Способ оптимизации процесса бурения горных пород Советский патент 1991 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к контролю и управлению процессом бурения и предназначено для управления и оптимизации режимов работы буровых станков.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса бурения скважины путем выбора оптиматьного технологического режима.

При использовании предла1 аемого способа бурения горных пород сокращаются затраты мощности на единицу проходки скважины путем регулирования осевой нагрузки Р на долото и его скорости вращения о). В процессе бурения измеряются также скорость проходки v и мощность N, затрачиваемая на вращение бурового снаряда В качестве критерия оптимальности используется величина v-P/N, а процесс бурения

считается оптимальным при максимальном значении выбранного критерия, достигаемом за счет целенаправленного изменения величины Р и о)

Поскольку выбранный критерий оптимальности можно рассматривать как аналог КПД процесса бурения, то предлагаемый способ оптимизации направлен на повышение эффективности процесса бурения.

На чертеже показана функциональная схема системы управления для реализации способа оптимизации

Система содержит буровой станок 1, с которого снимаются сигналы с помощью датчиков механической скорости 2. осевой нагрузки 3 и затрат мощности 4. выходы которых соединены с вычислительным устройством 5, устройство 6 ввода и вывода

о Jb ел XJ ел

информации, которое соединено с вычислительным устройством 5, выход которого соединен с исполнительными блоками 7 и 8, подключенными выходами к буровому станку.

Система управления работает следующим образом.

Ручками 9 и 10 вводят начальные значения осевой нагрузки и частоты вращения в устройство 6. Далее л юбым методом поиска, например пошаговым, изменяют частоту вращения и осевую нагрузку на долото. Сигналы от бурового станка 1 поступают к датчикам механической скорости 2, осевой нагрузки 3 и затрат мощности 4, а от них - к вычислительному устройству 5, где происходят вычисление КПД и вывод результата на индикатор устройства 6. Режимы бурения изменяют до тех пор, пока не будет найден максимум критерия опти- мальности - v P/N, причем сигналы в случае необходимости изменения осевой нагрузки или частоты вращения от вычислительного устройства 5 поступают на входы исполнительных блоков 7 и 8. С выходов блоков 7 и 8 подаются сигналы на изменение режимов бурения.

Указанная система управления может работать как в ручном, так и в автоматическом режиме поиска оптимального режима бурения.

Формула изобретения

Способ оптимизации процесса бурения горных пород, включающий измерение осевой нагрузки на долото, измерение частоты вращения долота, измерение механической скорости бурения и изменение осевой нагрузки и частоты вращения долота для достижения экстремума выбранного критерия оптимальности, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса бурения, дополнительно измеряют мощность, затрачиваемую на вращение бурового снаряда, критерий оптимальности процесса бурения определяют в виде v P/N, где v - механическая скорость бурения; Р - осевая нагрузка на долото; N - мощность, затрачиваемая на вращение долота, а за оптимальный режим бурения принимается такой, при котором выбранный критерий оптимальности процесса бурения достигает максимального значения.

Изобретение относится к контролю и управлению процессом бурения и предназначено для управления и оптимизации режимов работы буровых станков. Цель изобретения - повышение эффективности процесса бурения скважин путем выбора оптимального технологического режима. Для этого измеряют осевую нагрузку Р на долото, мощность N затрачиваемую на вращение бурового саряда, механическую скорость v бурения и частоту вращения ш бурового инструмента В качестве критерия оптимальности испомьзуется величина v P/N. Процесс бурения считается оптимальным при максимальном значении выбранного критерия, который достигается за счет целенаправленного изменения величин Р и ш Выбранный критерий оптимальное ги можно рассматривать как аналог КПД процесса бурения. СпосоР оптимизации может быть реализован в соответс вующей системе управления процессом бурения как в ручном так и в автоматическом режиме работы последней 1 ил (Л С

3

-

р

П

ю