Файл: Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник.pdf

2. Пульт указывающих приборов, предназначенных для непре­ рывного измерения и контроля основных параметров режима буре­ ния. Пульт устанавливается на стене буровой вышки в удобном для

конца каната талевой оснастки, б — датчик давления ДДС-2, применяемый

наблюдения месте и посредством кабелей соединяется с датчи­ ками.

3. Пульт автоматических регистраторов, предназначенных для непрерывной записи параметров процесса бурения в функции вре­

мени. Этот пульт должен быть защищен от механических поврежде­ ний и посредством электрических кабелей соединяется с пультом указывающих приборов.

Контрольно-измерительная аппаратура ИРБ позволяет: 1) взве­ шивать буровой инструмент; 2) определять нагрузку на коронку; 3) контролировать крутящий момент; 4) определять количество подаваемой промывочной жидкости; 6) контролировать скорость вращения инструмента и скорость бурения.

Аппаратура ИРБ и ПКМ стоит дорого, а некоторые узлы аппара­ туры трудно поддаются ремонту. Кроме того, эта аппаратура постав­ ляется только совместно с буровыми станками и требует хорошей организации технического обслуживания. В связи с этцм СКБ МГ

СССР временно перешло на разработку и внедрение посистемной более простой аппаратуры, контролирующей один—два параметра режима бурения. Эту аппаратуру можно быстро монтировать на лю­ бом действующем буровом станке.

К таким приборам относится магнитоупругий компенсационный измеритель нагрузки МКН-1 для измерения веса снаряда, нагрузки на забой и на крюк при бурении с помощью рабочей штанги и подачи инструмента с барабана лебедки.

Основными узлами измерителя являются датчик осевой нагрузки ДН и показывающий и регистрирующий прибор ПРП1.

Датчик ДН монтируют либо в разрыве неподвижного конца тале­ вого каната (датчик растягивающих усилий ДНР), либо под рыча­ гом барабана, предназначенного для перепуска каната (датчик сжимающих усилий ДНС).

Конструкция датчиков ДНС и ДНР одинакова. Отличаются они лишь способом передачи усилия на чувствительный элемент: в дат­ чике ДНР растягивающее усилие преобразуется в усилие сжатия чувствительного элемента.

Работа датчика основана на физическом явлении — магнитоупру­ гом эффекте, заключающемся в изменении магнитных свойств ферро­ магнитных материалов под действием механических напряжений.

Кроме МКН-1 был разработан прибор МКН-2 для измерения осевой нагрузки на коронку при свободной (с барабана лебедки)

игидравлической подаче инструмента (рис. 145). МКН-2 показывает

изаписывает нагрузку на коронку, усилие на крюке и время бу­ рения:

В комплект прибора входят датчики давлений растягивающих усилий (пределы измерений в тс).

Для измерения и автоматического ограничения крутящего момента при бурении СКБ МГ создало прибор ОМ-40. Этот прибор применяется на станках с приводом от асинхронного двигателя.

§ 2. ПУТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

Процесс строительства скважин позволяет раздельно рассматри­ вать задачи автоматизации и механизации вспомогательных операций (в первую очередь операции спуско-подъема) и собственно про­ цесса бурения с точки зрения их технического решения.

Наиболее просто применить автоматические регуляторы, стабили­

Подача инструмента в 1 мин будет h — t (nl — и2), где t — шаг резьбы шпинделя.

Чем больше крутящий момент, тем меньше п1 и тем меньше ско­ рость подачи. При определенном предаварийном крутящем моменте п 1 будет меньше п2, поэтому автоматически начнется реверс буро­ вого инструмента. Это обычно бывает при начале прихвата колонко­ вого снаряда.

Описанная винтовая подача предназначена для неглубокого бу­ рения.

Буровая установка для глубоких скважин является сложным объектом для автоматизации процесса бурения. Большие осложне­ ния вносит быстровращающийся длинный буровой вал, который под­ вергается разнообразным нагрузкам и испытывает продольные, попе­

речные и крутильные колебания. Освоение забойных двигателей, особенно электробуров, должно облегчить решение проблемы авто­ матизации процесса бурения.

СКВ Министерства геологии СССР разработало схему частич­ ной автоматизации процесса бурения, в основу которой положен принцип стабилизации крутящего момента на шпинделе бурового станка с гидравлическим регулятором подачи. Принципиальная

тельного устройства типа ИРБ; 2) двух задатчиков; 3) двух усили­ телей исполнительного механизма; 4) двух исполнительных механиз­ мов для регулирования подачи и расхода промывочной жидкости.

