опреде- ляют однородные слои и их мощности. Однородность слоев устанавливают по выполнению условия

HW;

HV

-i/Л,

Wli-l

заданная величина, мощным относят однородные протяженностью 10 и более, мен

где $i - К

479630

lfl - к маломощным. По окончании процесса классификации слоев запоминают последовательное их расположение и характеристики: для мощных слоев - их протяженности, взаимное расположение и среднюю величину удельных энергозатрат; для маломощных- их протяженность и расположение в об- 10 щей последовательности слоев скважины.

15

20 25

30

35

0

5

0

Таким образом, по окончании процесса бурения скважины имеется информация о породах, пересекаемых скважиной, которая используется при разбу- ривании.

Перед разбуриванием очередного слоя скважины анализирует его мощность. Если слой маломощной, то процесс его разбуривания оптимизируют с использованием критерия (I) максимальной скорости аналогично процессу бурения, В отличие от процесса бурения удельные энергозатраты на разрушение горных пород не определяются. Если слой мощный, то процесс его разбуривания оптимизируют с использованием критерия минимум удельных энергозатрат. Для этого выполняют последовательно три процедуры,

Разбуривание скважины производится последовательными отрезками длиной Ml с значением осевых нагрузок QJ, увеличивающимися с каждым отрезком uH на величину ДО. Дпя каждого значения Q в процессе бурения определяется величина углубления долота на один оборот h|. Нарастание осевой нагрузки продолжается до наступления одного из ограничений (3).

В результате этой операции формируется зависимость (h;) в виде ряда значений осевых нагрузок Q,.., О- и соответствующего ему ряда углублений долота за один оборот h ,..., h . Из второго ряда формируется ряд углублений долота за один оборот

hh с шагом Ah. Величина Д h

выбирается, исходя из заданной точности б, стабилизации параметров бурения.

,hnp.

(Ю)

55

Величина т, равна

т

Ј}i.

дь

(11)

где h,,,- углубление долота за один

оборот при максимальном значении осевой нагрузки„ Соответственно ряду углублений долота за один оборот h(,...,hmi из ис- ходного ряда значений осевых нагрузок Q,,...,Q; формируется новый ряд значений Q,,...,Qw , каждое значение которого соответствует величине h1 из ряда п,...,Пгги.

Аналогично зависимостям (10) и (11) формируется ряд частот вращения

,, где

п-Чпп

Ьп

Р

(12) 15

Таким образом, по окончании этой процедуры имеется ряд значений осевых нагрузок Qj,...,QmiH ряд частот вращения долота гц ,... ,nm7.

Далее выполняется перебор параметров бурения из принятых значений осевых нагрузок 0,,...,Qm,H частот вращения п,,...,nm. Поиск оптимальных координат процесса разбуривания вы- полняют перебором по программе вариантов сочетаний регулируемых параметров. С каждым выбранным сочетанием параметров разбуривают скважину на глубину йН. Затем вычисляют удельные энергозатраты на разрушение горной породы на каждом таком отрезке.

По окончании перебора вариантов в качестве оптимальных принимаются те, которые обеспечивают минимум удельных энергозатрат. При наличии нескольких пар параметров с примерно равными минимальными удельными энергозатратами (в пределах заданной точности) в качестве оптимальных принимаются пара- метры, обеспечивающие большую производительность, которая определяется по зависимости, аналогичной (1) описания, т.е. .

Таким образом, определяющим кри- терием оптимальности при разбуривании мощных слоев скважины является минимум удельных энергозатрат на разрушение горной породы. Максимальная скорость бурения является вспомогатель- ным критерием.

С принятыми параметрами разбуривают оставшуюся часть данного мощного

слоя и все последующие мощные слои с близкими значениями удельных энергозатрат на разрушение пород, зафиксированными при бурении передовой сквлжины.

