Спосіб керування процесом буріння

Спосіб керування процесом буріння, що включає дії на приводи подачі й обертання, який відрізняється тим, що попередньо виконують задания потужності руйнування породи, граничного обертового моменту на долоті, припустимих вібраційних коливань поставу, частоти обертання долота, лінійної швидкості переміщення долота, контролюють поточні значення цих параметрів, порівню коректують до досягнення заданих значень вібраційних коливань поставу - коректуванням задания потужності руйнування породи, граничного статичного моменту опору на долоті - дією на осьовий тиск, при цьому, якщо поточне значення потужності менше від заданого, виконують буріння з постійною частотою обертання долота і регулюванням тиску на нього для підтримки лінійної швидкості переміщення долота на заданому рівні, а при перевищенні поточним значенням потужності заданого значення - виконують буріння з постійним тиском на долото і регулюванням частоти обертання долота Винахід відноситься до автоматизації процесу обертального буріння вибухових свердловин, при якому виробляються керуючі дм на привода подачі й обертання долота Відомий спосіб керування обертального буріння (Регулирование и управление режимами бурения взрывных скважин / Н И Терехов, И С Аврамов, П Д Гаврилов, П Н Кунинин - Л Недра, 1986 г - 223 с , стр 60-61) з пошуком экстремума лінійної швидкості долота при ПОСТІЙНІЙ потужності Цей спосіб керування має істотний недолік, тому що максимум лінійної швидкості буріння спостерігається не у всіх гірських породах, а при його наявності відбувається інтенсивний знос озброєння й опор долота Відомий спосіб керування процесом буріння (прототип а с СРСР № 479866 Е21В45/00, Е21В41/00 від 25 08 69, опубл 25 11 75 Бюл № 29), заснований на визначенні поточного значення продуктивності буріння і СТІЙКОСТІ долота Для визначення оптимальних значень параметрів режиму буріння, СТІЙКІСТЬ долота визначають по добутку поточного поглиблення долота за один оберт на величину моторесурса долота Величина моторесурса долота визначається по сумарному числу його обертів до повного зносу на підставі стендових заводських ІСПИТІВ вибіркової партії доліт кожного типу Гірські породи, для яких застосовуються долота, характеризуються значним розкидом фізико-механічних властивостей, навіть при бурінні однієї вибухової свердловини Тому що оцінка моторесурса виробляється на підставі усереднених значень, то реальна СТІЙКІСТЬ долота істотно відрізняється від прогнозованої В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу керування процесом буріння, у якому, шляхом дії на технологічні параметри забезпечується можливість формування "жорстких" механічних характеристик при бурінні в "м'яких" і зруйнованих породах і формування "м'яких" механічних характеристик при бурінні "твердих" незруйнованих порід, за рахунок цього з'являться можливість автоматичного переходу від одного режиму роботи до іншого при буріння перемежованих по фізико-механічним властивостям гірських порід, що дозволить значно збільшити СТІЙКІСТЬ озброєння долота Поставлена задача вирішується тим що у відомому способу керування процесом буріння, що включає дм на привода подачі і обертання згідно з винаходом попередньо роблять завдання потужності руйнування породи, граничного обертового моменту на долоті, припустимих вібраційних коливань става, частоти обертання долота, лінійної швидкості переміщення долота, контролюють поточні значення цих параметрів, порівнюють з ВІДПОВІДНИМИ заданими, а при відхиленні коректують 00 ю (О 61548 керування, для підтримки більшої СТІЙКОСТІ озброєння долота, раціонально робити буріння при постійному тиску на долото і регулювати його частоту обертання Для поліпшення умов експлуатації долота в цьому режимі керування необхідно підтримувати постійну потужність руйнування породи, тобто при збільшенні моменту опору на долоті, його частота обертання повинна ВІДПОВІДНО зменшуватися При забурюванні долота по зруйнованим чи бурінні по "м'яким" (неенергоємним) породах потрібно невелика потужність руйнування При такому режимі буріння раціонально обмежувати частоту обертання долота на максимально заданому рівні і контролювати осьове зусилля на долото таким чином, щоб лінійна швидкість переміщення долота не перевершувала максимального заданого значення (ділянка 1-2-3 на механічній