Система оперативного контроля процесса бурения скважин

(51) 05 15/00 (2006.01) 06 10/00 (2012.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ предложенная система позволяет контролировать расход и давление бурового раствора. Технический результат повышение функциональности системы. Технический результат достигается системой оперативного контроля процесса бурения скважин,содержащей датчики потребления тока электродвигателя бурового станка,которые соединены с аналого-цифровыми преобразователями, связанными с контроллерами,выход которых подключен к радиостанциям, каждая из которых связана с базовой станцией. При этом каждый контроллер состоит из микроконтроллера,запоминающего устройства, кварцевого резонатора,вспомогательных -цепей, светодиодов и модема,размещенных на одной печатной плате. Согласно полезной модели система дополнительно содержит датчики потребления тока электродвигателя бурового насоса, датчики веса бурильной колонны,датчики расхода бурового раствора и датчики давления в магистрали подачи бурового раствора,подключенные к каждому контроллеру.(72) Кожахметов Серик Касымович Койлубаев Эркин Сабыралиевич Оралбеков Марат Тилекович Мамытбеков Галымжан Куламкадырович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий(74) Никитина Ирина Ильинична Имансаева Айжан Мейрхановна(54) СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ СКВАЖИН(57) Полезная модель относится к автоматизированным системам управления буровыми процессами, в частности к системам оперативного контроля процесса бурения скважин. В основу полезной модели положена задача создания системы оперативного контроля процесса бурения скважин, обладающей расширенными функциональными свойствами, позволяющими контролировать дополнительные параметры работы бурового насоса и бурильной колонны, также Полезная модель относится к автоматизированным системам управления буровыми процессами, в частности к системам оперативного контроля процесса бурения скважин. Известна система для оперативного контроля процесса бурения скважин ( 592 , бюл. 10 от 15.10.2010), содержащая датчики, которые соединены с аналого-цифровыми преобразователями, связанными с контроллерами,выход которых подключен к радиостанциям, каждая из которых связана с базовой станцией, при этом каждый контроллер состоит из микроконтроллера,запоминающего устройства, кварцевого резонатора,вспомогательных -цепей, светодиодов и модема,размещенных на одной печатной плате. Недостатком известной системы являются ограниченные функциональные возможности,заключающиеся в фиксировании в процессе бурения скважин только параметра потребления электроэнергии буровым станком. В основу полезной модели положена задача создания системы оперативного контроля процесса бурения скважин, обладающей расширенными функциональными возможностями, позволяющими контролировать дополнительные параметры работы бурового насоса и бурильной колонны, также предложенная система позволяет контролировать расход и давление бурового раствора. Технический результат повышение функциональности системы. Технический результат достигается системой оперативного контроля процесса бурения скважин,содержащей датчики потребления тока электродвигателя бурового станка,которые соединены с аналого-цифровыми преобразователями, связанными с контроллерами,выход которых подключен к радиостанциям, каждая из которых связана с базовой станцией. При этом каждый контроллер состоит из микроконтроллера,запоминающего устройства, кварцевого резонатора,вспомогательных -цепей, светодиодов и модема,размещенных на одной печатной плате. Согласно полезной модели система дополнительно содержит датчики потребления тока электродвигателя бурового насоса, датчики веса бурильной колонны,датчики расхода бурового раствора и датчики давления в магистрали подачи бурового раствора,подключенные к каждому контроллеру. На фиг.1 представлена общая структурная схема системы оперативного контроля процесса бурения,на фиг.2 - суточный отчет о работе буровой установки. На каждой буровой установке(Фиг.1) установлены аналоговые датчики 1, к которым относятся датчики потребления тока электродвигателя бурового станка и датчики потребления тока электродвигателя бурового насоса, цифровые датчики 2, к которым