Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки

Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ПО УГЛУ ПОВОРОТА БАРАБАНА ЛЕБЕДКИ, содержащее датчик углового перемещения барабана лебедки, блок памяти угла поворота барабана лебедки, блок определения момента перехода навпвки талевого канала со слоя на слой, первый ключ, второй ключ, делитель и счетчик перемещения, причем выход датчика углового перемещения барабана лебедки соединен с входом первого ключа и через делитель с входом счетчика перемещения, а выход блока определения момента перехода навивки талевого каната со слоя на слей связан с управлякидим входом второго ключа, отличающееся тем, что, с целью повьпвения точности измерения, оно снабжено блоком моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки, блоком сравнения, блоком выбора коэффициентов деления и блоком задания эталонного перемещения бурильного инструмента, причем входы блока моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки связаны с выходами ключей, первый выход этого блока связан с одним из входов блока (Л сравнения,второй выход через блок выбора коэффициентов деления связан с управлякшщм входом делителя, выход блока памяти угла поворота барабана лебедки соединен с входом второго ключа и вторым входом блока сравнения, выход которого связан с управляюпщм входом блока выбора коэффициентов деьо ления, а выход блока задания эталонно со го перемещения бурильного инструмента связан с управляющим входом первого .ключа.

09) (11) СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

2907 А

ЗШ Е 21 В 45/00. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ Н305РЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3564184/22-03 (22) 17.03.83 (46) 15.07.84. Бюл. И,26 (72) В.А.Кузнецов, Н.Ф.Богданов, М.И.Сергеев и Э.А.Айзуппе (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева (53) 550.832.07(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 973810, кл. Е 21 В 45/00, 1981.

2. Кузнецов В.А., Иванов Е.Г. Измерение подачи бурового инструмента по углу поворота барабана буровой лебедки. — Известия ВУЗов . Нефть и газ, 1978, 11 12, с. 73-76. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ БУРИЛЬНОГО

ИНСТРУМЕНТА ПО УГЛУ ПОВОРОТА БАРАБАНА

ЛЕБЕДКИ, содержащее датчик углового перемещения барабана лебедки, блок памяти угла поворота барабана лебедки, блок определения момента перехода навйвки талевого канала со слоя на слой, первый ключ, второй ключ, делитель и счетчик перемещения, причем выход датчика углового перемещения барабана лебедки соединен с входом первого ключа и через делитель с входом счетчика перемещения, а выход блока определения момента перехода навивки талевого каната со слоя на слой связан с управляющим входом второго ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено блоком моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки, блоком сравнения, блоком выбора коэффициентов деления и блоком задания эталонного перемещения бурильного инструмента, причем входы блока моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки связаны с выходами ключей, первый выход этого блока связан с одним из входов блока сравнения, второй выход через блок выбора коэффициентов деления связан с управляющим входом делителя, выход блока памяти угла поворота барабана лебедки соединен с входом второго ключа и вторым входом блока сравнения, выход которого связан с управляющим входом блока выбора коэффициентов де- ) ления, а выход блока задания эталонно Я го перемещения бурильного инструмента у связан с управляющим входом первого ключа. 3

1102907

Изобретение относится к области бурения скважин при разведке и добыче полезных ископаемых и может быть использовано для определения проходки, скорости бурения, глубины скважины, и длины бурильного инструмента.

Известно устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана буровой лебедки с автоматической 10 коррекцией погрешностей, обусловленных изменением радиуса навивки тали-. вого каната на барабане лебедки 1 3.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения вер-15 тикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки, содержащее датчик углового перемещения барабана лебедки, блок памяти угла поворота барабана лебед- 20 ки, блок определения момента перехода навивки талевого каната со слоя на слой, первый ключ, второй ключ, делитель и счетчик перемещений 2 3.

Недостатком прототипа является по- 25 грешность измерения, появляющаяся при отклонениях реальных значений диаметров барабана лебедки и талевого каната от их номинальных (расчетных) зна-. чений.при изготовлении,или вследствис вытяжки талевого каната в процессе его эксплуатации. Кроме того, при замене талевого каната на новый с другим диаметром или при изменении коэффициента оснастки талевой системы необходимо заново рассчитывать коэффициенты деления делителя и вводить их в делитель, что снижает удобство эксплуатации устройства.

Цель изобретения — повышение точности измерения устройства °

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки, содержащее датчик углового перемещения барабана лебедки, блок памяти угла поворота барабана лебедки, блок определения момента перехо50 да навивки талевого каната со слоя наслой, первый ключ, второй ключ, делитель и счетчик перемещения, причем выход датчика углового перемещения барабана лебедки соединен с входом первого ключа и через делитель с входом счетчика перемещения, а выход блока определения момента перехода навивки талевого каната со слоя на слой связан с управляющим входом второго ключа, снабжено блоком моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки, блоком сравнения, блоком выбора коэффициентов деления и блоком задания эталонного перемещения бурильного инструмента, причем входы блока моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки связаны с выходами ключей, первый выход этого блока связан с одним из входов блока сравнения, второй выход через блок выбора коэффициента деления связан с управляющим входом делителя, выход блока памяти угла поворота барабана лебедки соединен с входом второго ключа и вторым входом блока сравнения, выход которого связан с управляющим входом блока выбора коэффициентов деления, а выход блока задания эталонного перемещения бурильного инструмента связан с управляющим входом первого ключа.

