Способ оптимизации скорости спуска-подъема бурильной колонны Советский патент 1992 года по МПК E21B19/00 E21B21/08 

Описание патента на изобретение SU1765350A1

мый в качестве порогового значения веса и позволяющий отличать загруженный элеватор (талевый блок) от незагруженного, тс; QI, QII, Qin, QIV - максимальные грузоподъемности буровой лебедки на I, II, III и IV передачах коробки скоростей при фактическом значении коэффициента оснастки К0, тс, причем при большем К0 справедливо равенство QI Омакс,-где (Знаке - максимальная грузоподъемность буровой лебедки; QJ - вес бурильной колонны, тс.

Известен способ определения рациональной скорости спуска бурильной колонны, включающий определение в предподъемный период максимальной грузоподъемности буровой установки, определение в ходе каждого цикла, спуска веса бурильной колонны, вычисление рациональной скорости спуска бурильной колонны в i-м цикле спуска по выражению

свечи до момента начала цикла подъема i-й бурильной свечи, вычисление величины СНС на момент начала подъема i-й свечи по выражению

бДО С + D lgtnp.i-1, Па,

где т.пр.и - время простоя промывочной жидкости в скважине в (Н)-м цикле подъема, мин; С и D - константы, численные значения которых находятся из выражений С 01; D $ю - Oi, Па; $1, $ю - значения СНС через 1 и 10 мин нахождения промывочной жидкости в скважине в состоянии покоя, Па; Ig - десятичный логарифм; вычисление допустимой скорости подъема бурильной колонны в i-м цикле подъема по выражению

20

Похожие патенты SU1765350A1

название год авторы номер документа
Устройство оптимизации спуско-подъемных операций в бурении 1987
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
  • Рахимов Акбарходжа Камилович
  • Сергеев Михаил Иванович
SU1492030A1
Способ определения допустимой скорости спуско - подъема бурильной колонны по гидродинамическим условиям 1988
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
  • Рахимов Акбарходжа Камилович
  • Сергеев Михаил Иванович
SU1696668A1
Устройство оптимизации спускоподъемных операций в бурении 1985
  • Бражников Владимир Александрович
  • Булушев Валерий Станиславович
  • Заварзин Николай Иванович
  • Наместников Альберт Михайлович
SU1388550A1
Способ оценки точности поддержания оптимальной скорости в циклах спускоподъема на буровых установках 1989
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
  • Рахимов Акбарходжа Камилович
  • Сергеев Михаил Иванович
SU1744246A1
Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций 1986
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
  • Сергеев Михаил Иванович
SU1328499A2
Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций 1985
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
SU1270308A1
Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций 1987
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
  • Рахимов Акбарходжа Камилович
  • Сергеев Михаил Иванович
SU1432204A2
Устройство для контроля за уровнем промывочной жидкости в скважине и выявления аварийных ситуаций 1987
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
  • Рахимов Акбарходжа Камилович
  • Сергеев Михаил Иванович
SU1498914A2
Устройство для управления спуско-подъемными операциями на буровых установках 1986
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
SU1357551A1
Устройство для остановки поднимаемой бурильной колонны 1986
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
SU1332003A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 765 350 A1

Реферат патента 1992 года Способ оптимизации скорости спуска-подъема бурильной колонны

Использование: изобретение относится к бурению глубоких нефтяных и газовых скважин, позволяет достигать максимально возможную производительность труда в ходе выполнения СПО за счет оптимизации скорости спуска-подъема по каждой свече бурильных труб при обязательном удовлетворении требований рациональной эксплуатации бурового оборудования, техники Изобретение относится к бурению глубоких нефтяных и газовых скважин. Известен способ определения рациональной скорости подъема бурильной колонны, включающий определение в предподъемный период веса одной свечи УБТ, коэффициента оснастки талевой системы, определение в ходе каждого i-ro цикла подъема веса бурильной колонны, определение рациональной скорости подъема бурильной колонны в i-м цикле из условия: безопасности, физиологической загрузки оператора-бурильщика, технических и технологических ограничений на скоростные режимы спуска-подъема бурильной колонны на конкретной скважине. Сущность изобретения: способ заключается в вычислении в каждом цикле спуска или подъема значений рациональной скорости, скорссти, допустимой по гидродинамическим условиям, скорости, допустимой по условии: безаварийного прохождения низом бури/ эной колонны опасных интервалов сквахины; в качестве оптимального значения :корости принимается минимальное из перечисленных значений; в качестве рациональной скорости подъема принимается максимальное из рациональных значений скорости подъема, определяемых по реальной и идеальной грузоподъемным характеристикам буровой лебедки; по оптимальной скорости подъема в каждом цикле определяется оптимальная передача коробки скоростей, значения рациональных скоростей подъема и спуска в каждом цикле опредепяют по усредненным значениям веса в гредыду- щем цикле спуска-подъема 13 з i ф-лы 19 ил., 2 табл Vn i если Он Q, Or Vn и, если От О, On Vn p i |vn in. если Qiv Qi Qm Vn iv если QCB Qi Qiv Vr, v если Q Q, QC где Vn i, Vn n, Vn in, Vn iv, Vn v - скорости перемещения т.злевогс блока буровой установки, соответственно, на I, II, III, IV и V передачах коробки скоростей при фактическом значении коэффициента оснастки К0 м/с; QCB - вес одной свечи УБТ принимавСО с VJ о ел со U1 о

Формула изобретения SU 1 765 350 A1

Vc.p.i 2,5-1.5

где Омакс- максимальная грузоподъемность буровой установки, тс;

Qi - вес бурильной колонны, тс.

При реализации такого способа среднее- на скважину значение установившейся скорости спуска составляет 2 м/с. Отмеченное среднее значение скорости может быть получено при постепенном снижении скорости с 2,5 (первые свечи) до 1.0-1,5 м/с (последующие).

Известен также способ определения допустимой скорости подъема бурильной колонны по гидродинамическим условиям, включающий определение в период пред- подъемной промывки скважины значений трех параметров бурового раствора -условной вязкости, статического напряжения (СНС) через 1 мин покоя и СНС через 10 мин покоя, определение геометрических размеров скважины, определение допустимой величины гидродинамического давления в скважине при подъеме, определение в ходе спускоподъемных операций текущих геометрических размеров бурильной колонны, находящейся в скважине, вычисление эквивалентной длины утяжеленных бурильных труб, вычисление эквивалентной длины бурильной колонны, определение величины коэффициента перекрытия площади сечения скважины, определение в каждом (1-1)-м цикле подъема бурильной колонны на длину свечи времени простоя промывочной жидкости, начало отсчета которого ведут от момента постановки бурильной колонны на клинья после извлечения (Н)-й бурильной

25

1/г

5

0

5

0

5

0

где Т - условная БЯЗКОСТЬ промывочной жидкости, с; е - основание натурального

логарифма; 1/А - коэффициент г.ерекры- тия площади сечения скважины бурильной колонной; In - натуральный логарифм: А Рп - допустимая величина гидродинамического давления в скважине при подъема, МПа; Ц.э - эквивалентная длина бурильной колонны, м.

Известен также способ определения допустимой скорости спуска-подъем.л бурильной колонны по гидродинамическим условиям, включающий определение в период предподъемной промывки скважины значений трех параметров промывочной жидкости - условной вязкости, статического напряжения сдвига (СНС) через 1 мин покоя, СНС через 10 мин покоя, определение геометрических размеров скважины, определение допустимой величины гидродинамического давления в скважине при подъеме, определение допустимой величины гидродинамического давления EI скважине при спуске, определение в ходе спускоподъемных операций текущих геометрических размеров бурильной юлонны, находящейся в скважине, вычисление в ходе подъема бурильной колонны из скважины эквивалентной длины утяжеленного низа бурильной колонны, вычисление эквивалентной длины бурильной колонмы, вычисление величины коэффициента перекрытия площади сечения сквах- ины. определение в каждом (И)-м цикле подъема бурильной колонны на длину свечи времени простоя промывочной жидкости, начало отсчета которого ведут от момента постановки бурильной колонны на клинья после извлечения (И)-й бурильной свечи, а конец отсчета совпадает с моментом начала цикла подъема i-й бурильной свечи, вычисление величины СНС промывочной жидкости на момент начала подъема i-й свечи, вычисление допустимой скорости подъема бурильной колонны в i-м цикле подъема по выражению.

-1

1,808 $ /9П., АРп

ln 1 - , м/с,

-Ц.э.1 $ -е0 00555

где е - основание натурального логарифма; In - натуральный логарифм; Т - условная вязкость промывочной жидкости, с; АРп допустимая величина гидродинамического давления в скважине при подъеме, МПа; $ - коэффициент перекрытия площади сечения скважины бурильной колонной; .э.1 эквивалентная длина бурильной колонны, м; Bn.i СНС промывочной жидкости на момент начала подъема i-й свечи, Па;

9п. B + C-lg tnp.i-in. Па,

где tnp.Hn - время простоя промывочной жидкости в скважине в (Н)-м цикле подъема, мин; В и С - константы, численные значения которых находятся так: В вг, С Ою - Or, 01, #ю - значения СНС промывочной жидкости через 1 и 10 мин покоя, Па; Ig - десятичный логарифм; запоминание в ходе подъема бурильной колонны из скважины моментов времени постановки бурильной колонны на клинья после извлечения каждой свечи и соответствующих этим моментам времени значений дли- ны бурильной колонны, находящейся в скважине, с тем, чтобы к концу подъема бурильной колонны сформировать зависимость tn fi(U), где tn - время, прошедшее с момента начала подъема первой свечи бурильной колонны, мин; LK - текущая длина бурильной колонны в скважине, м;вычисление в ходе спуска бурильной колонны в скважину к моменту начала i-ro цикла спуска времени простоя промывочной жидкости на участке скважины, расположенном под долотом бурильной колонны на длину бурильной свечи, начало отсчета которого ведут от момента времени начала простоя

промывочной жидкости в скважине на рассматриваемом участке после подъема i-й свечи из скважины, а конец отсчета совпадает с моментом времени окончания предыдущего (i+1)-ro цикла спуска бурильной колонны на длину свечи, вычисление величины СНС промывочной жидкости на момент начала спуска i-й свечи, вычисление допустимой скорости спуска бурильной колонны в i-м цикле спуска по выражению

