Устройство для определения стоимости метра проходки при бурении скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B44/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОИМОСТИ МЕТРА ПРОХОДКИ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН

1

Изобретение относится к контролю и управлению процессом бурения скважин алмазными коронками и предназначено .для определения минимума стой- мости метра проходки скважины с целью подъема коронки на поверхность.

Известно устройство, предназначенное для получения сигналов, пропорциональных как текущей, так и ожи- , даемой стоимости метра проходки сква- жины при алмазном бурении. С целью получения сигнала, пропорционгльного текущей стоимости метра проходю скцажины, устройство содержит датчик общего текущего времени, блок вычис- 15 Ленин стоимости проходки, сумматор общей проходки на коронку,датчик перемещения колонны с реле, .адатчик стоимости часа работы буровой установки, эадатчик стоимости корон- 20 ки и регистри)рую1дий прибор l.

Однако устройство не обеспечивает реально получение сигнала, пропорционального текущей стоимости проходки при алмазком бурении скважин.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, обеспечивающее, с попощью первичных датчиков и средств вычислительной техники получение сигнала, пропорционального текущей 30

стоимости метра проходки скважины и определение момента времени подъема долота на поверхность. Устройство содержит комплект средств,, преобразующих входные величины в пропорциональные уровни напряжений, включгиощий преобразователь-накопитель текущего времени бурения в рейсе, задатчик времени спуско-подъемных и вспомогательных операций, задатчик стоимости часа эксплуатации буровой установки, задатчик с оимости породоразрушающего инструмента (долота, алмазной коронки) и накопитель-преобразователь текущей проходки на породоразрушающий инструмент, блок вычисления стоимости метра проходки, состоящий из сумматора общего времени рейса породоразрушающего инструмента, множительного звена, сумматора текущей стоимости эксплуатации буровой установки и породоразрушакщего инструмента и делительного звена, регистрирую щий .

Известное устройство функционирует в соответствии с алгоритмом

A(tGn4 t) 4-d, .

q ,(,)

