Забойный аэродинамический датчик для телеметрической системы контроля осевой нагрузки на долото

• Автор: Алексеев, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Введение.

V Глава 1. Обзор современного состояния вопроса.

1.1. Основные особенности процесса бурения.

1.2. автоматизация процесса бурения1 I

1.3. Средства автоматизации подачи долота.

1.3.1. Особенности построения и требования, предъявляемые к

средствам автоматизации подачи долота.

1.4. Информационноизмерительные системы в бурении

1.4.1. Отечественные ИИС бурения

1.4.2. Зарубежные ИИС бурения.

1.5. Комплексы контроля параметров процесса бурения.

1.6. Средства контроля осевой нагрузки на долото в составе комплексов
контроля параметров бурения.г.
1.6.1. Основные приборы контроля осевой нагрузки на долото
1.6.2. Способы измерения веса бурового инструмента но деформации
V каната и определения осевой нагрузки на долото.
1.7. Основные выводы и постановка задачи
Выводы по главе 1.
Глава 2. Принципы проектирования систем телеметрии забойных
параметров. Выбор канала связи и элементной базы для системы телеметрии осевой нагрузки на долотоЗУ
2.1. Средства контроля осевой нагрузки на долото на забое скважины в
процессе буренияЗУ
2.1.1. Устройство ГИУОН автоконтроля осевой нагрузки на долото при электробуренииЗУ
2.1.2. Устройство контроля осевой нагрузки при турбинном и роторном бурении
м 2.1.3. Забойный индикатор осевой нагрузки ЗИН.
2.1.4. Сравнительный анализ рассмотренных устройств.
2.2. Некоторые сведения о проектировании забойной аппаратуры
2.3. Анализ каналов связи забойной аппаратуры с наземными системами.
2.4. Выбор канала связи для телеметрической системы контроля осевой нагрузки на долото
2.5. Элементная база для забойной измерительной аппаратуры
2.6. Анализ забойных датчиков осевой нагрузки на долото.
2.7. Элементная база забойного блока телеметрической системы
контроля осевой нагрузки на долото.
2.8. Сравнительный анализ элементов различных типов.

з
2.9. Реализация частотного способа представления информации об осевой нагрузке на долото с помощью струйных элементов, основанных на эффекте Коанда.
2.9.1. Чисто струйные генераторы
2.9.2. Струйномеханические генераторы
2.9.3. Формирователи импульсов
2.9.4. Аэродинамический генератор колебаний.
2 Выбор базового элемента для забойного преобразователя осевой нагрузки на долото.
Выводы по главе 2.
Глава 3. Конструкция и принцип действия забойного датчика осевой
нагрузки. Экспериментальное исследование макета датчика
3.1. Структурная схема и описание датчика осевой нагрузки на долого.
3.2. Выбор геометрических размеров для аэродинамического генератора колебаний датчика осевой нагрузки.
3.3. Экспериментальное исследование макета датчика осевой нагрузки на долото
3.4. Измерительная пружина датчика осевой нагрузки.
3.4.1. Расчет пружины для датчика осевой нагрузки.
3.4.2. Источника питания с реактором датчика осевой нагрузки
3.5. Основные выводы.
Выводы по главе
Глава 4. Математическая модель датчика осевой нагрузки. Анализ
погрешностей датчика осевой нагрузки. Методика расчета датчика осевой нагрузки
4.1. Построение математической модели датчика осевой нагрузки на долото.
4.2. Расчет датчика осевой нагрузки на долото I
4.3. Анализ соответствия экспериментальных и расчетных характеристик датчика осевой нагрузки на долото1
4.4. Анализ источников погрешностей датчика осевой нагрузки1
4.5. Методика расчета датчика осевой нагрузки и система автоматического регулирования осевой нагрузки на долото.
4.6. Алгоритм интерпретации показаний датчика осевой нагрузки.
Выводы по главе 4.
Заключение
Литература
Приложения
Введение


Известны несколько критериев, которые применяются в геологоразведочном бурении. Рассмотрим их с точки зрения возможности практического использования при автоматизации бурения. Важнейшим является критерий минимальной стоимости 1 м бурения, который определяется как наименьшая сумма всех затрат, приходящаяся на 1 м скважины. Реализация этого критерия на практике с помощью автоматических устройств связана с большими трудностями, так как отсутствуют зависимости вида С х, хр, хз а, а, аз,. С стоимость 1 м скважины х, х, з. Управляемыми факторами являются технологические параметры процесса бурения, такие как осевая нагрузка, частота вращения, количество и качество бурового раствора. Неуправляемые факторы это износ породоразрушающего инструмента, закрепление стенок скважины, борьба с осложнениями и т. Критерий максимальной механической скорости бурения и может быть достигнут регулированием параметров бурения осевой нагрузки Р, угловой скорости со , расхода промывочной жидкости или другого очистного агента. В общем виде можно записать и ТР, со ,,, д, где аргумент, отражающий физикомеханические свойства породы, д степень износа инструмента. Критерий максимальной производительности бурового станка определяется выражением П Т, где И число метров, пробуренных за время ТТпрТн, равное сумме производительного Тпр и непроизводительного Тн времени. Критерий минимального времени проходки скважины Ткритерий используется в случае, если цель бурения быстрая проходка скважины. Этот критерий может не совпадать с критерием минимальной стоимости 1 м бурения. Это связано с тем, что при быстрой проходке скважины за счет повышенного изнашивания дорогого породоразрушающего инструмента и оборудования возможно увеличение стоимости 1 м бурения. Для оценки оптимальности бурения могут быть предложены и другие показатели, характеризующие скорость бурения, затраты средств, материальных и энергетических ресурсов. Рассматривая возможность применения различных критериев оптимизации в автоматических системах управления процессом бурения, В. Г. Беликовым и М. М. Александровым было показано, что из них практически может быть использован только критерий максимальной механической скорости. Этот критерий обладает наглядностью, наиболее четко определяет цель управления процессом бурения. В отличие от других критериев, значение механической скорости может быть достаточно просто найдено путем измерения ее стандартными приборами. Этот же критерий выделяется А. З. Левицким в качестве цели управления процессом разрушения породы на забое см табл. При этом основными факторами управления по А. З. Левицкому являются нагрузка на долото, частота вращения, дифференциальное давление. Одним из основных технологических параметров бурения, используемых при расчете критерия максимальной механической скорости, является осевая нагрузка на долото. Механическая скорость бурения в значительной степени зависит от нагрузки на породоразрушающий инструмент. Уменьшение осевой нагрузки приводит к снижению скорости бурения, чрезмерное увеличение к искривлению ствола скважины, быстрому износу долота и даже поломке бурильных труб, вследствие чего возникает необходимость в частой смене бурового инструмента и, соответственно, в проведении дополнительных спускоподъемных операций, что ведет к увеличению времени строительства скважины. Все это негативно отражается на техникоэкономических показателях строительства скважины, поэтому поддержание оптимальной осевой нагрузки на долото имеет определяющее значение для быстрой, безаварийной проходки скважины. Средства автоматизации подачи долота. Регулировать подачу можно при постоянной нагрузке на долото, либо по скорости вращения вала турбобура с помощью забойных автоматов подачи долота в турбинном бурении. Общая схема регулирования подачи бурового инструмента с помощью наземных или забойных механизмов показана на рис. При растормаживании ленточного тормоза лебедки рукояткой 9, что делается бурильщиком вручную или автоматическим устройством, колонна под действием собственного веса опускается в скважину.