15

. м/с,

D - de D - dy

где In - натуральный логарифм; К - коэффи- циент, принимающий значения 0,24-073; АР с - допустимая величина гидродинамического давления в скважине при спуске, МПа; D, de, dy - диаметр скважинь , наружный диаметр бурильных труб, наружный ди- аметр утяжеленного низа бурильной колонны, мм; LK.H-I, ly.i+1 - длина бурильной колонны без утяжеленного низа и длина утяжеленного низа колонны в момент завершения цикла спуска предыдущей (1 + 1)-й бурильной свечи, м; вел -значение СНС промывочной жидкости в скважине H;I участке под долотом в момент начала i-й бурильной свечи, Па:

вс. В + С Ig tnp.ic, Па,

где tnp.i0 - время простоя промывочной жидкости на участке скважины, расположенном под долотом, к моменту начала спуска i-й

свечи в скважину, мин: tnp.ic tc.n.к. - tn y.K.i. где tc.n.к.i - момент времени окончания предыдущего (i+1)-ro цикла спуска бурильной колонны на длину свечи, мин tn.y.K.i - момент времени начала простоя прюмывочной жидкости в скважине на рассматриваемом участке после подъема i-й свечи из скважины, мин; последнее определяется по известному значению длины бурильной колонны после завершения предыдущего

(i+1)-ro цикла спуска LK1+1 по иозестной зависимости tn f i(U), при этом tn у K.I fi (LK.I+I); запоминание в ходе спугкоподъ- емных операций времени подъем бурильной колонны из скважины Тп, время смены

долота Тс.д., времени спуска бурильной колонны в скважину Тс и суммарного иремени. затраченного на спуск-подъем, Тс.г..

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является, то. что

оптимизация скорости спуска - подъема производится по нему только по одному критерию. При этом, в частности, требования рациональной эксплуатации спуско- подъемного оборудования и требования безопасности при прохождении низом бурильной колонны опасных интервалов скважины во внимание не принимаются. Неучет названных ограничений может приводить к осложнениям и авариям в скважине в ходе СПО, а также нерациональной эксплуатации бурового оборудования и чрезмерной физической загрузке оператора-бурильщика.

Комплексная оптимизация скорости СПО предполагает учет и возможное удовлетворение всей совокупности требований к скорости перемещения бурильной колонны в ходе спуска-подъема. Оптимальной скоростью подъема Vn.onr (или спуска Ус.опт) будем называть скорость, обеспечивающую в конечном счете выполнение всего комплекса работ по строительству скважины с наименьшими затратами. Другими словами, оптимальные скорости спуска - подъема сочетают высокую производительность операций с безусловным выполнением всех технических, технологических требований, возникающих при проводке конкретной скважины с помощью конкретной совокупности технических средств, и требований безопасности и физиологической загрузки операторов-бурильщиков.

Целью изобретения является достижение максимально возможной производительности труда в ходе выполнения спускоподъемных операций на буровых установках с дизельным и электрическим типами приводов за счет оптимизации скорости спуска-подъема по каждой свече бурильных труб при обязательном удовлетворении требований рациональной эксплуатации элементов бурового оборудования, техники безопасности, физиологической загрузки оператора-бурильщика, технических и технологических ограничений на скоростные режимы спуска-подъема бурильной колонны на конкретной скважине, проводимой в сложных геологических условиях.

На фиг.1 показана структурная схема возможного варианта устройства оптимизации СПО для реализации способа; на фиг.2 - графическая интерпретация задаваемой грузоподъемной характеристики буровой лебедки; на фиг.З - графики ограничений скорости на опасных интервалах скважины при подъеме и спуске бурильной колонны; на фиг,4 - зависимость веса бурильной колонны от времени в цикле подъема на длину свечи; на фиг.5 - графическая иллюстрация

к процессу формирования рациональной грузоподъемной характеристики буровой лебедки; на фиг.6 - графическая иллюстрация к процессу оптимизации скорости в ходе подъема бурильной колонны; на фиг.7 - фрагментарно ход процесса подъема бурильной колонны из скважины в координатах время - длина бурильной колонны; на фиг.8 - ход СПО в координатах время - длина бурильной колонны; на фиг.9 - зависимость времени простоя промывочной жидкости по глубине скважины в ходе СПО; на фиг. 10-фрагментарноход процесса спуска бурильной колонны в скважин/ в координатах время - длина бурильной колонны; на фиг.11 - графическая иллюстрация к процессу оптимизации скорости в ходе спуска бурильной колонны; на фиг.12-1& - диаграммы спуска-подъема бурильной колонны

на скважине, записанные в промысловых условиях,

Способ оптимизации скорости спуска - подъема бурильной колонны может быть осуществлен в промысловых условиях на буровых установках, оснащенных устройствами оптимизации СПО, следующим образом. После завершения очередного рейса долота и принятия решения о переходе к СПО на скважине выполняется обычно

один-три полных цикла промывки : целью вымыва с забоя частиц выбуренной породы, удаления из промывочной жидкости газообразных и жидких флюидов, поступизших из вскрытых пластов, выравнивания по глубине и стабилизации свойств промывочной жидкости. В ходе предподъемной промывки осуществляют отб.ор пробы промывочной жидкости на выходе из скважины (ь желобе) и в условиях промысловой лаборатории определяют ее параметры: с помощью вискозиметра полевого ВП-5 замеряют условную вязкость Т, с; на приборе типа СНС-2 или ВСН-3 измеряют значения статического напряжения сдвига (СНС) 01 и 0ю, П,э. Путем

визуального осмотра талевой системы буровой установки определяют ее оснастку (которая должна соответствовать еолого- техническому наряду (ГТН) на сквгжину) и коэффициент оснастки К0; например, если

оснастка 4 х 5, то К0 8, 5 х 6 - К0 - 10. Для известной оснастки талевой системы по ЕНВ определяют КПД талевой системы /т и вес подвижной части талевой системы От, т; например, ориентировочно можно принять:;

Ко 8; j/r- 0,874; От 8,0 (1)

К0 10; 7т 0,849; От 10,0(2)

В соответствии с рекомендациями ЕНВ определяют суммарную мощность пеэвичных

двигателей буровой лебедки, приведенную к подъемному валу лебедки N, кВт; например, для случая дизельного привода лебедки:

N М1-(Ш%2Л-, кВт,

где NI - максимальная часовая мощность, которую можно снять с вала двигателя при заданной частоте вращения в течение 1 ч непрерывной работы при стендовых условиях испытаний: t° +20°С, Р 760 мм рт.ст., без вентилятора и при ограниченном сопротивлении на всасывании и выхлопе, кВт; Z-д- количество дизелей в приводе лебедки; ( произведение коэффициентов, учитывающих потери в дизеле, работающем в режиме привода лебедки: Ki - коэффициенты, учитывающие:

а)отклонение условий эксплуатации дизелей от стендовых (возможность t° +20°С, Р 760 мм рт.ст., износ при снижении качества топлива); KI 0,90;

б)потери на привод вентилятора, К2 0,95;

в)потери на выхлоп и всасывание, Кз 0,95;

г)потери на привод воздушного компрессора, К4 0,95;

д)потери, связанные с несинхронной работой нескольких дизелей на один потребитель: для двухдизельного КБ 0,95; для трехдизельного - Ks 0,92; /к - КПД кинематической цепи от двигателей до подъемного вала лебедки, например для буровой установки Уралмаш-ЗД-76 7/к 0,778.

Итак, например, для случая привода буровой лебедки от трех дизелей типа В2- 450АВСЗ:

Nr- 331 0,71 3- 0,778 548,5 кВт.

По ГУН на скважину и вахтенному журналу бурильщика определяют геометрические параметры скважины: глубину скважины на момент начала подъема бурильной колонны LCKB, м; глубину расположения башмака последней обсадной колонны (например, технической колонны) LO, м; внутренний диаметр труб последней обсадной колонны D0, который находят по известному из ГУН наружному диаметру колонны Do и толщине стенки обсадных труб ho: Do Do - 2 h0, мм; диаметр долота (диаметр необсаженного участка скважины) Од, мм; а также находят другие параметры: суммарную длину утяжеленного низа бурильной колонны 1У2-, м; наружный диаметр бурильных труб (БУ) d6, мм; толщину стенки

БУ he, мм; наружный диаметр УБТ dy, мм; вес одной свечи УБУ Оьв, т.

На основе данных геофизических исследований скважины, прогнозов пластового

5 давления в скважине, опыта проводки скважины на этой же площади или в сходных геологических условиях задают величины допустимого гидродинамического давления в скважине при подъеме колонны Л Рп, МПа

10 и спуске Д PC, МПа.

Грузоподъемную характеристику буровой лебедки задают в виде зависимости скорости подъема талевого бло,ка от веса

15 бурильной колонны. Ясно, что.грузоподъемность лебедки определяется кратностью полиспаста талевой системы, которая изменяется в зависимости от оснастки, поэтому грузоподъемную характеристику за20 дают применительно к фактическому значению коэффициента оснастки К0. В случае привода буровой лебедки от группового дизельного привода вид грузоподъемной характеристики лебедки будет зависеть от

25 частоты вращения коленчатых валов дизелей. Уак, получившие широкое распространение в отечественной промышленности для привода буровых агрегатов дизели В2- 450АВСЗ работают в диапазоне частот вра30 щения п 600-1600 об/мин; однако при п 1200 об/мин для двигателей создаются неблагоприятные условия работы, в частности, снижается резкое эффективная мощность, осложняется работа компенсатора

35 крутильных колебаний, повышается удельный расход топлива, увеличивается нагаро- образование в цилиндрах дизеля. Поэтому рациональной считается эксплуатация дизелей в диапазоне частот вращения колен40 чатого вала от минимально допустимой . Пмин 1200 об/мин до номинальной пном - 1600 об/мин. Множество реальных грузоподъемных характеристик буровой пебедки лежит между граничными грузоподт.эмными

45 характеристиками, соответствующими номинальной и минимально допустимой характеристикам; последние задают в виде зависимости скорости подъема талевого блока от веса бурильной колонны, исполь50 зуя паспортные данные буровой лебедки

Vn - VO.HOM

n Пном

Vn.i.ном, если QH.HOM Q QI.HOM: п/п.м.ном. если QIH.HOM Q QIII.HOM:

Ко

Vn.in.ном, если QIV.HOM Q i QIII.HOM; Vn IV.HOM, если QCB Q Qiv ном: Vn.v.HOM, если 0 Q QCB

(4)

pn.i.MHH. если On.мин Q QI.MHH; IVn.ii.MMH, если QIII.MI/IH Q QII.MHH,

Vn Vn.MHH

П Пном /

КоWn.lll.MKiH, еСЛИ QlV-мин Q Qlll.MMH

Vn.iv.мин, если QCB Q QIV.MHH, I Vn v мин- если 0 Q QCB;

(5)

где Vn.HOM, VH.MHH - скорость подъема талевого блока буровой установки при данном коэффициенте оснастки талевой системы Ко и при номинальной или минимально допустимой частотах вращения приводных дизелей, М/С: Vn.l.HOM, Vn.ll.HOM, Vn.III.НОМ, Vn.IV.HOM,

Vn.v.HOM - скорости подъема талевого блока на I, II, III, IV и V передаче соответственно коробки скоростей при номинальной частоте вращения приводных двигателей, м/с;

Vn.l.MHH, Vn.ll.MMH, Vn.lll.MHHi Vn.IV.MHH, Vp.V.MHH

то же, при минимально допустимой частоте вращения приводных двигателей, м/с; Q - вес бурильной колонны, т; QCB вес одной свечи УБТ, т; QI.HOM, QII.HOM. СНп.ном, QIV.HOM - максимальные грузоподъемности буровой лебедки на I, II, III, IV передаче коробки скоростей при номинальной частоте вращения приводных двигателей, т; QI.MHH. Ои.1иин. Ош .мин, QIV.MHH - то же, при минимально допустимой частоте вращения приводных двигателей, т.

Графическая интерпретация задаваемой (4) и (5) грузоподъемной характеристики буровой лебедки приведена на фиг.2, где зависимости (4) соответствует сплошная линия, а зависимости (5) - пунктирная: заштрихованными на фиг.2 являются области расположения множества реальных грузоподъемных характеристик буровой лебедки при п, больших пмин, но меньших пном, график фиг.2 соответствует одному из значений Ко.

Графики ограничений скорости на опасных интервалах скважины при подъеме и спуске бурильной колонны задают в виде зависимостей скорости, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины, от глубины скважины: Vn.on (L) и Vc.on O-). На начальном этапе строительства скважины -опасные интервалы в скважине естественно отсутствуют, поэтому ограничивать скорость СПО по этому критерию нет смысла и графики ограничений скорости при подъеме и спуске бурильной колонны задают в диапазоне L от 0 до Цкв.пр. в виде прямолинейных зависимостей типа: Vn.on. i(L) Vn.MaKc Const и Vc.on (L) VC.MHKC Const, где Цкв.пр проектная глубина скважины, м; Vn.MaKc,

Vc .MaKc значения скорости подъема и спуска, соответственно, заведомо превышающие практически достижимые на данном буровом оборудовании максимальную ско- рость подъема Vn.waKc и максимальную скорость спуска Ус.макс, М/С.

Известно, например, что для всех отечественных буровых установок Уп.макс не превосходит 2 м/с, поэтому можно принять

0 Vn.MaKc 2,5 м/с. С точки зрения рациональной эксплуатации бурового оборудования максимальная скорость спуска бурильной колонны не должна превосходить 2,5- 3,0 м/с, однако на практике бурильщики

5 допускают и Vc.Maxc 5-6 м/с; последние значения очень опасны даже с точки зрения излома талевого каната при столь быстром сматывании его с барабана лебедки. Поэтому целесообразно принять Ус.макс 3,5 м/с.

0 Итак, если перед началом выполнения СПО известно, что опасные интервалы в скважине отсутствуют, то графики ограничений скорости задаются в виде Vn.0n 2,5 м/с и Vc.on 3,5 м/с для L из диапазона 0 L

5 Цкв.пр.

Если известно, что к моменту начала СПО в ходе предыдущих буровых работ было выявлено I опасных интервалов скважины при подъеме бурильной колонны и К

0 опасных интервалов скважины при спуске бурильной колонны и известны верхняя и нижняя границы каждого опасного интервала и верхние пределы скорости спуска и подъема на них, заданные инженерами-тех5 нологами бурового предприятия, то графики ограничений скорости задают в зависимостей

{Уп.макс, если .J, LH. Vo.on.j, если .j. (6)

Г Vc.MaKc, если L..k, LH. 5 Vc.on 2(L) 1

Vc.on.k, если k. U. L(7)

где j - номер опасного интервала скважины 0 при подъеме бурильной колонны, отсчитываемый от устья скважины к забою, j - 1, 2....I; k - то же, для спуска: k 1,2 ..,К; U.j, LB.J - нижняя и верхняя.границы j-ro опасного интервала, м; Vn.on.j - верхний предел 5 скорости подъема при прохождении низом бурильной колонны j-ro опасного интервала, м/с; LH.k, Le.k нижняя и верхняя границы k-ro опасного интервала, м; /c.on.k - верхний предел скорости спуска гри прохождении низом бурильной кологны k-ro

опасного интервала, м/с, На фиг.З показаны графики ограничений скорости на опасных интервалах с.кважины при подъеме (сплошная линия) и спуске (пунктирная линия) бурильной колонны для случая I 3 и К - 2

В ходе СПО в каждом i-м цикле спуска или подъема бурильной колонны на длину свечи определяют усредненное значение веса Qj, т. Осреднение веса выполняют традиционно. В ходе СПО через равные промежутки времени At, например, At 0,5 с, измеряют мгновенное значение веса на крюке q, для выявления загруженности талевого блока всякий раз проверяют выполнение условия

q Q

св.

в случае невыполнения последнего талевый блок считается незагруженным, а в случае выполнения - загруженным. В момент выполнения условия (8) в первый раз в i-м цикле спуска (или подъема) фиксируют момент времени подхвата колонны tc.n.k.i (или tn.n.k.i), а в момент невыполнения условия (8) в первый раз после этого - фиксируют момент времени установки колонны на клинья после спуска (или подъема) i-й бурильной свечи tc.y.k.i (или tn.y.k.i). Продолжительность спуска (или подъема) загруженного талевого блок в i-м цикле определяют так:

ts.c.i tc.y.k.i tc.n.k.i, ta.n.i tn.y.k.i tn.n.k.i .

Усредненное значение веса бурильной колонны в i-м цикле спуска или подъема определяют по выражению:

QC.IQn.i

(12)

ta.n.i

I At,

где Mj ta.i/A t - количество интервалов времени At в продолжительности спуска - подъема загруженного талевого блока в i-м цикле. На фиг.4 показана типичная зависимость веса бурильной колонны от времени в цикле подъема на длину свечи с указанием моментов времени подхвата с клиньев tn.n.k.i и установки на клинья tn.y.k.i, продолжительности загруженного подъема t 3.n.i, интервала опроса веса A t, веса свечи УБТ ОСЕГТ

мгновенные значения веса q и усредненное значение веса Qn.i.

Момент завершения предподъемной промывки скважины принимают за начало

5 отсчета времени СПО (t 0)n процесса подъема бурильной колонны, в частности. Перед подъемом из скважины 1-й свечи (i 1) длина бурильной колонны определяется глубиной скважины

10

Lk.i(1) Lk.i LCKB.(13)

В дальнейшем в ходе подъема бурильной колонны текущее значение буриль15 ной колонны в скважине U вынисляют путем вычитания импульсов, поступающих с датчика перемещения талевого блока (ДПТБ) с учетом величины сигнала с датчика веса (ДВ), из LCKB. В зависимости от Lk.i в каждом

20 i-м цикле подъема определяют геометрические параметры бурильной колонны и скважины в следующем порядке.

Проверяют выполнение условия

25

Lk.i

(14)

т.е. выясняют, имеются ли в бурильной колонне в текущий момент времени,кроме УБТ, еще и БТ. Если это условие выполняется, то принимают lyj lysin определяют длину бурильной колонны без УБТ:

Lk.i Lk.i - lyz.

(15)

35 если же условие (14) не выполняется, то принимают

Lu 0; ly.i Lk.i .(16)

40 Затем проверяют выполнение услсвия

U.i U,

(17)

т.е. выясняют, находится ли низ бурильной 45 колонны в необсаженной части скважины. Если это условие выполняется, то принимают диаметр скважины D равным диаметру долота

50

Ь Од;

(18)

если условие (17) не выполняется, то принимают

55

D D0.

(19)

Определяют коэффициент перекрь,ия площади сечения скважины

,2

Vl 4(d6h6-h62)/Dz.

(20)

Определяют эквивалентную длину утяжеленного низа бурильной колонны по выражению

( D2 oJ .2 . D-d6 .

(-7;тг)n ly.i, M

D- -dv

D -dv

(21)

После этого вычисляют эквивалентную длину бурильной колонны

-к.э. Lk.i + ly.a.i, м

(22)

Итак, в каждом i-м цикле подъема определяют величины LK.3.i И1/Л в соответствии с алгоритмом, описанным в (14) - (22).

В моме нт завершения предподъемной промывки скважины (t 0) начинается простой промывочной жидкости в скважине перед подъемом 1-й свечи. Пока члены буровой .вахты выполняют подготовительные операции, промывочная жидкость в скважине находится в состоянии покоя, в ней нарастает структура, а значит, возрастает СНС в соответствии с законом ft f(tnp). Установлено, что нарастание СНС во времени для промывочных жидкостей на бентонитовой основе происходит по логарифмическому закону, описываемому выражением

ft В + C-lg tnp, Па ,

где В и С - константы, численные значения которых находятся так: В вг, С dw 01; tnp - время нахождения промывочной жидкости в покое после предшествующего интенсивного механического перемешивания, мин.