относятся датчики веса бурильной колонны, датчики расхода бурового раствора и датчики давления в магистрали подачи бурового раствора. Выходы датчиков через проводные соединения связаны с контроллером 3. Контроллер 3 содержит микроконтроллер МК 51 2(КМ 1816 ВЕ 51) 4 и модем 5 (-модем 604) . Все электронные элементы микроконтроллера 4 и модема 5 размещены на одной печатной плате. В качестве радиостанции 6 использована радиостанция СМ-140, производства фирмы Моторола. Контроллер посредством радиостанции 6 соединен с базовой станцией - сервером системы 7,расположенном на диспетчерском пункте. На верхнем уровне модем базовой станции подключается к порту - 232 компьютера. Система работает следующим образом. Датчики 1 и 2 на буровых установках 1, 2,3 (Фиг.1) осуществляют непрерывный сбор измерений потребленной активной электроэнергии двигателями бурового станка и бурового насоса,веса бурильной колонны, расхода и давления в магистрали подачи бурового раствора с интервалом 1 мин. Количество буровых установок может достигать нескольких десятков. Контроллер системы 3 предназначен для сбора измерений с датчиков системы и их передачи на диспетчерский пункт экспедиции в виде пакета данных за 15 минутных интервалы. Функции, реализуемые микроконтроллером 4 в схеме контроллера- обработка информации, поступающей от датчиков системы 1 и 2 обеспечение управления шинами,осуществляющими связь между микроконтроллером, таймером реального времени и памятью- управление выводом информации на модем 5- осуществление связи с модемом 5 через интерфейс -232. При отключении напряжения питания,микроконтроллер 4 осуществляет запись накопленных в ОЗУ измеренных и рассчитанных данных в энергонезависимую память . Модем подключается к микроконтроллеру через последовательный порт -232 и преобразует его сигналы в интерфейс протокола .23 для подключения к радиостанции 6. Радиостанция 6 передает информацию на сервер 7 системы, где осуществляется- запрос и сбор данных с буровых установок с настраиваемым периодом опроса формирование балансов потребления электроэнергии по буровым установкам- формирование базы данных измерений параметров работы буровой установки- синхронизация времени системы в целом- проведение анализа режимов работы буровых станков с целью их оптимизации и управления работы буровых бригад. На фиг.2 представлена диаграмма работы буровой установки в течении суток. На диаграмму выводится информация о режимах работы бурового станка и бурового насоса, весе бурильной колонны(Фиг.2 б), расходе (Фиг.2 а) и давлении бурового раствора при бурении скважин. По графику потребления электроэнергии буровым станком(Фиг.2 в) и буровым насосом можно судить об операциях, осуществляемых буровым агрегатом бурение, спускоподъемные операции, промывка и простои. Измерения веса бурильной колоны позволяют контролировать и вычислять значения нагрузки на породоразрушающий инструмент(долото). По значениям, фиксируемым датчиком расхода бурового раствора и датчиком давления в магистрали бурового раствора, можно судить о том,как происходит бурение, достаточное ли количество раствора поступает в скважину. Своевременные и достоверные данные о работе буровой установки позволяют принять меры по равномерной круглосуточной е загрузке. Предлагаемая система позволяет оперативно реагировать на внештатные ситуации на скважинах,сократить непроизводительные потери на буровых,снизить время простоя технологического оборудования. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Система оперативного контроля процесса бурения скважин, содержащая датчики потребления тока электродвигателя бурового станка, которые соединены с аналого-цифровыми преобразователями, связанными с контроллерами,выход которых подключен к радиостанциям, каждая из которых связана с базовой станцией, при этом каждый контроллер состоит из микроконтроллера,запоминающего устройства, кварцевого резонатора,вспомогательных-цепей, светодиодов и модема,размещенных на одной печатной плате,отличающаяся тем, что система дополнительно содержит датчики потребления тока электродвигателя бурового насоса, датчики веса бурильной колонны, датчики расхода бурового раствора и датчики давления в магистрали подачи бурового раствора, подключенные к каждому контроллеру.