Устройство для регулирования режима бурения скважин Советский патент 1977 года по МПК E21B45/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РКГУЛИРОВАНИЯ РЕ):ИМА БУРЕНИЯ

индикации частоты вращения вала,крутящего момента на валу и осевого усиЛИЯ на долото соответственно, регулируемые блоки 9 и 10 смещения, блоки 11 и 12 перемножения, блок 13 сравнения с нуль-индикатором 14 и клеммы 15. Блоки смещения включены между выходом блока измерения частоты вращения и входами блоков перемножения, причем выходы блоков измерения частоты вращения 1 и крутящего момента 2 через блоки перемножения 11 м 12 к блок сравнения 13 подключены к нуль-индикатору 14. На чертеже, кроме того, показаны кривые зависимостей 16, 17, 18 и 19.

Работает устройство следующим образом.

Напряжение,пропорциональное величине крутящего момента, подают на входы блоков перемножения 11 и 12, на вторые входы которых через блоки смещения подают вместе с регулируемыми уставками напряжение , пропорциональное частоте вращения вала турбобура. С выходов блоков 11 и 12 напряжение подается на блок 13 сравнени с нуль-индикатором 14, а оттуда-на клеммы 15 подключения автомата подачи долота.

При нулевых значениях уставок на блоках 9 и 10 смещения, на выходах блоков 11 и 12 перемножения псзлучаются напряжения, пропорциональные текущему значению мощности турбобура. При изменении осевой нагрузки от нуля до максимума значения этого напряжения лежит на параболе мощности турбобура.

С целью получения на выходе устроства знакопеременной кривой, меняюще знак в выбранной рабочей точке турбобура, на характеристике (к зивая 16 Р (М, N ), где Р - мощность турбобура, М-значение крутящего момента, N - частота вращения вала турбобура, к сомножителям, пропорциональным частоте вращения вала турбобура, в блоках 9 и 10 смещения прибавляются постоянные уставки разного знака, чт сдвигает в разные стороны аппаратурные характеристики, (кривая 17) Р f (М,N ) и Р f (М, N ) (кривая 18) на выходах блоков 11 и 12 перемножения.Их разность,полученная на выходе блока 13 сравнения, дает знакопеременную кривую 19, изменяющую знак в выбранной рабочей точке турбобура .

Нуль-индикатор 14 устройства позволяет бурильщику поддерживать осевую нагрузку, соответствующую оптимальному режиму, и показывает, в какую сторону следует изменить осевую нагрузку при отклонении режима бурен от оптимального.

При автоматической подаче долота выходное напряжение устройства подается на автомат подачи долота и управляет его работой.

Наличие на выходе устройства знакопеременной кривой 19,где нуль соответствует оптимальному режиму, исключает повторный поиск оптимальной осевой нагрузки, а наличие регулируемых установок позволяет установить оптимальный режим работы турбины, i

Предлагаемое устройство позволяет оптимизировать процесс бурения на основе информации, полученной от забойных первичных преобразователей, что намного повышает точность измерения параметров бурения по сравнению с наземными первичными преобразователями, используемыми в известных устройствах, а также позволяет работать без ограничения глубины в скважинах с любой геометрией трассы.

Аналоговая вычислительная схема устройства непрерывно вычисляет значение мощности, развиваемой турбобуром, и в случае отклонения ее от максимального или наперед заданного значения на характеристике Р f.(K,Jf вырабатывает сигнал, знак и амплитуда; которого показывает, как нужно изменить осевую нагрузку для получения оптимального режима. При этом значительно повышается точность оптимизации по сравнению с известным устройством, работающим по принципу определения механической скорости и поиска оптимальной осевой нагрузки, а также исключаются дополнительные затраты времени на поиск оптимального значения осевой нагрузки.

При изменении условий бурения (изменения породы, параметров прокачки, состояния долота), устройство практически мгновенно вырабатывает сигнал, знак и амплитуда которого указывают, как нужно изменить осевую нагрузку для получения оптимального режима.

Быстродействие предлагаемого устройства позволяет создать сравнительно более устойчивую систему автоматического регулирования не зависящую от скорости бурения.

Формула изобретения

Устройство для регулирования режима бурения скважин, содержащее блоки измерения осевого усилия, частоты вращения и крутящего моМента на валу турбобура, преобразователь-усилитель мощности с блоками перемножения и с .регистрирующим прибором и нуль-индикатор, отличающееся тем,что с целью приведения осевого усилия в

соответствии с заданным режимом турбобура, между выходом блока измерения частоты вращения и входа ш блоков перемножения включены регулируемые блоки смещения, причем выходы блоков измерения частоты вращения и крутящего момента через блоки перемножения и блок сравнения подключены к нуль-инди катору.

-Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство №248591, кл. Е 21 в 41/00, 1968.

2. Демин Е.А., Кириченко Б.В., Устрюйство для определения и поддержания максимальной скорости при турбинном способе бурения, Tj-зуды Куйбышевского НИШШ, вып.4 1,1969,

Ф(г1

1Э

(