В момент начала подъема 1-й бурильной свечи из скважины (tn.n.k.i) промывочная жидкость в скважине выводится из состояния покоя и начинает перемешиваться вследствие перемещений масс промывочной жидкости в затрубном пространстве и внутри бурильной колонны, обусловленных извлечением металла труб из скважины; при этом фиксируют момент времени т.п.п.к.1 - конец простоя. Вычисляют время простоя промывочной жидкости перед подъемом 1-й свечи (время простоя в нулевом цикле подъема):

tnp.о - tn.n.K.1 0 - tn.n к 1

(24)

В момент подхвата колонны с клиньев в цикле подъема 1-й свечи (i 1) определяют величину СНС промывочной жидкости в скважине в 1-м цикле подъема в соответствии с общей закономерностью (23)

0n.i B + C lgtnP.o.n

(25)

В начале 1-го цикла подъема рассчитывают 5 численное значение допустимой по гидродинамическим условиям скорости подъема в соответствии с выражением

Уп.гд.1

-1

1,808 Vi -fli.i АРп

ln 1 32,23 ;U.8.r Vfi -e

0,00555

Т7 1 (26)

К этому же моменту времени вычисляют значение рациональной скорости подъема Vn.p.1. В соответствии с рекомендациями ЕНВ в первом цикле подъема (i 1) бурильной колонны из скважины на длину ведущей трубы (квадрата) в качестве рациональной скорости подъема принимают - вне зависимости от начального веса колонны Оп.о., скорость подъема талевого блока буровой

установки на 1 передаче коробки скоростей при минимально допустимой частоте вращения приводных двигателей. Итак, перед началом подъема 1-й свечи коробка скоростей переключается на 1 передачу (оптимальная передача коробки скоростей Nonr.1 1), а рациональной скоростью является

(23)

Vn.p.1 - Vn.p.pean.1 - VH.I.MHH

(27)

К началу 1-го цикла подъема вычисляется и скорость подъема, допустимая по условию безаварийнбго прохождения низом бурильной колонны опасных интервалоь скважины, Vn.on.1. Эта скорость вычисляется по известному значению длины бурильной колонны LK.I по графику ограничений скорости на опасных интервалах СКВЗЖРНЫ при подъеме бурильной колонны (6):

45

Vn.On.1 Vn.on (LK.l) l(U.l)

(28)

В качестве оптимальной скорости подъема 1-й свечи принимают наименьшее из

значений рациональной скорости подъема, скорости подъема, допустимой по (идроди- намическим условиям, и скорости подъема, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины:

Vn.onT.1 МИН (Vn.p.1, Vn.on.1, Vn.r,l.l) (29)

В процессе извлечения 1-й с. зечи из скважины определяют значение виса Qn.i. После извлечения первой свечи и ус: гановки

бурильной колонны на клинья фиксируют момент времени tn.y.K.1, с которого начинается простой промывочной жидкости в скважине в ходе .1-го цикла подъема. В момент завершения 1-го цикла подъема (i 2), когда происходит подхват бурильной колонны с клиньев за верхний замок второй поднимаемой свечи, фиксируют момент времени tn.n.K.2; вычисляют время простоя промывочной жидкости перед подъемом второй свечи

tnp.1. tn.n.K.2 - tn.y.K.1, мин;

(30)

находят СНС промывочной жидкости в момент начала 2-го цикла подъема:

0п.2 В + C lgtnp.i., Па;

(31)

определяют допустимую по гидродинамическим условиям скорость подъема во втором цикле:

32,23 -и.э.2 -е°

(32)

По значению веса Qn.i по (4) и (5) определяют значения рациональных скоростей подъема по реальным грузоподъемным характеристикам для номинальной частоты вращения валов приводных двигателей Vn.p.HOM.2 и минимально допустимой частоты вращения валов приводных двигателей Vnp.MMH.2, а значение рациональной скорости подъема по идеальной грузоподъемной характеристике вычисляют по выражению

Г

.

Уп.р.ид.2 0.102 NS:- rj-r р

QT +Qn.1

(33)

где ( допустимый коэффициент перегрузки приводных двигателей, принимаемый равным 1,02; сравнивают величины Уп.р.ном.2 и /п.р.мин.2 и в качестве рациональной скорости подъема 1-й свечи по реальной грузоподъемной характеристике принимают большую из них:

/п.р.реал.2 МЭКС (/п.р.ном.2, /п.р.мин.2): (34)

сравнивают величины Vn.p.pea/i.2 и Уп.р.ид.2 и в качестве рациональной скорости подъема 2-й свечи принимают меньшую из них:

Vn.p.2 МИН (Vn.р.реал.2. Уп.р.ид.г): (35)

в качестве оптимальной скорости подъема 1-й свечи принимают наименьшее из значений Vn.p.2, Vn.rfl.2 И Vn.on.2:

Vn.omr.2 МИН (Vn.p.2, Vn.rA.2, Vn.on.2); (36)

определяют номер оптимальной передачи коробки скоростей М0пт.2 по условию

I, еслиVn.onr.2 Vn.l.HOM,

II, еСЛИ Vn.l.HOM Vn.oni.2 Vn.ll.HOMl

М0пт.

I, если VH.II.HOM Vn.oni.2 Vn.lll.HOM, IV, если Vn.lll.HOM Vn.onT.2 Vn.lV.HOM.

(37)

Аналогично вычисляют оптимальные скорости подъема по следующим циклам. Оптимальную скорость подъема, в i-м цикле подъема определяют следующим образом.

В процессе извлечения (И)-й свечи из скважины определяют значение виса Оп.м. После извлечения (Н)-й свечи и установки бурильной колонны на клинья фиксируют момент времени tn.y.K.i-1, с которого начинается простой промывочной жидкости в скважине в ход (И)-го цикла подъема. В момент завершения (И)-го цикла подъема и перехода к i-му циклу подъема фиксируют момент времени tn.n.K.i; вычисляют время простоя промывочной жидкости перед подъемом i-й свечи

30

tnp.i-1 - tn.n.K.i tn.y.K.i-1,

(38)

находят СНС промывочной жидкости в момент начала i-ro цикла подъема

35

0n.i B + C-lg tnp.i-in;

(39)

определяют допустимую величину скорости подъема по гидродинамическим условиям:

Vn-r«-i 1,808-Vl fti.i П М

ДРп

32,23 -Us.r -e0 00555 1

ттЬ (4°)

По значению веса бурильной колонны Qn.i-1 по (4) и (5) определяют значения скоростей Vn.p.HOM.i и Vn.p.MMH.i. а значение рациональной скорости подъема по идеальной грузоподъемной характеристике вычисляют по выражению

,,0,102 -у

Vn.p.Hfl., --- :

QT +Qn.i -1

(41)

сравнивают величины Vn.p.HOM.i и Vn р.мин.1 и в качестве рциональной скорости подъема i-й свечи по реальной грузоподъемной характеристике принимают большую из них Vn.p.pean.i макс ( Vn.p.HOM.i И Уп.р.мин.1) . (42)

сравнивают величины Vn.p.реал. и /п.р.ид.1 и в качестве рациональной скорости подъема i-й свечи принимают меньшую из них

Vn p.i МИН (Vn.p.реал.i, Vn-р.идД(43)

В качестве оптимальной скорости подъема i-й свечи принимают наименьшее из значений рациональной скорости подъема, скорости подъема, допустимой по гидродинамическим условиям, и скорости подъема, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины

Vn.onr.i мин (Vn.p.i, Vn гд.1, Vn on.i): (44)

определяют номер оптимальной передачи коробки скоростей i для 1-го цикла подъема по условию

I,если Vn.onr.i VP.I.HOM;

II,если VR.I.HOM Vn.om.i Vn.ll.HOM;

I

Nonr.r

I, еСЛИ Vn.ll.HOM Vn.oriT.i Vn.III.НОМ,

IV, еСЛИ Vn.lll.HOM Vn onr.i Vn IV.HOM.

(45)

Формирование в ходе выполнения подъема бурильной колонны из скважины по указанному выше в (4), (5) и (41)-(43) алгоритму рациональной грузоподъемной характеристики Vn.p V(Q) иллюстрируется графиками, приведенными на фиг.5, где грузоподъемная характеристика буровой лебедки для номинальной частоты вращения коленчатых валов приводных двигателей Vn.p.ном. Vi(Q) показана штриховой линией, грузоподъемная характеристика для минимально допустимой частоты вращения Vn.p.мин V2(Q) - пунктирной, реальная грузоподъемная характеристика Уп.р.реал Va(Q) - сплошной тонкой, идеальная грузоподъемная характеристика Уп.р.ид V(Q) - штрихпунктирной, а рациональная Vn.p. V(Q) - сплошной толстой.Результирующая характеристика Vn.p. V(Q) имеет сложный ступенчатый характер и включает как прямолинейные, так и криволинейные участки, выполнение подъема бурильной колонны в соответствии с ней позволяет при рациональной эксплуатации оборудования достичь максимальной производительности труда.

Графической иллюстрацией к процессу оптимизации скорости по (44) в ходе подъема бурильной колонны из скважины является фиг.6, где рациональная грузоподъемная характеристика Vn.p. V(Q) показана с привязкой к U (принято, что бурильная колонна состоит из двух участ- ков - УБТ и БТ) сплошной тонкой линией,

зависимость допустимой скорости подъема по гидродинамическим условиям Vn.i-д. рз(-к), построенная упрощенно в предположении постоянства СНС по циклам

подъема, - пунктирной линией, зависимость допустимой скорости подъема по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважин Vn.on 1 (U) - штрихпунктирной

линией, а зависимость оптимальной скорости подъема от длины колонны Vn.om-. ) - сплошной толстой линией.

Процесс подъема бурильной колонны из скважины на диаграмме с осями t, мин,

и LK, м, отображается непрерывной ломаной линией tn f2(Li), начальный участок которой (первые извлекаемые свечи), средний участок (i-я свеча) и заключитель- ный участок (последние извлекаемые свечи) которой представлены на фиг.7, где упрощенно принято, что извлечение бурильной колонны на длину свечи производится с постоянной скоростью; этой ситуации соответствуют отрезки прямых

линий, расположенные под наклоном к оси абсцисс. По мере извлечения бурильной колонны из скважины возрастает высота столба промывочной жидкости, находящейся между долотом и забоем скважины

и не подвергающейся механическому перемешиванию. Покоящаяся в указанном столбе промывочная жидкость набирает со временем структуру, причем с точки зрения интенсивности структурообразования столб жидкости неоднороден, он состоит из участков (старт), длины которых равны длинам соответствующих извлекаемых из скважины бурильных свечей. Процесс структурообразования в жидкости на каждом участке начинается в различные моменты времени, а именно (см. фиг.7): на участке U.2, U.i - в момент времени Тп.у.к 1, т.е. в момент установки колонны на клинья после извлечения 1-й свечи: на участке и.з, U. момент времени Хп.у.к2. т.е. в момэнт установки колонны на клинья после извлечения 2-й свечи и т.д.; на участке U i U и - в момент времени tn-у.к.и, когда извлечена (Н)-я свеча и колонна поставлена на клинья.