В процессе разбуривания однородного слоя периодически контролируют износ режущего инструмента по изменению удельных энергозатрат. Возникновение аварийного износа инструмента обнаруживают при выполнении условия

JSA -iM

и

w e

(13)

5

0

5 0

г о

5 Q

5

W d ri W.B Удельные энергоэатрагде Hw,an H

ты на краях участка скважины длиной L;

D.J - постоянная величина. При возникновении условия (13) уменьшают частоту вращения бура. Эта операция учитывает зависимость износа режущего инструмента от скорости резания и абразивности пород. Для каждой горной породы имеется определенная предельная скорость резания, выше которой начинается явление теплового износа, при котором резко увеличиваются удельные энергозатраты на разрушение пород вследствие интенсивного износа рабочего инструмента. Частота снижается на одну ступень kn, затем снова проверяется условие (13) возникновения аварийного износа. При этом оптимальный режим бурения нарушается. С этим сниженным значением частоты вращения бура выполняется разбуривание скважины до тех пор, пока не снизятся удельные энергозатраты на разрушение горной породы. После этого параметры бурения изменяют и принимают равными оптимальным, определенным на предварительном этапе.

В процессе разбуривания маломощных слоев удельные энергозатраты на разрушение породы не вычисляются, так как при разрушении режущим инструментом пород разной крепости обнаружение условия (13) (возникновение абразивного износа) затруднительно .

Интервал бурения ДН принимается из условия исключения влияния переходных процессов, возникающих в системе: буровой инструмент - забой при изменении режима бурения, на точность вычисления углубки долота за один оборот и принят равным ДН (2,...,3)h пр.

Точность стабилизации контролируемых параметров Ј), (формула (7) принимается ич условия

n

(14)

гдеfl„ и о - погрешности датчиков контролируемых параметров и процесса преобразования информации соответственно.

Величина 0 (формула (9)) принимается из условия разбуривания мощного слоя без корректировок параметров бурения. Для этого необходимо, чтобы шаг квантования крепостей пород &f соответствовал зависимости

f 0, ,

(15)

mln

диапазон изменчивости физико-механических свойств буримых пород (в относительных единицах). породы с крепостью отдельtvun

ДО f

max

вэаных прослойков от f имное расположение которых заранее неизвестно, заменяются на упорядоченное расположение прослойков с возрастающей крепостью. Границы отдельных слоев определяются при возрастании крепости очередного прослойка в (1+Од) раз, т.е. крепость каждого последующего слоя определяется зависимостью Ј

(16) 35

где fj - крепость предыдущего слоя

породы.

Формула для f , выраженная через крепость породы первого слоя (или, что то же самое, слоя породы с мини- примет вид

мальной крепостью f . А),

f;(l)AT,

(17)

где 1 - порядковый номер слоя упорядоченной скважины.

Номер слоя породы с наибольшей крепостью fma), равен числу шагов квантования крепости породы при ее возра - стании от

f m. r, Я°

Јmaf с шагом uf,т.е.

r

f It

(18)

Подставив в формулу (17) значение

w

1 + &4)A f .(19)

Заменив в формуле (19) величину f/Јf ее значением из (15) получим

(1+8,) Отсюда ( 1+ &,)АЈ f

S,

,х -

(20)

(21)

Формула (21) позволяет определить границы однородных слоев в зависимости от диапазона изменения крепостей (или другого показателя, характеризующего буримость) пород скважины с заданной точностью о, стабилизации параметров бурения

Значение о зависит от вида материала и типа бурильного инструмента, а также степени абразивности пород. Его значение устанавливается экспериментально. В качестве нижней границы принимается

Ј3 &г

Величина протяженности маломощно

го слоя 1

ч

принимается из условия ЛН,(22)

mV mi

0

5

0

5

0

5

т.е. процесс поиска оптимальных параметров разбуривания должен быть завершен на глубине скважины 10 при использовании всех сочетаний осевой нагрузки и частоты вращения.

Характер рассмотренных операций позволяет осуществлять управление процессами бурения и разбуривания скважин с оптимизацией режимов, для чего может использоваться устройство управления, показанное на чертеже.

Буровой станок (комбайн) снабжен датчиками 1 и 2 нагрузки привода подачи и вращателя, датчиками 3 и 4 перемещения бура и частоты вращения, датчиком 5 вибраций. Устройство управления содержит блок 6 управления приводом подачи, блок 7 управления приводом вращателя, вычислительно- логический блок 8, блок 9 памяти, блоки 10-12 ввода аналоговой информации, два блока 13 и 14 ввода цифровой информации, два блока 15-16 вывода аналоговой информации, пульт 17 управления, блок 18 индикации, блок ввода 19 и вывода 20 дискретных сигналов, компаратор 21 уровня и двухпозиционные объекты 22 управления.