где q - текущая стоимость метра.проходки скважины, руб/м; А - стоимость часа эксплуатации буровой установки, руб/ч; tj. - время, затрачивае « е на спуске- подъемные и вспомогательные операции, отнесенное к одному рейсу, ч; t - текущее время бурения в рейсе, ч; d - стоимость породоразрушающего инструмента, руб; h - текущая проходка на породоразрушающий инструмент в рей се, м. Текущее значение q записывается н диаграммной бумаге регистрирующего прибора. При достижении q min принимается решение о замене породоразрушающего инструмента 2, Однако известное устройство не может быть использовано при бурении скважин алмазными коронками, так как алмазная коронка используется в течение нескольких рейсов бурового снаряда. Поэтому в каждом рейсе рас.ходуется только некоторая часть ее- стоимости от полной. Вследствии этог алгоритм (1) и, следовательно, устройство не в состоянии обеспечить получение сигнала, пропорц.ионального фактической текущей стоимости метра проходки скважины при алмазном буре нии, и дать оценку времени, при кото ром стоимость метра проходки сквгокины достигает минимума и принимается ре шение о подъеме-породоразрушающего инструмента. . . . Цель изобретения - повышение точ ности определения стоимости метра проходки при бурении скважин алмазной коронкой. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено задатч ком допустимого износа алмазной коронкй по высоте матрицы, вторым бло деления, задатчиком скорости износа алмазной коронки по высоте матрицы и двумя блоками умножения, причем задатчик допустимого износа алмазно коронки по высоте матрицы соединен одним из входов второго блока дел ния, второй вход которого соединен выходом задатчика стоимости породоразрушающего инструмента, а выход второго блока деления соединен с од ним из входов первого блока умножения, второй вход которого соединен с задатчиком скорости износа алмазной ,коронки по высоте матрицы, а вы ход его соединен с одним из входов блока умножения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя-накопителя текущего времени бурения в рейсе, при этом выход второго блока умножения соеди иен с сумматором текущей стоимости эксплуатации буровой установки и по родоразрушающего инструмента (алмазной коронки), а регистратор свя.зан с первым блоком деления. Предлагаемое устройство позволяет существлять автоматическое вычисение стоимости метра проходки скваины в соответствии с алгоритмом A()-Ct р где С - стоимость часа работы алмазной коронки на забое, руб/ч. Стоимость часа работы алмазной коронки может быть определена из выражения . 5(Рии )d Mc.g(l By)d где l - скорость износа алмазной коронки по высоте матрицы, мм/Ч} допустимый износ алмазной коронки по высоте матрицы, мм; S и 3 - эмпирические коэффициенты; Р и ш - осевая нагрузка и частота вращения бурового снаряда, , кН и с соответственно; -скорость износа алмазной коронки по высоте матрицы, соответствующая базовому режиму бурения, мм/ч; -относительное изменение произведения режимных параметров, равное (РШ -(Ifco)d)/ /(Р(«)0; -базовое значение режимных параметров, . Из выражения (2) следует, что для вычисления С необходимо знать скорость износа коронки мс. Оценка мс(РСу) может быть получена на основании ранее пробуренных скважин для различных пластов горных пород. Если зависимость мс(РсМ) неизвестна, то для заданных режимов бурения значение Мс может быть оценено на основании измерений, выполненных в начале и конце предшествукяцих рейсов, по формуле . a.M/t, где лм. ,- абсолютный износ алмазной коронки по высоте матрицы за время t, мм. На чертеже изображена блок-схема устройства для определения стоимости метра проходки при алмазном бурении скважин. Устройство, представляющее собой электронный аналоговый прибор, содержит сумматор 1 общего времени рейса породоразрушающего инструмента (алмазной коронки), блок 2 умножения, сумматор 3 текущей стоимости эксплуатации буровой установки ,и породоразрушающего инструмента, блоки 4 и 5 деления, два блока 6 и 7 умножения, задатчик 8 скорости износа алмазной коронки по высоте матрицы и задатчик 9 допустимого износа алмазной корой по высоте матрицы, преобразовательнакопитель 10 текущего времени буре ния в рейсе, задатчик 11 времени спуско-подъемных и вспомогательных операций, задатчик 12 стоимости одного часа эксплуатации буробой уста новки, задатчик 13 стоимости породо разрушающего инструмента, накопител преобразователь 14 текущей проходки на породоразрушаюций инструмент и регистратор 15. Для получения сигнала, характеризующего стоимость работы алмазной коронки на забое, задатчиком 8 скорости износа алмазной коронки по вы соте матрицы устанавливается напряжение, пропорциональное скорости из носа коронки, которое подается на один из входов блока 6 умножения, Задатчиками 13 и 9 устанавливаются постоянные напряжения, пропорционал ные стоимости алмазной коронки и ве личине допустимого износа алмазной коронки по высоте матрицы, которые подаются на входы делимое и дели тель блока 5 деления. С выхода последнего снимается напряжение, пропорциональное отношению стоимости алмазной коронки к ее допустимому износу по высоте матрицы, которое подается на второй вход множительного звена б. С выхода множительного звена снимается напряжение, пропорциональное стоимости часа работы алмазной коронки на забое, которое подается на один из входов блока 7 умножения, второй вход кото рого соединен с выходом преобразователя-накопителя 10 текущего времени бурения в рейсе, а на выходе его устанавливается напряжение, про порциональное текущей стоимости par боты алмазной коронки на забое, которое поступает на сумматор 3 текущей стоимости эксплуатации бурово установки и породоразрушающего инст румента (алмазной коронки). Устройство работает следующим образом. После извлечения коронки на поверхность замеряется ее физический износ по высоте матрицы за время рей са и рассчитывается скорость износа Величина скорости износа и допустимей износ коронки устанавливаются задатчиками 8 и 9, в результате чег на выходе блока 6 умножения появляется «сигнал, пропорциональный сто имости одного часа работы алмазной коронки. До начала бурения сигнал н выходе блока 7 умножения равен нулю При бурении временной сигнал с выхо да преобразователя 10 подается на вход блока 7 умножения, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный текущей стоимости работы алмазной коронки на забое, поступающий в блок вычисления стоимости.Так как коронка изнашивается, то на выходе регистратора 15 отображается кривая стоимости метра проходки, соответствующая ее физическому использованию, и при достижении минимума стоимости буровик определяет время подъема коронки на поверхность. Формула изобретения Устройство для определения стои,мости метра проходки при бурении скважин, содержащее преобразовательнакопитель текущего времени бурения в в рейсе, задатчик времени спускоподъемных и вспомогательных операций, задатчик стоимости часа эксплуатации буровой установки, задатчик стоимости породоразрушающего инструмента и накопитель-преобразователь текущей проходки на породоразрушающий инструмент, сумматор общего времени рейса породоразрушающего инструмента, блок умножения, сумматор текущей стоимости эксплуатации буровой установки и породоразрушающего инструмента,блок деления и регистратор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения стоимости метра проходки при бурении скважин алмазной коронкой, оно снабжено задатчиком допустимого износа алмазной коронки по высоте матрицы, вторым блоком деления., задатчиком скорости износа алмазной коронки по высоте матрицы и двумя блоками умножения,причем задатчик допустимого износа алмазной коронки по высоте матрицы соединен с одним из входов второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом задатчика стоимости породоразрушающего инструмента, а выход второго блока деления соединен с одним из входов первого блока умножения,, второй вход которого соединен с задатчиком скорости износа гшмазной коронки по высоте матрицы, а выход его соединен с одним из входов второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя-накопителя текущего времени бурения в рейсе, при этом выход второго блока умножения соединен с сумматором текущей стоимости эксплуатации буровой установки и породоразрушающего инструмента, а регистратор связан с первым блоком деления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 571586, ,кл. Е 21 В 44/00, 1974. 2.Патент США 3660649,кл.235-193, опублик. 1972 (прототип).