В любой текущий момент времени t время простоя промывочной жидкости в покое на любом из указанных участков может быть легко определено; так, например, для определения простоя жидкости на i-м участке LK.i+i, U.i

достаточно вычислить следующую разность:

tnp.i(t) t-tn.y.K.i, мин . (46)

Знание времени простоя в состоянии покоя промывочной жидкости по глубине скважины в любой момент времени, как будет пок азано ниже, имеет определяющее

значение для корректного определения 6с. в циклах спуска, а значит - для определения точных значений Ус.гд.|. Поэтому в процессе подъема бурильной колонны из скважины важно, наряду с вычислением Vn.onr.i, сформировать массив данных, описывающих зависимость tn f i(U) (фиг.7). Для этого в ходе подъема бурильной колонны каждый раз при установке колонны на клинья после извлечения очередной (И)-й свечи запоминают пару значений: текущий момент времени tn.y.K.i-i и U.i, т.е. зависимость tn f.i(U) формируют по точкам 1, 2,

3iN, которые указаны на фиг.7. Такое

дискретное запоминание зависимости tn fi(U) позволит восстановить ее в нужный момент времени с достаточной точностью.

Рассчитываемые по (45) оптимальные скорости подъема Vn.oni.i и рациональные передачи Nonr.i коробки скоростей выводят перед оператором-бурильщиком на устройства визуализации (отображения), ориентируясь на показания которых бурильщик воздействует на органы управления спуско- подъемным агрегатом буровой установки с тем, чтобы вести подъем при равенстве фактической скорости Vn.t.i и оптимальной Vn.om-.i. При этом достигается максимально возможная производительность труда в ходе подъема и предотвращаются осложнения и аварии.

Процесс подъема бурильной колонны из скважины завершают подъемом последней N-й свечи, в момент появления долота над поверхностью роторного стола запоминают пару значений: U.N+1 0 и tn.y.K.N Тп, где Тп - время подъема бурильной колонны из скважины, мин, Точка N с координатами (0; Тп) - последняя в зависимости tn fi(U); она завершает график подъема фиг.7.

После завершения подъема члены буровой вахты отвинчивают отработанное долото, навинчивают новое, осматривают оборудование, инструмент и выполняют другие подготовительные работы, на которые затрачивают время ТСд, мин (см. фиг.8).

В момент времени t (Тп + Тсд) tc-п.к..м начинают спуск в скважину N-й бурильной свечи (см. фиг.8 и 10), в этом цикле спуска длина бурильной колонны возрастает от LK.N+I 0 до LK.N. В начальный момент спуска N-й свечи вычисляют время простоя промывочной жидкости в скважине на участке О, U.

tnp.NC tc.n.K.N tn.y.K.N (Тп + Тед) - Тп Тсд .(47)

Затем определяют величину СНС промывочной жидкости на указанном участке на момент начала спуска N-й свечи:

&.N. В + С Ig tnp.Nc, Па; ,(48)

наконец, вычисляют значение допустимой скорости спуска этой свечи в скважину по гидродинамическим условиям:

0

VC.PA.N

1-еп

250-йРс

О I IK.N- . а-ин Wc.N lD-d6 D-dg

; «/с

(49)

0 где U.N-1, 1у.м-1 длина бурильной колонны без УБТ и длина УБТ в бурильной колонне в начале N-ro цикла, м; ясно, что LK.N-I - 0; для N-ro цикла принимают 1у.м-1 25 м. Диаметр скважины D в N-м цикле спуска и далее 5 определяют по (17)-(19).

К этому моменту времени вычисляют значение рациональной скорости спуска по выражению

QcB

Vc.p.N 2,5-1,5

м/с

макс

(50)

вычисляют также и скорость спуска, допустимую по условию прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины, Vc.on.N. Эту скорость вычисляют по U.N+I 0 по графику ограничений скорости на опасных интервалах скважины при спуске бурильной колонны (7)

Vc.on.N Vc.on(U.N+l)Cp2(U.N+1h (51)

В качестве оптимальной скорости спуска N-й свечи принимают наименьшее из значений рациональной скорости спуска, скорости спуска, допустимой по гидродинамическим условиям, и скорости сп/ска, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины

i

Vc.oni.N МИН (Vc.p.N, Vc.rfl.N, Vc ип.1м). (52) ( V

В процессе спуска N-й свечи в скважину определяют значение веса QC.N. В ходе этого цикла спуска и в дальнейшем вычисляют текущее значение длины бурильной колонны в скважине U.i, длину УБТ ly, и длину колонны без УБТ .i по (14) - (16).

После завершения спуска N-й свечи в

момент установки бурильной колонны на клинья фиксируют момент времен:/ tc.y.K.N. В момент времени ic.n.K.N-1 выполняют подхват колонны с клиньев за верхний замок привинченной к колонне (N-1) свечи и

спуск бурильной колонны на длину этой свечи (фиг.10). В начальный момент спуска (N- 1)-й свечи вычисляют время г.ростоя промывочной жидкости в скважине на участке U.N, U.

tnp.N-1C tc.n.K.IM-1- tn.y.K N-1. МИН, (53)

входящие в (53) tn.y.K.N-1 определяют по LK.N по известной зависимости tn fi(LK), т.е. tn.K.y.N-1 fi(U.N); затем определяют величину СНС промывочной жидкости на указанном участке на момент начала спуска (1-1)-й свечи:

0C.N-1 В + C lg tnp.N-1C

(54)

вычисляют значение допустимой скорости спуска этой свечи в скважину по гидродинамическим условиям

1 „«0-ЛРс

О.1 Ь к.Ы2y.N

Jf I .Т

W.T n

-4t -VD-d,l (55)

К. этому же моменту времени вычисляют значение рациональной скорости спуска по выражению

Vc.p.N-1 2,5-1,5-|, м/с}

(56)

вычисляют и скорость спуска, допустимую по условию прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины, по (7):

Vc.on.N-I Vc.on (U.N) (pi (U.N); (57)

в качестве оптимальной скорости спуска (N- 1)-й свечи принимают наименьшее из значений Vc.p.N-1, Vc.rA.N-1 И Vc.on.N-i:

Vc.onr.N-1 МИН (Vc.p.N-1, Vc.rA.N-1, Vc.on.N-l).(58)

Аналогично производят вычисление оптимальных скоростей спуска по следующим циклам. Оптимальную скорость спуска в i-м цикле спуска определяют следующим образом.

В процессе спуска в скважину (1+1)-й свечи определяют значение веса QC.N+L После спуска (1+1)-й свечи в момент установки колонны на клинья фиксируют момент времени tc.y.K.i+1. В момент времени tc.n.K.i выполняют подхват колонны с клиньев за верхний замок i-й свечи и спуск бурильной колонны на длину этой свечи (фиг.10). В начальный момент спуска i-й свечи вычисляют время простоя промывочной жидкости в скважине на участке LK.ki: u.

tnp.iC tc.n.K.i - tn.y.K.i, МИН, (59)

входящее в (59) tn.y.K.i определяют по LK.i+i по известной зависимости tn fi 0-к), т.е. tn.y.K.i fi (LK.i+i): затем определяют величину СНС промывочной жидкости на указанном участке на момент начала спуска i-й свечи: 6с. В + С Ig tnp.ic. Па:(60)

вычисляют значение допустимой скорости спуска этой свечи в скважину по гидродинамическим условиям:

К этому моменту времени вычисляют значе- 10 ние рациональной скорости спуска по выражению

Vc.p.i 2,5-1, ,м/с Ч макс

(62)

15 вычисляют скорость спуска, допустимую по условию прохождению низом бурильной колонны опасных интервалов скважины:

20

Vc.on.i Vc.on (U.i+i) (LK.H-i): (63)

в качестве оптимальной скорости спуска i-й свечи принимают наименьшее из значений рациональной скорости спуска, скорости спуска, допустимой по гидродинамическим условиям, и скорости спуска, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины

30

Vc.om.i мин (Vc.p.i, Vc.rA.i, Vc.on.С (64)

Процесс спуска бурильной колонны в скважину на диаграмме с осями т, мин, и LK, м, отображается непрерывной ломаной линией tc f2(LK), начальный участок (первые спускаемые свечи), средний участок (i-я свеча) и заключительный участок (последние спускаемые свечи) которой представлены на фиг. 10. По завершении спуска в скважину

1-й свечи (как правило, это ведущая труба) длина бурильной колонны достигает значения глубины скважины U.1 LCKB. Фиксируемый при этом момент времени tc.y.K.i определяет как продолжительность спуска

бурильной колонны Тс, так и общую продолжительность СПО - Тспо (см. фиг. 10 и 8).

Рассчитываемые по (64) оптимальные скорости спуска по каждой i-й свече Vc.om-.i и фактические скорости /с.ф. выводят для

бурильщика на устройства отображения информации. Воздействуя на тормозную систему буровой установки, оператор-бурильщик стремится осуществлять спуск при равенстве оптимальных и фактических скоростей.;

Полученные в ходе СПО значения Тп, Тсд, Тс, Тспо служат для анализа работы буровой вахты при выполнении спуска-подъема, а Тспо используют, кроме того, для оптимизации процесса бурения в следующем за СПО рейсе по критерию рейсовой скорости.

На фиг.8 совместно показаны зависимости tn fi(U) и tc f2(U), соответствующие им линии представлены упрощенно плавными, лишенными ступенчатости, где наглядно демонстрируется процесс вычисления времени простоя промывочной жидкости в скважине по глубине скважины в ходе спуска бурильной колонны. Для любого фиксированного значения U.i время нахождения промывочной жидкости в состоянии покоя на участке, прилегающем к низу бурильной колонны (долоту), может быть определено так

tnp.i-1C f2(U.i) - f2(U.i).

Естественно, что время простоя fnpc зависит от глубины расположения участка (длины бурильной колонны в скважине)

tnP° f3(U) f2(U) - f 1(U).