Датчики 1-5 через преобразователи - устройства 10-14 ввода аналоговой и цифровой информации соединены с шинами данных вычислительно-логического блока 8, к которым также подключены блок 9 памяти, блоки 15 и 16

вывода аналоговой информации, соединенные с блоками b и 7 управления приводов подачи и вращателя, блоки 19 и 20 ввода и вывода дискретной информации и компаратор 21 уровня. Блок 19 ввода дискретных сигналов соединен с пультом 17 управления и исполнительными устройствами двухпо- зиционных объектов 22 управления, выходы которых соединены с блоком 20 вывода дискретных сигналов и блоков 18 индикации. Сигналы с датчиков 1-5 через преобразователи 10-14 - устройства ввода аналоговой и цифровой ин- формации, вводятся на шины данных вычислительно-логического блока 8, на которые также вводится информация от компаратора 21 уровня и через блок

25

30

35

19 ввода дискретных сигналов от пуль- 20 формирует сигнал, по которому с бло- та 17 управления. От вычислительно- логического блока 8 информация через шины данных и блоки 15 и 16 вывода аналоговой информации подается на блоки 6 и 7 управления приводов подачи и вращателя.

В блок 9 памяти записывается информация о номинальных данных приводов механизма подачи и вращателя бурового станка (комбайна) в режимах бурения и разбуривания, постоянные коэффициенты, величины уставок ограничений, программа работы механизмов и поиска оптимальных параметров. Ка пульте 17 управления размещены коммутационные элементы управления и выбора режима работы комбайна и блок 18 индикации, который обеспечивает сигнализацию о нормальном и аварийном режимах работы механизмов.

Устройство работает следующим образом.

С пульта 17 управления вводится команда выбора режима Бурение в вычислительно-логический блок 8. При этом из блока 9 памяти считывается информация о величинах номинальных данных приводов комбайна, величинах уставок и ограничений для режима бурения и постоянных коэффициентов. После выполнения подготовительных операций на пульте 17 управления нажимается кнопка Пуск. Эта команда поступает в вычислительно-логический блок 8, который формирует команду нарастания частоты вращения бура до

ков 10, 11 и 14 ввода информации подается информация о величинах контролируемых параметров: давления в гидросистеме привода механизма подачи, тока нагрузки привода вращателя и число оборотов бура. Затем вычисляются толщина стружки, крутящий момент и удельные энергозатраты на разрушение горной породы Kw по формулам (2,4,8), Величины толщины стружки и крутящего момента сравниваются с предельным (или номинальным)значениями, а удельных энергозатрат записываются в блок 9 памяти. При отсутствии ограничений (3) вычислителъно- логический блок 8 формирует команду увеличения осевой нагрузки на величину &Q, которая подается на блок 15 вывода аналоговой информации и с его выхода на блок 6 управления приводом подачи. С этим значением осевой нагрузки скважина бурится на глубину &К, Затем вводится информация с датчиков и снова вычисляются значения

45 углубления бура на один оборот,, крутящего момента и удельных энергозатрат. Увеличение осевой нагрузки про должается до возникновения одного из ограничений (3). Эта величина нагруз50 ки является оптимальной по критерию

40

максимальной скорости для конкретных горных пород.

Затем вычислительно-логическим блоком 8 вычисляется величина опти- 55 мальной частоты вращения бура nonr по формуле (6) и с учетом ограничения по частоте вращения формируется команда на увеличение частоты вращения до оптимальной. Команда через

величины, равной 0,5„ом. Команда в виде кодовой комбинации подается на блок 16 вывода аналоговых сигналов

и с его выхода на блок 7 управления приводом вращателя. Затем вычислительно-логическим блоком 8 формируется команда нарастания осевой нагрузк до величины, равной 0,50Ц . Невыполнение этих команд свидетельствует о возникновении аварийной ситуации,что фиксируется в блоке 18 индикации.

