Способ определения степени износа породоразрушающего инструмента Советский патент 1990 года по МПК E21B45/00 

1

(21 ) 4448583/31-03

(22) 27.06.88

(46) 07.04.90. Бюл. № 13

(71)Уфимский нефтяной институт

(72)Е.И.Ишемгужин, Б.З.Султанов, В.У.Ямалиев, О.А.Заикина

и В.П.Жулаев

(53)622.233.05 (088.8)

(56)Шумова З.Но и Собкина И.В,Справочник по турбобурам, - М.: Недра, 1970, с. 164-165.

Авторское свидетельство СССР № 1427059, кл. Е 21 В 45/00, 1986.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ИЗНОСА ПОРОДОРАЯРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

(57)Изобретение относится к бурению и предназначено для измерения и контроля параметров в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Цель - расширение функциональных возможностей за счет диагностирования износа

осевых опор гидравлического забойного двигателя (Д). Для этого измеряют спектральную плотность (СП) колебаний давления промывочной жидкости при работе забойного породрразру- шающего инструмента при известной степени износа их осевых опор и вооружения и фиксируют ее в качестве эталонной, В процессе бурения сравнивают текущую СП,измеренную при работе с диагностирующим Д, с эталонной. Для исключения влияния на результаты диагностирования степени износа породоразрушающего инструмента и свойств пород измерение СП производят при приподъеме инструмента над забоем. При этом из рассмотрения исключается долото и различные по бу- римости горные породы. Спектр колебаний характеризует только техническое состояние осевой опоры забойного Д. 3 ил.

е

Изобретение относится к бурению и предназначено для измерения и контроля параметров в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Цель - расширение функциональных возможностей за счет диагностирования износа осевых опор гидравлического забойного двигателя (Д). Для этого измеряют спектральную плотность (СП) колебаний давления промывочной жидкости при работе забойного породоразрушающего инструмента при известной степени износа их осевых опор и вооружения и фиксируют ее в качестве эталонной. В процессе бурения сравнивают текущую СП, измеренную при работе с диагностирующим Д, с эталонной. Для исключения влияния на результаты диагностирования степени износа породоразрушающего инструмента и свойств пород измерение СП производят при приподъеме инструмента над забоем. При этом из рассмотрения исключается долото и различные по буримости горные породы. Спектр колебаний характеризует только техническое состояние осевой опоры забойного Д. 3 ил.

Изобретение относится к области измерения и контроля параметров в процессе бурения нефтяных и газовых скважин гидравлическими забойными двигателями и может быть использовано для диагностирования технического состояния осевых опор турбобуров и винтовых двигателей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет диагностирования износа осевых опор забойного двигателя.

На фиг. 1 - 3 приведены кГривые, характеризующие распределения энергетического спектра колебаний давления промывочной жидкости для различной степени износа породоразрушающего инструмента и осевых опор гидравлического забойного двигателя.

В предлагаемом способе диагностирование технического состояния осевой опоры забойного двигателя осуществляется непосредственно в скважине. Для этого бурильный инструмент приподнимается над забоем и закрепляется эталонная спектральная плотность колебаний давления промывочной жидкости для забойного двигателя с изношенной осевой опорой. В последующем текущее значение спектральной

плотности колебаний давления,характерной для осевой опоры забойного двигателя в определенный момент времени, сравнивается с эталонным и принимается решениео Очень важным является то, что из рассмотрения исключается долото и различные по буримос- ти горные породы, и спектр колебаний давления будет характеризовать только техническое состояние осевой опоры забойного двигателя.

Способ диагностирования технического состояния осевой опоры забойного двигателя можно реализовать двумя путями.

В первом случае для проведения спектрально-корреляционного анализа используются записи диаграмм давления промывочной жидкости.

Массив данных или реализация давления промывочной жидкости подбирается так, что интервал дискретности At 30 с соответствует диапазону инфранизких частот, как наиболее энергоемких и помехоустойчивых.Используя массив экспериментальных данных, строят корреляционную функцию К,(С), которая определяется по следующей формуле:

. Кх(1 ) ,

где Dx - дисперсия случайного процесса;А, В - коэффициенты;

С - время.

Подбирая коэффициенты А и В в диалоговом режиме по методу наименьших квадратов, строят теоретическую корреляционную функцию, которая наиболее близка к экспериментальной. Используя подобранные оптимальные коэффициенты А и В по теоретической корреляционной функции КХ(С), строят спектральную плотность, которая определяется по формуле

S)

2 + (В +ы)г

(

где и) - частота.