Вид зависимости tnpc f3 показан на фиг.9, из которой виден диапазон значений времени простоя:

f3(U) Тспо .

Графической иллюстрацией к процессу оптимизации скорости по (64) в ходе спуска бурильной колонны в скважину является фиг.11, где зависимость рациональной скорости спуска от веса колонны Vc.p. V(Q) показана с привязкой к U сплошной тонкой линией, зависимость допустимой скорости спуска по гидродинамическим условиям Vc.i-д ) пунктирной линией, зависимость допустимой скорости спуска по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины Vc.no (А(-К) - штрихпунктирной линией, а зависимость оптимальной скорости спуска от длины колонны Vc.om (f (LK) - сплошной толстой линией.

Описанный способ может быть реализован с помощью устройства оптимизации СПО на базе микроЭВМ ряда Электрони- ка-60, разработанного в МЭГЭИ Мингео УзССР. Структурная схема устройства приведена на фиг.1, где обозначены: 1 - вычислительный блок устройства; 2 - канал обмена информацией (интерфейс типа МПИ); 3 - модуль центрального процессора (МЦП); 4 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ-1); 5 - оперативное запомина- ющее устройство с сохранением информации при отключении питания (ОЗУ-2); 6 - постоянное запоминающее ус

тройство (ПЗУ); 7 - датчик положения клиньев (ДК); 8 - датчик веса (ДВ); 9 - датчик перемещения талевого блока (ДПТБ); 10 - пультовый терминал (ПТ); 11 - печатающее

5 устройство (ПУ); 12 - модуль аналогового ввода (МАВВ); 13 - модуль сопряжения с ПТ и ДПТБ; 14, 15 - первый и второй модули дискретного вывода (МДВ-1 и МДВ-2); 16 - модуль динамической индикации (МДИ);

10 17 - модуль сопряжения с ленточным перфоратором (МСПЛ); 18 - перфоратор ленточный (ПЛ); 19 - блок отображения скорости (БОС); 20 - блок отображения длины бурильной колонны (БОДК); 21 - звукорой сигнали15 затор (3 С).

На базе изложенного способа для рассматриваемого устройства написана рабочая программа на алгоритмическом языке высокого уровня QVASIC, объемный модуль

20 этой программы зашит в ПЗУ. Аппаратные и программные средства устройства успешно прошли промысловые испытания и продемонстрировали высокую эффективность.

25 Изобретение иллюстрируется следующим примером.

На фиг.12-19 приведены регистрограм- мы веса бурильной колонны в ходе спуска- подъема бурильной колонны, выполняемого

30 на скважине с LCKB 1920 м, проводимой долотом Од 269,9 мм из-под кондуктора (Do1 298,5 мм; h0 10 мм), спущенного на глубину 607 м; регистрация осуществлена на скв. N° 7 пл. Кокдумалак в ПГО Узбек35 нефтегазгеология ; буровая установка Уралмаш-ЗД-76 ; Регистрация зависимостей Q (/, (t) и sign(V3) Cp2(t) позволяет одно- значно идентифицировать периоды подъема и спуска бурильной колонны, а так40 же периоды нахождения промывочной жидкости в скважине в состоянии покоя; здесь Q - вес бурильной колонны, т; sign (Vs) - знаковая функция; УЗ - скорость спуска- подъема загруженного талевого . Зна45 ковая функция может принять одно из трех значений: sign(V3) 0 - если даже талевый блок и загружен, то он неподвижен: (/з) 1 - подъем загруженного талевого блока: (/з) -1 - спуск загруженного талевого

50 блока.

Бурильная колонна составлена из 47 свечей БТдлиной 37,5 и 6 свечей УБТ по 25,0 м каждая; перед подъемом в скважине находится также 7,5 м ведущей трубы (квадрата):

55 геометрические размеры: ds 168 мм; ЬБ 11 мм; dy 203-мм; ly.g; 150 мм; параметры промывочной жидкости, заполняющей скважину: Т 110 с; 0, 4,5 Па;010- 6,9 Па. Определяем некоторые величины: D0 278,5 мм,ум 8,91 9,48-10 2: примем ДРп 0,25 МПа;ДРс 1,0 МПа; К 0,60.

Задаем параметры талевой системы буровой установки: К0 8 (оснастка 4x5);fT 0,874; QT 8,0 т. Суммарная мощность трехдизельного привода буровой лебедки . 548,5 кВт. Для УБТс наружным диаметром dy 203 мм находим погонный вес qy 0,192 т/м; определяем вес одной свечи УБТ: QCB qy 25,0 0,192 25,0 4,8 т.

Грузоподъемные характеристики лебедки У2-5-5 буровой установки Уралмаш- ЗД-76 для номинальной и минимально допустимой частот вращения приводных дизелей для оснастки 4x5:

0,235 м/с, если 103, т Q 6160 т; 0,525 м/с, если 57 т Q 103 т; Vn.HOM - 0,905м/с, если 34т т;

1,400 м/с. если 4,8 т CU34 т; 1,970м/с. еслиО CU4,8 т; Уп.мин Г 0,174 м/с, если 115т CU160 т: 0,398 м/с, если 64 т Qe 115 т; 0,680 м/с, если 39 т CU64 т; 1,040 м/с, если 4,8 т Q&39 т; 1,490 м/с. если .8 т;

зависимости Vn.HOM-Vi(Q) и VH.MMH V2(Q) графически представлены на фиг.5 соответственно штриховой и пунктирной линиями; в соответствии с заданными грузоподъемными характеристиками оптимальная передача коробки скоростей определяется из следующего условия:

I,если Vn.опт.,235 м/с;

II,если 0,235 Vn.om-.,525 м/с;

III,если 0,525 Vo.onT.0,905 м/с;

IV,если 0,905 Vo.nor.,400 м/с.

Перед началом СПО известно, что в скважине имеются три опасных интервала при подъеме (I 3) и два опасных интервала при спуске бурильной колонны (К 2); графики ограничений скорости заданы в виде следующих зависимостей:

2,5 м/с. если .j, LH. 0,55 м/с, если .

0,30 м/с, если , 0,20 м/с, если ,

3,5 м/с, если ,k. LH. 0,6 м/с, если , 0,35 мс, если ,

эти графики представлены соответственно на фиг.6 и 11 штрихпунктирными линиями.

Весь рейс подъема бурильной колонны состоит из 54 циклов (i 1-54). По диаграмме фиг.12-15 определяем графически время простоя промывочной жидкости в скважине

в каждом (И)-м цикле, учитывая, что скорость протяжки диаграммной ленты составляла 180 мм/ч, т.е. масштаб времени ггц 0,333 мин/мм. По диаграммам же определяем в каждом (-1)-м цикле подъема значе0 ние веса бурильной колонны Qn.i-i. Фактические и расчетные данные по рейсу подъема сведены в табл.1. В третий столбец табл.1 внесены значения времени tn.y.K.i-1, мин, которые - совместно с данными второ5 го столбца U.i, м - однозначно определяют зависимость tn fi(Lk), необходимую для реализации способа в ходе спуска бурильной колонны в скважину. В пятый столбец табл.1 внесены значения СНС промывочной

0 жидкости в начале выполнения 1-го цикла подъема, вычисляемые по (39), а седьмой столбец - значения /п.гд i по (40), в восьмой столбец (сверху вниз) - значения /п.р.реал.1 по (42), Vn.p.HA.i по (41) и Vn.p i по (43), соот5 ветственно в девятый столбец - с-начения Vn.on.ino (28), в десятый столбец - значения Vn.onr.i по (44), в одиннадцатый столбец - значения V0nr.i по (45), а в двенадцат ый столбец - значения расчетного гидродинамиче0 ского давления в скважине при подъеме бурильной колонны с рассчитанной оптимальной скоростью APn.i, определяемые из уравнения (40).

При рассмотрении диаграмм подъема

5 легко выделить аномальные циклы: i 1,3, 13, 39. Перед началом подъема ведущей трубы (I 1) промывочная жидкость с момента остановки предподъемной циркуляции простояла в скважине tnp.о.п 31,0 мин В треть0 ем цикле (i 3) после подъема второй свечи БТ на 5 м наступил оргпростой на tnp.2 п - 2,7 мин, после чего подъем был продолжен. В цикле 1 13 после частичного подъема 12-ой свечи БТ вышел из строя один из

5 дизелей силового агрегата, буровая вахта устраняла неисправность, простой по этой причине составил tnp 12 18,2 мин. В цикле i 39 также был вынужденный простой продолжительностью Тпр38П 19,5 мин. Адап0 тивное вычисление по каждому циклу подъема с учетом ее простоя в предыдущем цикле позволило корректно определять по каждому циклу величины Уп.гдл; при этом ни в одном из циклов подъема гидродинамиче5 ское давление в ркважине не превышает допустимую величину ДРП 0,250 МПа (см. двенадцатый столбец табл.1).

Из сравнения данных в столбцах 7-10 табл.1 видно, что в циклах i 1, 37, 38, 40-54 оптимальные скорости равны соответствующим рациональным Vn.p.i; в цикле i 5, 17, 39 оптимальные скорости равны соответствующим Vn.on.i: в циклах i 2-4, 6-16, 18-36, 391 в качестве оптимальных скоростей приняты скорости подъема, допустимые по гидродинамическим условиям в скважине. Графической иллюстрацией к табл.1 является фиг.6. По фиг, 15 видно, что в момент времени Тп.у.к.54 313,8 мин процесс подъема бурильной колонны из скважины завершился. Фиксируется время Тп 313,8 мин 5,23 ч.

Смена долота и др. вспомогательные работы выполняются (фиг.15 и 16) в интервале времени (313,8-354,1) мин, т.е. ТСд 40,3 мин 0,67 ч.