С помощью задатчика в систему автоматического регулирования вводится величина параметра, стабилизацию которого она должна обеспечивать. В задатчике используется бесконтактный потенцио­ метр, применяемый в схемах измерения. С помощью ручки потенцио­ метр поворачивают на некоторый угол, пропорциональный величине задаваемого параметра (например, крутящего момента). В существу­ ющую гидравлическую схему включается автоматический дроссель последовательно с ручным. Сигнал от задатчика крутящего момента 16 поступает на усилитель механизма управления нагрузкой на забой. В зависимости от знака и разности значений заданного и из­ меренного крутящего момента, с учетом динамических свойств рас­ сматриваемой системы управления, усилитель механизма управле­ ния нагрузкой на забой воздействует на двигатель исполнительного механизма. Двигатель через редуктор и дроссельное устройство 22

. исполнительного механизма изменяет давления масла в цилиндрах подачи 7 бурового станка. При этом нагрузка на коронку изменяется до тех пор, пока значения измеренного и заданного моментов не сравняются.

В случае дальнейшего повышения крутящего момента автомати­ ческий дроссель закрывается, сброс масла прекращается, и поршни гидроцилиндров будут поднимать буровой инструмент.

Установка оснащена также системой автоматической стабили­ зации расхода промывочной жидкости, закачиваемой в скважину. Сигнал с электромагнитного датчика 10 расхода промывочной жид­ кости поступает во вторичный прибор 14. Последний подает сигнал в усилитель 19 механизма управления расходом промывочной жид­ кости. Сюда же поступает и сигнал из задатчика 17 расхода промы­ вочной жидкости. Если расход промывочной жидкости не соответ­ ствует заданному, то усилитель воздействует на исполнительный механизм управления расходом жидкости. Последний регулирует величину слива промывочной жидкости до тех пор, пока в скважину не будет поступать необходимое количество жидкости независимо от гидравлического сопротивления скважины.

Экспериментальная проверка автоматического регулирования процесса вращательного бурения при постоянном крутящем моменте показала ограниченные возможности такого управления. Более

целесообразно применить систему управления самонарастающего типа в зависимости от крутящего момента М кр, осевой нагрузки С и мгно­ венной механической скорости бурения ѵмех, которая в течение рейса снижается по мере затупления резцов коронки. Продолжается работа по дальнейшему усовершенствованию автоматизации подачи бурового инструмента.

Чем глубже скважина, тем менее точно можно контролировать параметры режима бурения с помощью приборов, расположенных на поверхности. Это прежде всего относится к осевой нагрузке на коронку и крутящему моменту.

Для повышения точности измерения параметров режима бурения проводят конструкторско-исследовательские работы по созданию забойных датчиков, надежного канала связи между породоразруша­ ющим инструментом и поверхностью, а также по разработке специ­ альной телевизионной системы.

§ 3. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ СТАНКОВ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

Современные станки колонкового бурения имеют многоскоростные коробки передач с ограниченным числом ступеней. Скорости изме­ няются в пределах от 60-/-100 до 800-/-1500 об/мин, поэтому интервал изменения скоростей сравнительно велик.

Поэтому при переходе с одной скорости вращения к другой возникают значительные динамические нагрузки, неблагоприятно отражающиеся на режущих элементах буровых коронок (особенно алмазных).

Для оптимизации процесса вращательного бурения более благо­ приятен привод с плавным изменением скорости вращения шпинделя станка и осевой нагрузки. В этом случае можно будет более быстро находить такое сочетание осевой нагрузки С и окружной скорости коронки w, при котором достигается наибольшие механические и рейсовые скорости бурения. Не менее важно плавно повышать С и w при приработке новых коронок, особенно алмазных, ибо при таком режиме значительно повышается проходка на коронку.

Наконец, привод, плавно повышающий скорость подъема с пони­ жением нагрузки, наиболее подходит для привода лебедки станка,

где іѴп — мощность привода; q — вес 1 м бурильных труб в усло­ виях бурения; L — длина бурильной колонны в м; ѵп — скорость подъема в м/с; ф — коэффициент сопротивления при подъеме.

С увеличением глубины скважины растет вес колонны qL и соот­ ветственно должна снижаться скорость подъема ѵа.

Из регулируемых приводов переменного тока в ближайшее время