При выполнении этих команд производится поиск оптимального значения осевого усилия в следующей последовательности. Информация о поступательном перемещении бура с датчика 3 подается на компаратор 21 уровня, уставка срабатывания которого задается равной АО. При перемещении бура на величину &Н, соответствующей уставке компаратора 21 уровня А., он

5

0

5

0 формирует сигнал, по которому с бло-

ков 10, 11 и 14 ввода информации подается информация о величинах контролируемых параметров: давления в гидросистеме привода механизма подачи, тока нагрузки привода вращателя и число оборотов бура. Затем вычисляются толщина стружки, крутящий момент и удельные энергозатраты на разрушение горной породы Kw по формулам (2,4,8), Величины толщины стружки и крутящего момента сравниваются с предельным (или номинальным)значениями, а удельных энергозатрат записываются в блок 9 памяти. При отсутствии ограничений (3) вычислителъно- логический блок 8 формирует команду увеличения осевой нагрузки на величину &Q, которая подается на блок 15 вывода аналоговой информации и с его выхода на блок 6 управления приводом подачи. С этим значением осевой нагрузки скважина бурится на глубину &К, Затем вводится информация с датчиков и снова вычисляются значения

5 углубления бура на один оборот,, крутящего момента и удельных энергозатрат. Увеличение осевой нагрузки про должается до возникновения одного из ограничений (3). Эта величина нагруз0 ки является оптимальной по критерию

0

максимальной скорости для конкретных горных пород.

Затем вычислительно-логическим блоком 8 вычисляется величина опти- 55 мальной частоты вращения бура nonr по формуле (6) и с учетом ограничения по частоте вращения формируется команда на увеличение частоты вращения до оптимальной. Команда через

131

блок 16 вывода аналоговых сигналов подлетел на блок 7 управления приводом вращателя.

По достижении приводом вращателя оптимальной частоты вращения пробуривается очередной отрезок скважины глубиной i H и проверяется соответствие параметров процесса бурения критерию оптимальности по выполнению условий (7). При выполнении этих условий бурение производится с прежними значениями осевой нагрузки и частоты вращения. Если ни одно из условий не выполняется на данном участке скважины, то параметры режима корректируются, причем вначале изменяют (увеличивают или уменьшают) осевую нагрузку, затем по достигнутому значению крутящего момента рассчитывается новое значение оптимальной частоты вращения. Эти операции повторяются через интервал бурения Д Н.

По окончании процесса бурения скважины на длину штанги оптимальные параметры режима бурения на последнем участке запоминаются в блоке 9 памяти. После наращивания очередной штанги осевую нагрузку и частоту вра щения увеличивают ускоренно до запомненных оптимальных величин. Для этого вычислительно-логический блок 8 формирует команды и выдает их в блоки 6 и 7 управления.

По окончании процесса бурения скважины на всю глубину вычислительно-логическим блоком 8 вычисляются относительные значения удельных энер гозатрат соседних участков скважины длиной &Н и устанавливается однородность слоев по выполнению условия (9) и мощность по их протяженности. Данные о мощности слоев, их протяженности и удельных энергозатратах (для мощных слоев) заносятся в блок 9 памяти и хранятся до окончания процесса разбуривания скважины.

При разбуривании скважины на пульте 17 управления устанавливают ключ выбора режима в положение Разбури- вание. При этом по команде вычислительно-логического блока 8 считывается из блока 9 памяти информация о номинальных значениях контролируемых параметров, уставках и постоянных коэффициентах, характерных для данного режима. Затем вычислительно-логическим блоком 8 анализируется мощ79630

ность первого слоя, подлежащего раз- буриванию. Эта операция выполняется программно. Если слой, маломощный, то для его разбуривания принимается критерий максимальной скорости, для чего вычислительно-логическим блоком 8 выполняются операции, аналогичные процессу бурения. При этом

Ю вычисление и запись удельных энергозатрат не производится.

При мощном слое, подлежащем раз- буриванию, вычислительно-логическим блоком 8 последовательно выполняются

15 три процедуры. Вначале формируется команда на установление начальной частоты вращения, например, 0,5пном и начальной осевой нагрузки 0„

п ОЧ

0,5QH04, затем формируются команды

20 нарастания осевой нагрузки на величину AQ, с этим значением бурится скважина на глубину &Н, вводится информация о числе оборотов бура на этом перемещении и вычисляется толщи25 на стружки. Эта операция повторяется до наступления одного из условий (3), при этом записываются в блок 9 памяти значения осевых нагрузок и соответствующих им толщин стружки (уг 30 лубления бура за один оборот).Из