Затем замеряется спектральная плотность колебаний давления промывочной жидкости у забойного двигателя с изношенной осевой опорой при приподнятом от забоя бурильном инст

5

0

5

0

5

0

5

0

5

рументе, что будет являться эталоном. Далее в процессе бурения ведется контроль спектральной плотности колебаний давления. Полное отсутствие преобладающей частоты указывает на ухудшение технического состояния долота. Для того, чтобы определить техническое состояние осевой опоры забойного двигателя, необходимо приподнять бурильный инструмент над забоем и замерить спектральную плотность колебаний давления промывочной жидкости, а затем сравнить с эталонным спектром и принять решение.

В другом случае предусматривается непосредственная реализация способа в процессе бурения скважин на буровой. Для этого к нагнетательной линии подключается первичный преобразователь давления, цифровой фильтр для выделения низкочастотного полезного сигнала и анализатор спектра, позволяющий давать график нормированной спектральной плотности колебаний давления в частотной области, О техническом состоянии забойного двигателя судят по,изменению спектральной плотности, замеренной при отрыве бурильного инструмента от забоя, и сравнению ее с эталонной спектральной плотностью, которая была замерена у забойного двигателя изношенной осевой опорой.

Пример. При бурении скв. № 21675, Березовская площадь, Аль- метьевское УБР, интервалы 689-782 м и 782-839 м были пробурены долотом 215,9 ТЗ-ГНУ-Р-05 (№ 1172) и винтовым двигателем Д-1-195. На фиг.1 показаны результаты спектрально-корреляционного анализа для интервала бурения 689-782. Кривая 1 - начало долбления, кривая 2 - конец долбления. Перед началом подъема инструмента долото приподняли над забоем и в течение 10 мин провели промывку скважины. Кривая 3 характеризует распределение энергетического спектра колебаний давления промывочной жидкости, когда долото приподнято над забоем и определяет техническое состояние осевой опоры двигателя на данный момент времени. После подъема бурильной колонны, осмотра долота было принято реш-ение продолжить бурение этим же долотом. Люфт осевой опоры шпиндельной секции, замеренный над устьем скважины, составил 2 мм,После

спуска бурильного инструмента, до контакта долота с породой, была произведена запись колебаний давления с последующим преобразованием в спектральную плотность. Форма кривой спектра колебаний давления в этом случае показана на фиг.2, кривая 3. Кривые 1 и 2 (фиг.2) соответствуют началу и концу долбления в интервале 782-839 м.

Анализ кривых спектральной плотности колебаний давления промывочной жидкости показывает, что спектр давления, замеренный после первого долбления, и спектр давления,замеренный перед вторым долблением, имеют одинаковую форму и значение нормированной спектральной плотности S((j) 6,4. Эти замеры подтверждают действительную картину, что техническое состояние осевой опоры после первого долбления и перед вторым долблением не изменилось.

Рассмотрим изменение спектра колебаний давления при использовании турбобура ЗТСПИ-195.

На фиг.З показано изменение нормированного спектра колебаний давления при промывке скважины перед началом бурения (люфт осевой опоры - 5 мм, кривая 1) и после завершения бурения (люфт 7 мм, кривая 2).Причина подъема технологическая, из-за набора кривизны. Следовательно,форму кривой спектра колебаний давления (фиг.З, кривая 2) можно принять за эталонную для турбобура ЯТСШ1-195. И при дальнейшем бурении, приподняв бурильный инструмент над забоем и получив кривую распределения спектра

$1 0,1 0.1 W 45 Q6 Q7 V,c f Фиг.1

0

5

0

колебаний давления, можно использо- вать данный турбобур до тех пор,пока кривая спектра колебаний давления не достигнет эталонного значения;

Экономический эффект от применения способа диагностирования технического состояния гидравлического забойного двигателя достигается за счет предупреждения аварий,своевременной замены забойного двигателя и рационального использования времени бурения,

Формула изобретения

Способ определения степени износа породоразрушающего инструмента,включающий измерение спектральной плотности колебаний давления промывочной жидкости при работе гидравлического забойного двигателя и породоразрушающего инструмента с известной степенью износа их опор и вооруже- 5 ния, фиксирование этой спектральной плотности в качестве эталонной и последующее ее сравнение с текущей спектральной плотностью колебаний давления промывочной жидкости,изме ренной при работе с диагностируемым двигателем и породораэрушающим инструментом, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет диагностирования износа осевых опор забойного двигателя, измерение эталонных и текущих спектральных плотностей колебаний давления промывочной жидкости производят при приподъеме породоразрушающего инструмента над забоем.

3

5

&4 f

ю

о о,1 о,г

0,3 0,1 Фиг.З

0,5 0,6 щс-г