Спуск бурильной колонны в скважину начинается в момент времени Тс.п.к.ы Тп + + ТСд 354,1 мин: рейс спуска состоит из 54 циклов (i 54-1). По диаграммам фиг. 16-19 определяем графически моменты времени подхвата с клиньев tc.n.K.i по каждому i-му циклу спуска и заносим во 2-й столбец табл.2, в 1-й столбец которой заносим длину бурильной колонны в скважине на моменты окончания предыдущих (i+1)-x циклов LK.H-I, в 4-м столбце табл.2 находятся значения времен простоя промывочной жидкости, определяемые по (59), в 5-м 0CV определяемые по (60), в 6-м - значения веса бурильной колонны Qc.i-н, определяемые по диаграммам, в 7-м - 10-м - значения Ус.гд., Vc.p.i, Vc.on.i и Vc.oni.i, определяемые соответственно по выражениям (61), (62), (63) и (64), в 11-м - значения расчетного гидродинамического давления в скважине при спуске бурильной колонны с рассчитанной оптимальной скорости aPc.i, определяемые из уравнения (61).

Из рассмотрения диаграмм спуска ясно, что в ходе спуска аномальными циклами являются циклы с i 54, 49. 48, 29, 13, 2. Адаптивное вычисление по каждому циклу спуска СНС промывочной жидкости с учетом времени ее фактического простоя позволило корректно определить по каждому циклу величину 7с.гд.к при этом ни в одном из циклов гидродинамическое давление в скважине не превышает допустимую величину &РС 1,00 МПа (см.11 столбец табл.2).

Из сравнения данных в столбцах 7-10 табл.2 видно, что в циклах i 54-40.38 оптимальные скорости равны соответствующим рациональным Vc.p.i; в циклах i 39,5 оптимизация выполняется по Vc.on.i; в циклах i 37-6, 4-1 в качестве оптимальной скорости приняты скорости спуска, допустимые по гидродинамическим условиям в скважине. Графической иллюстрацией к табл.2 является фиг.11.

В момент завершения спуска последней бурильной свечи (ведущей трубы) в скважину фиксируется момент времени tc.y.K.1 629,7 мин, который определяет и суммарное время, затраченное на СПО: ТСПо 629,7 мин 10,5 ч. Кроме того, может легко быть определено и время, затраченное чисто на спуск бурильной колонны: Тс ТСпо - Тп - ТСд 10,50-5,23-0,67 4,6ч.

Использование предлагаемого способа позволяетоперативноуправлять процессом

0 СПО на буровых установках глубокого и сверхглубокого бурения путем адаптивного определения по каждой поднимаемой или спускаемой свече бурильных труб оптимальной скорости подъема или спуска.

5

Формула изобретения 1. Способ оптимизации скорости спуска-подъема бурильной колонны, включающий определение в период предподъемной

0 промывки скважины значений трех параметров промывочной жидкости - условной вязкости, статического напряжения сдвига (СНС) через 1 мин покоя, СНС через 10 мин покоя, определение геометрических разме5 ров скважины, определение допустимой величины гидродинамического давления в скважине.при подъеме, определение допустимой величины гидродинамического давления в скважине при спуске, определение

0 в ходе спускоподъемных операций текущих геометрических размеров бурильной колонны, находящейся в скважине, вычисление в каждом цикле подъема бурильной колонны из скважины эквивалентной длины буриль5 ной колонны, вычисление значения коэффициента перекрытия площади сечения скважины, определение в каждом (И)-м цикле подъема бурильной колонны времени простоя промывочной жидкости, вычисле0 ние величины СНС промывочной жидкости на момент начала подъема i-й свечи, вычисление допустимой по гидродинамическим условиям скорости подъема бурильной колонны в i-м цикле подъема по выражению

5

-1

V . х

0

-ГА.-1 i.&OBVi-Gn.;

Г ЬРп хСпМ-

Э2дз-1к.э.

0.00555

4

м/с,

где е - основание натурального логарифма.

In - натуральный логарифм:

Т - условная вязкость промывочной жидкости, с:

ДРП - допустимая величина гидродинамического давления в скважине при подъеме, МПа;

V; коэффициент перекрытия площади сечения скважины бурильной колонной;

1-к.э. - эквивалентная длина бурильной колонны, м;

(9П; СНС промывочной жидкости на момент начала подъема i-й свечи, Па;

0П. В + С Ig tnp.i-in,

где tnp.Hn - время простоя промывочной жидкости в скважине в предыдущем (И)-м цикле подъема, мин;

В и С - константы, численные значения которых находятся из выражений: В $,,;

G А,®ю значения СНС промывочной жидкости через 1 и 10 мин покоя, Па;

Ig - десятичный логарифм, запоминание в ходе подъеме бурильной колонны из скважины моментов времени установки бурильной колонны на клинья после извлечения каждой свечи и соответствующих этим моментам времени значений длины бурильной колонны, находящейся в скважине, формирование к концу подъема зависимости fn fi(LK), где tn - время, прошедшее в момента начала подъема бурильной колонны, мин;

LK - текущая длина бурильной колонны в скважине, м, вычисление в ходе спуска бурильной колонны в скважину к моменту начала i-ro цикла спуска времени простоя промывочной жидкости на участке скважины, расположенном под долотом бурильной колонны на длину бурильной свечи, начало отсчета которого ведется от момента времени начала простоя промывочной жидкости на рассматриваемом участке после подъема i-й свечи из скважины, а конец отсчета совпадает с моментом времени окончания предыдущего (i+1)-ro цикла спуска бурильной колонны на длину свечи, вычисление величины СНС промывочной жидкости на момент начала спуска i-й свечи, вычисление допустимой по гидродинамическим условиям скорости спуска бурильной колонны в i-м цикле спуска по выражению

250-Л Рс

бс,;

L/ D-di

кн-м

. /с

где К - коэффициент, принимающий значения 0,24-0,73;

ДРС -допустимая величина гидродинамического давления в скважине при спуске, МПа;

D, dB, dy- диаметр скважины, наружный диаметр бурильных труб, наружный диаметр утяжеленного низа бурильной колонны, мм;

l-K.i+1, ly.i+1 - длина бурильной колонны без утяжеленноги низа, длина утяжеленного

низа колонны в момент завершения цикла

спуска предыдущей (| +1)-й бурильной свечи,

м;

®ci значение СНС промывочной жидко- сти в скважине на участке под долотом в

момент начала спуска i-й бурильной свечи,

Па:

0р.; B + C lg tnp.ic,

где tnp.i - время простоя промывочной жид- кости на участке скважины, расположенном

под долотом, к моменту начала спуска i-й

свечи в скважину, мин:

15

tnp.i - tc.n.K.i tn.y K.i,

где tc.n.K.i - момент времени подхвата колонны с клиньев с навинченной i-й свечой в i-м цикле спуска, мин;

tn.y.K.i - момент времени установки

колонны на клинья после извлечения из скважины i-й свечи и начала простоя промывочной жидкости в скважине на рассматриваемом участке, мин, определяемый по известному значению длины бурильной колонны после завершения предыдущего (i+1)-ro цикла спуска LK.H-I по известной зависимости tn fl(U), Т.е. tn.y.K.i fl(U i+1), запоминание в ходе спускоподъемных операций времени подъема бурильной колонны

из скважины Тп, времени смены долота Т-Сд, времени спуска бурильной колонны в скважину Тс и суммарного времени, затраченного на спуск-подъем ТСпо, отличающий- с я тем, что с целью достижения максимально возможной производительности труда в ходе выполнения спускоподъемных операций на буровых установках с дизельным и электрическим типами приводов за счет оптимизации скорости спуска-подъема

по каждой свече бурильных труб при обязательном удовлетворении требований рациональной эксплуатации элементов бурового оборудования, техники безопасности, физиологической загрузки оператора-бурильщика, технических и технологических ограничений на скоростные режимы спуска- подъема бурильной колонны на конкретной скважине, проводимой в сложных геолого- технических условиях и с учетом значений

коэффициента оснастки талевой системы буровой установки. КПД талевой системы, веса подвижной части талевой системы, суммарной мощности первичных двигателей лебедки, приведенной к подъемному валу лебедки, веса одной свечи утяжеленных бурильных труб, перед началом спускоподъемных операций задают грузоподьемную характеристику буровой лебедки, формуют графики ограничений скорости на опасных тервалах скважины при подъеме и спуске

бурильной колонны, в ходе спускоподьем- ных операций в каждом цикле определяют усредненное значение веса бурильной колонны, в ходе подъема бурильной колонны из скважины в каждом i-м цикле вычисляют значения рациональной скорости подъема Vn.p.i и скорости подъема, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины, Vn.on.i, в ходе спуска бурильной колонны в скважину в каждом i-м цикле вычисляют значения рациональной скорости спуска Vc.p.i и скорости спуска, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины, Vc.on.i.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что в каждом i-м цикле подъема бурильной колонны из скважины на длину бурильной свечи в качестве оптимальной скорости подъема принимают наименьшее из значений рациональной скорости подъема, скорости подъема, допустимой по гидродинамическим условиям, и скорости подъема, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины:

Vn.onr.i МИН (Vn.p.i. Vn.rfl.i, Vn.on.i).

3.Способ по п.1,отличающийся тем, что в каждом i-м цикле спуска бурильной колонны в скважину на длину бурильной свечи в качестве оптимальной скорости принимают наименьшее из значений рациональной скорости спуска, скорости спуска, допустимой по гидродинамическим условиям, и скорости, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонных опасных интервалов скважины:

Vc.onr.i МИН (Vc.p.i, Vc.rfl.i, Vc.on.i).

4.Способ по п.1,отличающийся тем, что графики ограничений скорости на опасных интервалах скважины при подъеме и спуске бурильной колонны формируют в виде зависимостей скорости, допустимой по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины, от глубины скважины:

Vn.on. q(L)n Vc.on Срг(Ц.

5.Способ по п.4, отличающийся тем, что на начальном этапе строительства скважины графики ограничений скорости на опасных интервалах скважины при подъеме и спуске бурильной колонны задают в диапазоне L от 0 до Цжв.при в виде прямолинейных зависимостей типа Vn.on U (L) V n.MaKc и Vc.on. (L) VC .MBKC, где UKB. пр - проектная глубина скважины, м;

Vn-макс, Vc.MaKc - значения скорости

подъема и спуска соответственно, заведомо превышающие практически достижимые на данном буровом оборудовании максимальную скорость подъема Vn.MaKc и максимальную скорость спуска Vc.MaKc, м/с.