полученного ряда значений осевых нагрузок вычислительно-логическим блоком 8 выбираются значения, соответствующие ряду толщин стружки, напри35 мер через 0,2hnp. Затем выполняется поиск оптимальных координат процесса разбуривания. Вычислительно-логическим блоком 8 формируются команды на последовательное достижение координат

40 (осевой нагрузки и частоты вращения) по заданной программе. Значения осевых нагрузок принимаются из установленного ряда, частота вращения - из второго заданного ряд, например че45 рез 0,1п„р . С каждым выбранным сочетанием параметров бурится отрезок скважины длиной UH, вычисляются и запоминаются удельные энергозатраты на разрушение горной породы и по оконча50 нии перебора принимаются оптимальные параметры в соответствии с принятым критерием.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет строить системы управления

55 буровыми станками (комбайнами) двух- стадийного бурения с оптимизацией процессов бурения и разбуривания. При этом при изменении типа режущего инструмента или характеристик приводов

достаточно внести изменения в программу, функционирование устройства в целом сохраняется. Использование способа позволяет сократить время поиска оптимальных параметров и уменьшить удельный расход режущего инструмента.

Это повышает производительность буровых установок, снижает затраты на проведение выработок.

Техническое решение обеспечива- ет сбор информации о свойствах буримых пород в процессе бурения, классификацию пород в зависимости от удельных энергозатрат на разрушение, что позволяет оптимизировать процесс раз- буривания скважины по различным критериям. В процессе оптимизации разбу- ривания мощного слоя поиск оптимальных координат производится один раз и с этими параметрами ведется разбу- ривание оставшейся части слоя. Это позволяет уменьшить динамические нагрузки в элементах привода за счет сокращения работы в переходных режимах.

Формула изобретения

1. Способ управления процессом двухстадийного бурения, включающий измерение осевой нагрузки, частоты вращения и параметра вибраций, задание интервала бурения и граничных значений осевой нагрузки, частоты вращения толщины стружки и параметра вибраций, вычисление толщины стружки на интервале бурения, регулирование осевой нагрузки и частоты вращения в процессе бурения до дости жения контролируемыми параметрами граничных значений и классификацию пород одинаковой буримости на мощные и маломощные спои, задания в процес

0

5

0 5 0

се разбуривания мощного слоя шага измерения толщины стружки и частоты вращения и выбора соответствующего им ряда значений осевой нагрузки и частоты вращения, определение осевой нагрузки и частоты вращения из выбранного ряда, обеспечивающих максимальную скорость разбуривания первого и фиксирование их значений для последующего разбуривания мощных однородных слоев, отличающий- с я тем, что, с целью повышения производительности за счет выбора оптимальных параметров, измеряют значение крутящего момента, задают граничные значения крутящего момента и номинальное значение мощности привода, в процессе бурения частоту вращения регулируют до достижения приводом вращателя номинальной мощности, на каждом интервале бурения вычисляют удельные энергозатраты на разрушение, по которым классифицируют горные породы по мощности, причем при разбуривании маломощного слоя осевую нагрузку регулируют до достижения контролируемыми параметрами граничных значений, а частоту вращения - до достижения приводом вращателя номинальной мощности или граничного значения частоты вращения, при

разбуривании мощного слоя осевую нагрузку и частоту вращения определяют из условия минимума удельных энергозатрат на разрушение породы,

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе разбуривания мощного слоя периодически определяют относительное изменение удельных энергозатрат A.WT на разрушение породы, сравнивают с заданным AW.J и при A. уменьшают частоту вращения,

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1989 года SU1479630A1

Патент США № 4195699, кл
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1
Способ получения фтористых солей 1914
  • Коробочкин З.Х.
SU1980A1
и др
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
- В сб
Автоматизированные системы управления и манипуляторы (роботы) на предприятиях горно-добывающей промышленности
Тезисы докл
ЦНИИТЭИ приборостроения, М.: 1984, вып
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
Устройство двукратного усилителя с катодными лампами 1920
  • Шенфер К.И.
SU55A1

SU 1 479 630 A1

Авторы

Коровкин Валентин Алексеевич

Загорский Сергей Львович

Путов Борис Лаврентьевич

Пачев Александр Дмитриевич

Величко Татьяна Викторовна

Даты

1989-05-15Публикация

1986-12-15Подача