Устройство для определения рациональных режимов бурения и каротажа скважин по буримости горных пород Советский патент 1982 года по МПК E21B47/00 E21C39/00 

(54) УСТТОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ БУРЕНИЯ И КАЮТАЖА СКВАЖИН ПО БУРИМОСТИ ГОРНЫХ ПОЮД

Изобретение относится к шарошечному бурению взрывных скважин на карьерах, в чнсгл кости к устройствам автоматического отбора информации о параметрах бурения. Известно устройство гхля каротажа скважин по буримости, которое производит запись механической скорости бурения в функции глубины скважины 2. Однако показания зтого устройства в значительной степени определяются параметрами режима бурения. Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения рационал ных режимов бурения, которое содержиг бло селективных сумматоров, блок выбора максимального уровня сигнала и переключатель, причем выходы узла контроля и учета параметров работы бурового станка связаны с вхо дами блока селективных сумматоров и через переключатель с входами блока выбора максимального уровня сигнала, выходы которого подключены к входам блока селекгивных суМ маторов 3. Недостатком известного устройства является невозможность его примен ения для пород перемещающейся крепости, поскольку сочетания скорости бурения V, осевой натрузки Р и частоты вращения W, фиксируемые в блоке селективных сумматоров, зависят не только от параметров режима бурения, но и от прочностных свойств разбуриваемых пород. Целью изобретения является повышение точности определения рациональных режимов бурения в породах перемещающейся крепости, а также повышение точности каротажа скважин по буримости горных пород. Указанная цель достигается тем, чго устройство для определения рациональных режимов бурения и карогажа скважин по буримости горных пород, содержащее станцию учета и контроля параметров бурения, соединенную через блок выбора максимального уровня сигналов с блоком селективного сумматора, дополнительно снабжено двумя блоками выбора максимального уровня сигналов, распознающими матрицами и элементами запрета, причем станции контроля и учета параметров 3 буре ИИ я соединены с входами блока селективных сумматоров, а через пйследовательно вклю ценные блоки выбора максимального уровня сигналов, распознающие матрицы и элементы запрета, выходы станции учета и контроля сое динены с другими входами блока селективн| 1х сумматоров. Распознающая матрица состоит из набора трехвходовых элементов И и ИЛИ, причем вЫ ход каждого элемента ИЛИ соединен, с входо одного из элементов И, выходы которых соед нены с входами элемен-та ИЛИ. На фиг. 1 представлена функционально- Структурная схема устройства; на фиг. 2 - . функциональная схема распознающей матрицы; I на фиг; 3 - пример распознавания двух классов разбуриваемых пород. Устройство содержит станцию 1 учета и контроля параметров бурения . три блока 2выбора Максимального уровня сигнала, выходы которых распределены между входами pjcпознающих матриц 5-7 таким образом, чтобы в каждой матрице имелись все возможные сочетания Р и W, а выходы блока 4 распределяются по результатам опытного бурения, на этапе которого определяются все возможные сочетания Р, W и V для каждой разбуриваемой породы. Выходы распознающих матриц через элементы 8-10 запрета поступаю на входы элементов И блока 11 селективных сумматоров, количество групп которого определяется количеством распознаваемых горных пород. Распознающая матрица содержит набор п j(|( трехвходовых элементов И, где п и k - количество уровней квантования частоты вращения и осевой нагрузки соответсвенно, а также П5 входовых элементов ИЛИ. Вторые входы элементов И селективных сумматоров соединены с выходами станции учета и контроля параметров бурения. Вход каждого трехвходового элемента И каясдой матрицы, предназначенный для введения информации о -скорости бурения, соединен с выходом блока 4 (фиг. 1) через 2-входовой элемент И.ПИ, где 2 - количество уровней квантования скорости бурения, приходящихся на сочетание Р, W. Работает устройство с предварительно , обученными распознающими матрицами сле дующим образом. Обучение производится на основании опытного бурения небольщого объема горных пород с различными свойствами на различных сочетаниях Р, W. При опытном бурении на станции 1 фиксируются параметры режима бурения Р и W, а также скорость бурения V. Затем, в соответствии с полученными результатами, выходы блоков 2-4 распределяют I между входами распознающих матриц таким образом, чтобы сочетания Р, W, V, свойственные одной горной породе, имели место только в одной распознающей матрице. При бурении горной породы с неизменными прочностными свойствами на постоянном режиме у элементов И, находящихся на пересечении определенных строки и столбца каждой распознающей матрицы, заполнены два входа (на каждом из них присутствует сигнал 1). Третий же вход будет заполнен только у одного элемента в одной матрице, так как одному и тому же сочетанию Р, W в разных матрицах соответствуют различные значения скорости бурения V. Выходной сигнал этого сигнала через входовой элемент ИЛИ данной матрицы появляется на ее выходе. Этот выходной сигнал, пройдя через элемент запрета, соответствующий данной матрице, дает разрешение на включение одной группы селективных сумматоров, регистрирующей итоговые и средние значения параметров бурения для данного класса горных пород. При изменении параметров режима бурения установится новое сочетание Р, W. Теперь по два входа будет заполнено у других элементов И, находящихся на пересечении новых строки и столбца в каждой распознающей матрице. Однако , если свойства буримой породы не изменились, сигнал останется на выходе той же самой матрицы. При бурений другой породы на прежних или изменившихся режимах бурения, сигнал появится на выходе другой матрицы, так как только в ней имеется элемент И, у которого все три входа будут заполнены при данном сочетании Р, W, V. Выходной сигнал этой матрицы, пройдя через соответствующий элемент запрета, дает разрещение на включение другой группы селективных сумматоров, соответствующей новой буримой породе. При переходе из одной породы в другую возникают зоны пересечения подобластей, соответствующих различным горным породам (защтрихованы на фиг. 3), где возможно появление сигнала одновременно на выходах двух матриц. Для предотвращения этого в устройстве предусмотрены элементы запрета. Использование изобретения позволит получить экономический эффект 36 тыс. руб. в год. Формула изобретения 1. Устройство для определения рациональных режимов бурения и каротажа скважин по буримости ropHbix пород, содержащее станцию учета и контроля параметров бурения, соединенную через блок выбора максимального уро няй . сигналов с блоком селективного сумматора, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности определения режимов бурения и каротажа скважин в перемещающихся по крепости породах, оно дополнительно снабжено двумя блоками выбора максимального уровня сигналов, распознающи ми матрицами и элементами запрета, причем выходы станпии учета и контроля параметров бурения соединены с входами блока селективных сумматоров, а через последовател но включенные блоки выбора максималь1ного уровня сигналов, распознающие матрицы и злементы запрета, выходы станции учета и контроля соединены с другими входами селек тивных сумматоров. 86 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, vro, с целью исключения влияния параметров режимов бурения на казатель буримости горных пород, распознающая матрица состоит иэ набора трехвходовых элементов И и ИЛИ, причем выход каждого элемента ИЛИ соединен с входом одного из . элементов И, выходы которых соединены с. входами элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во вниманне при экспертизе 1.Куликовский Л. Д., Ушмаев В. И, Информационно-измерительные системы для управления процессом бурения. М., Недра, 1972, с. 24. 2.Фингерит М. А. Рациональная эксплуатация щарошечных долот. М., Hejyjg, 1965. 3.Авторское свидетельство СССР N 501142, кл. Е 21 В 19/08, 1976.

aHv

4НЧ

UHP

cr,

H

Sn:

L

НЯММ

jL (jj

kHp

::анр

ifrp

«ar too

фиг.1

Фиг.2