6. Способ по пп.4 и 5, отличающий- с я тем, что по мере углубления скважины и выявления в ней опасных интервалов скорость подъема бурильной колонны из скважины на них ограничивают, и график

ограничений скорости на опасных интервалах скважины при подъеме бурильной колонны дополняют новыми элементами и задают в виде зависимости:

20

Vn.on. Cp,(L)

Vn.MaKc, если LЈ LB.j, LH. Vn.onj, если L e L8.j, LH j,

где j - номер опасного интервала скважины при подъеме бурильной колонны, отсчитываемый от устья скважины к забою, j 1. 2

I: %

I - количество опасных интервалов скважины при подъеме бурильной колонны;

LH.J., LB.J - нижняя и верхняя границы j-ro

опасного интервала, м;

Vn.on.j - верхний предел скорости подъема при прохождении низом бурильной колонны j-ro опасного интервала, м/с

7. Способ по пп.4 и 5, отличаю щи йс я тем, что по мере углубления скважины и выявления в ней опасных интервалоз скорость спуска бурильной колонны в скважину на них ограничивают и график ограничений

скорости на опасных интервалах скважины при спуске бурильной колонны дополняют новыми элементами и задают в виде зависимости

45

Vc.on cpn (L) .

Vc.MaKc, если .k. U.

Vc.on.k, если .k. LH.

где k - номер опасного интервала скважины при спуске бурильной колонны, отсчитывав мый от устья скважины к забою, k 1. 2,...,К;

К - количество опасных интервалов скважины при спуске бурильной колонны;

l-H.k, LH.k - нижняя и верхняя границы k-ro опасного интервала, м;

Vc.on.k - верхний предел скорости спуска при прохождении низом бурильной колонны к-го опасного интервала, м/с.

8. Способ по пп.6 и 7, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что в общем случае в бурящейся

скважине количество и границы опасных интервалов при подъеме бурильной колонны не совпадают с количеством и границами опасных интервалов при спуске бурильной колонны.

9. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что грузоподъемную характеристику буровой лебедки с дизельным приводом задают для фактической оснастки талевой системы буровой установки в виде зависимостей скорости подъема талевого блока от веса бурильной колонны для двух значений частот вращения приводных двигателей - номинальной и минимальной допустимой:

Vn.l.HOM- еСЛИ Qll.HOM .HOM,

Vn.ll.HOM, еСЛИ 0||1ном. .HOM, ном 4 Vn.III.ном, еСЛИ QIV.HOM Q-Qlll.HOM,

VH.IV.HOM, если QCB .HOM; . Vn.v.noM, если

Vn.i.MHH, если QII.MMH .MHH; Vn.n.MHH, если Ош.мин Q Qii-мин;

мин | Vn.III.мин. еСЛИ QIV.MHH .Mi/iH, Vn.IV.MHH, если .MHH,

Vn.v.MHH, если О 6Q QCB;

Vn

и

Vn.

ГДе Vn.l.MHH, Vn.ll.HOM. Vn.III.НОМ, Vn.IV.HOM,

Vn.v-.ном скорости подъема талевого блока буровой установки соответственно на I, II, III, IV и V передаче коробки скоростей при номинальной частоте вращения приводных двигателей, м/с;

Vn.l.MMH, Vn.ll.MHH, Vn.III.МИН, Vn.IV.HOM,

УпЛ/. при минимально допустимой частоте вращения приводных двигателей, м/с;

Q - вес бурильной колонны, т;

QCB вес одной свечи УБТ, т;

QI.HOM, QIIHOM, QIII.HOM, QIV.HOM - максимальные грузоподъемности буровой лебедки на I, II, III, IV передаче коробки скоростей при номинальной частоте вращения приводных двигателей, т;

QI.MHH, Ои.мин, Ош.мин. QlV.MHH-ТОЖе при

минимально допустимой частоте вращения приводных двигателей, т.

10. Способ по п.1,отличающийся тем, что в каждом i-м цикле подъема или спуска бурильной колонны скорость, допустимую по условию безаварийного прохождения низом бурильной колонны опасных интервалов скважины, вычисляют в начале выполнения цикла по известному значению длины бурильной колонны LK.i по графику ограничений скорости на опасных интервалах скважины при подъеме бурильной колонны или графику ограничений скорости на опасных интервалах скважины при спуске бурильной колонны соответственно

Vn.on.i Vn.on (U.i) Ц, (Ц.О

и

или

Vc.on.i Vc.on (l-K.i) (.i).

11. Способ по п.1,отличающийся тем, что в ходе подъема бурильной колонны

из скважины к началу каждого i-ro цикла значение рациональной скорости подъема вычисляют по усредненному значению веса бурильной колонны в предыдущем (1-1)-м цикле подъема по заданной грузоподъемной характеристики буровой лебедки для номинальной частоты вращения приводных двигателей по выражению

Vn.l.HOM, если QH.HOM Qi-le QIHOM, Vn.ll.HOM, если QIII.HOM Qi-leQll.HOM,

Vn.p.HOM.i -Vn.lll.HOM, еСЛИ QlV.HOM Qi-leQ|||.HOM,

Vn.iv.HOM, если QCB Qi-i6Qiv Vn.v.HOM, если Qc

.HOM,

20 по заданной грузоподъемной характеристике буровой лебедки для минимально допустимой частоты вращения приводных двигателей по выражению

Vn.p.MHH.i -

VH.I.MHH, если Ом.мин 0|-1бО(мин:

Vn-Имин, если QIH.MI/IH .MHH; Vn.III.мин, еСЛ QIVMHH .MHH,

Vn.iv.MHH, если QIV.MHH. УП.УМИН, если Осв:

50

55

35

40

45

-,Л1/С,

по идеальной грузоподъемной характеристике буровой лебедки по выражению

v- 0.02-NЈ gT-C|

Уп.р.ид,-QT+Q.(

где Ng- суммарная мощность приводных двигателей буровой лебедки, приведенная к подъемному валу лебедки, кВт;

Чт КПД талевой системы;

От - вес подвижной части талевой системы, т;

Јт допустимый коэффициент перегрузки приводных двигателей, принимаемый равным 1,02, сравнивают величины рациональных скоростей Vn.p.HOM.i и Уп.р.мин. и в качестве рациональной скорости подъема i-й свечи по реальной грузоподъемной характеристике принимают большую из них:

Vn.p.peafl.i макс (Vn.p.HOM.i, Vn.p.Mi/iH.i)

сравнивают величины рациональных скоростей Vn.p.pea/i.i и Vn.p.nfl.i и окончательно в качестве скорости подъема i-й свечи принимают меньшую из них:

Vn.p.i МИН (Vn.p.pea/i.i, Vn.p.Hfl.i).

12. Способ пор.11, отл ича ющий- с я тем, что в первом цикле подъема (i 1) бурильной колонны из скважины на длину ведущей трубы (квадрата) в качестве рациональной скорости подъема принимают, вне зависимости от начального веса бурильной колонны Qo, скорость подъема талевого блока буровой установки на 1-й передаче коробки скоростей при минимально допустимой частоте вращения приводных двигателей

Vn.p.1 /п.р.реал.1 VH.I.MHH.

I, если Vnonr.i Vn.l.Hoij/i: Nom.i J И. если Vn.l.HOM Vn.orvr.i g Vn.ll.HOM,

III,если Vn.ll.HOM Vn.onr.UVn III.номIV,еСЛИ Vn.lll..onT..lV ном

14. Способ поп.1,отличающийся тем, что в ходе спуска бурильной колонны в13. Способ по пп.1, 2 и 9, о т л и ч а ю - скважину в каждом i-м цикле рациональную щийся тем, что входе подъема бурильной скорость спуска определяют по усредненколонны из скважины к начала 2, 31-го 10 ному значению веса бурильной колонны в

цикла определяют номер оптимальной пе- предыдущем (1+1)-м цикле спуска редачи коробки скоростей Noni.i путем срав-,,,

нения оптимальной скорости подъема 1-йVc.p.i 2,5-1,5 , , м/с,

свечи со скоростями подъема талевого бло-Фмакс

ка буровой установки на I, II, III и IV передачах 15 где CWc - максимальная .грузоподъем- коробки скоростей при номинальной час- ность буровой лебедки, т, причем Омакс тоте вращения приводных двигателей QI.HOM.

Таблица 1

I, если Vnonr.i Vn.l.Hoij/i: Nom.i J И. если Vn.l.HOM Vn.orvr.i g Vn.ll.HOM,

III,если Vn.ll.HOM Vn.onr.UVn III.номIV,еСЛИ Vn.lll..onT..lV ном

Продолжение табл.1

Продолжение табл,1

Таблица

M-6 t/ Л

X l/ if-4

;t

US Ob

Off

я

Off

DO/ v &

09CS9H

о ю со ю

CD Г-

Фиг. S

Тело

/

-с5 S

с /гГ1«)

Lcrf

J€

4

s

ii

xV t-lNi О о Ч- QQ У- f Г ч-f N4

J- NI

«Ci

Хз fr- Nj

r tr

о If) со in со

Г / 9 S

/V

02C99a

w

fe i

yuu

1

3 Ј & $ § $ $ t Ј

- -i4

, 4 Л i

ч 5ч к

ч Г1Г1ПГШЛ17 1

и-|ЦЦниМИМ| j r- F

$ и 5;

40 W 42 45 44 45 46 47

I

IN fc

I

L-49 i-50

i-5/

51

JMf

/ CZ. r-/.

смена дол.

& W

250 Л

5Д7-Г1

а «0 Я,

6eW$7

4y.tffV

Le.rfif

4

4

I

, t

jfr@j

-1 0 J

. 16

о ю со ю о

S

лип

S

Ml

и

V

5

чЈ

1

I--JbU

ULsf-ft

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1992 года SU1765350A1

Виницкий М.М
Рациональное управление спускоподъемными операциями
- М.: Недра, 1978
Авторское свидетельство СССР № 1488430, кл
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1
Способ определения допустимой скорости спуско - подъема бурильной колонны по гидродинамическим условиям 1988
  • Бражников Владимир Александрович
  • Заварзин Николай Иванович
  • Рахимов Акбарходжа Камилович
  • Сергеев Михаил Иванович
SU1696668A1
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1

SU 1 765 350 A1

Авторы

Бражников Владимир Александрович

Заварзин Николай Иванович

Рахимов Акбарходжа Камилович

Сергеев Михаил Иванович

Даты

1992-09-30Публикация

1989-04-18Подача