характеристиці) Зі збільшенням осьового тиску потужність, необхідна для руйнування породи, статичний момент на долоті пропорційно зростають При переході долота в незруйновані "тверді" породи, зростає споживана потужність приводом обертання, тобто буріння виробляється по енергоємних породах Продуктивність бурового верстата, при цьому, обмежується його енергооснащеністю Верстат переходить працювати на ділянку механічної характеристики 3-4 (фіг), на якому керування енергоресурсами верстата виробляється з підтримкою постійної потужності, необхідної для руйнування породи При такому режимі буріння збільБуріння "твердих" незруйнованих тріщинувашення МІЦНОСТІ буримої породи приводить до тих гірських порід робиться зі значними значеннязбільшення статичного моменту опору на долоті і ми пікових моментів опору на долоті Значення зменшення його частоти обертання Лінійна швидмоменту опору може перевершувати максимально кість переміщення долота буде не постійна і залеможливе значення обертового моменту привода жить від фізико-механічних властивостей буримої обертання, що приводить до "стопоріння" долота породи На ДІЛЯНЦІ механічної характеристики 3-4 на вибої Тому що момент опору пропорційний підтримується постійний осьовий тиск на долото осьовому тиску, то при перевищенні моменту опору в процесі буріння граничного заданого значенПерехід на ділянку механічної характеристики ня, необхідно зменшувати момент опору до припу4-5-6 відбувається при "стопорінні" долота в трістимого значення шляхом регулювання тиску на щинуватих породах, а також бурінні твердих порід долото Чим менше тиск на долото, тим менше при великих осьових тисках У цьому режимі робомомент опору ти виникають статичні моменти на долоті, що перевершують за значенням гранично можливий Якщо поточне значення потужності, необхідне момент приводної системи обертання При передля руйнування породи, менше заданої потужносвищенні статичного моменту припустимого знаті, то буріння виробляється по неенергоємних гірчення зменшується осьове зусилля на долото, що ських породах - зруйнованих чи "м'яким" У цьому приводить до зменшення статичного моменту і випадку буріння раціональне робити при ПОСТІЙНІЙ його стабілізації на припустимому постійному рівні ШВИДКОСТІ обертання долота і регулюванні тиску На ДІЛЯНЦІ механічній характеристиці 4-5-6 підтрина долото При такому режимі буріння необхідно мується постійним статичний момент обмежувати лінійну швидкість переміщення долота для усунення динамічних ударів долота при Усунення вібраційних коливань при бурінні допереході в породи з більшою МІЦНІСТЮ сягається шляхом зменшення заданої потужності руйнування Статичні характеристики для режиму При переході долота в більш "тверді" чи нероботи зі зменшеною потужністю руйнування, позруйновані породи, зростає потужність, необхідна казані на фіг, (ділянка 1-2-5-6) для руйнування гірської породи У цьому режимі до досягнення заданих значень вібраційних коливань става - коректуванням завдання потужності руйнування породи, граничного статичного моменту опору на долоті - діє на осьовий тиск, при цьому, якщо поточне значення потужності менше заданого, роблять буріння з постійною частотою обертання долота і регулюванням тиску на нього для підтримки лінійної швидкості переміщення долота на заданому рівні, а при перевищенні поточного значення потужності заданого значення роблять буріння з постійним тиском на долото і регулюванням частоти обертання долота На фіг приведена статична механічна характеристика, що реалізується на долоті при даному способі керування (со - частота обертання долота, Мс - момент опору на долоті) Спосіб керування реалізується таким чином У процесі буріння виникають вібраційні коливання бурового става які збуджують автоколивання електромеханічної системи і при збігу власних і змушених частот приводять до виникнення аварійних резонансних явищ у верстаті Зі збільшенням потужності, що йде на руйнування породи, зростає частота обертання става і його вібраційні коливання, при постійному моменті опору руйнуванню Тому обмеження вібраційних коливань ефективно робити шляхом дії на задану потужність руйнування при збільшенні вібраційних коливань з метою їхнього зменшення, потужність, що витрачається на руйнування породи, повинна зменшуватися 61548 Фіг. Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119