На чертеже приведена блок-схема предложенного устройства для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки.

Устройство состоит иэ датчика 1 углового перемещения барабана лебедки, блока 2 памяти угла поворота барабана лебедки, блока 3 моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки, первого ключа 4, второго ключа 5, блока б задания эталонного перемещения бурильного инструмента, блока 7 определения момента перехода навивки талевого каната со слоя на слой, блока 8 сравнения, блока 9 выбора коэффициента деления делителя, делителя 10 и счетчика 11 перемещения.

Выход счетчика 1 углового переме-, щения барабана лебедки соединен с входом блока 2 памяти угла поворота барабана лебедки, через первый ключ 4 с первым входом блока 3 моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки и через делитель 10 с входом счетчика 11 перемещений бурильного инструмента. Выход блока 2 памяти угла поворота барабана лебедки связан с одним из входов блока 8 сравнения и через второй ключ 5 с вторым входом блока 3 моделирования навивки талевого каната, один из выходов которого связан с вторым. входом блока 8 сравнения, а второй выход через блок 9 выбора коэффициентов деления соединен

1102907 с управляющим входом делителя 10.Выход блока 8 сравнения связан с управляющим входом блока 9 выбора коэффициентов деления, выход блока 8 задания эталонного перемещения бурильного 5 инструмента связан с управляющим входом первого ключа 4, а выход блока 7 определения момента перехода навивки талевого каната со слоя на слой связан с управляющим входом второго ключа 5. 1О

Устройство работает в двух режимах: калибровки и измерения. В режиме калибровки производится экспериментальное моделирование навивки талевого каната на барабане лебедки с помощью специального блока моделирования и экспериментальное определение коэффициентов деления делителя для каждого слоя навивки талевого каната на барабане лебедки. Калибровка проводит-2О ся после установки измерительного устройства, после смены талевого каната или после изменения коэффициента оснастки талевой системы. В режиме измерения производится автоматическое определение номера рабочего слоя навивки талевого каната на барабане лебедки путем сравнения текущего угла поворота барабана лебедки, информация о котором хранится- в блоке памяти, ЗО с сигналами блока моделирования навивки талевого каната. В зависимости от номера рабочего слоя навивки талевого каната из блока моделирования автоматически выбирается соот35 ветствующий коэффициент деления делителя, чем и обеспечивается независимость коэффициента преобразования измерительной цепи от радиуса навивки талевого каната на барабане лебед- 40 ки.

Рассмотрим работу устройства в режиме калибровки.

Перед калибровкой талевый блок опускается в крайнее нижнее положение, при этом на барабане лебедки находится минимальное число витков первого слоя навивки. Затем лебедка выключается, и талевый блок медленного поднимается. С помощью блока 6 задания эталонного перемещения определяется время, в течение которого талевый блок пройдет эталонное расстояние

Н . На это время ключ 4 открывается, сигнал с датчика 1 угловых пере- мещений барабана лебедки поступает на один из входов блока 3 моделирования, в котором производится определение коэффициента деления делителя по алгоритму:

Ч; к Ч- Н

t ут где i — номер рабочего слоя навивки а талевого каната.

Если Н =1, то коэффициент деления зт численйо равен углу поворота барабана лебедки, соответствующего этому единичному перемещению, и в блоке моделирования просто запоминается сигнал, соответствующий этому углу поворота. Сигналы, определяющие эталонное перемещение талевого блока, могут задаваться как вручную, так и автоматически. При подъеме талевого блока сигнал с датчика 1 угловых перемещений барабана лебедки поступает на вход блока 2 памяти, который запоминает текущий угол поворота барабана лебедки. По окончании навивки первого слоя блок 7 определения момента перехода навивки со слоя на слой подает сигнал, открывающий ключ 5, и в блоке 3 моделирования запоминается угол поворота барабана лебедки, соответствующий переходу навивки талевого каната с первого слоя на второй.

При дальнейшем подъеме талевого блока с помощью блока 6 задается эталонное перемещение при работе на втором слое навивки талевого каната на барабане лебедки, а в блоке 3 моделирования навивки запоминается коэффициент деления К. делителя для вто1 рого слоя навивки. По окончании навивки второго слоя с помощью блока 7 определения момента перехода навивки ао слоя на слой в блок 3 моделирования через ключ $ поступает сигнал угла поворота барабана лебедки, соответствующего переходу навивки талевого каната со второго слоя на третий.На последующих слоях навивки процедура определения коэффициентов деления и моделирования навивки повторяется.

Иомент перехода навивки талевого канала со слоя на слой может определяться как с помощью человека-оператора, так и автоматически.

После подъема талевого блока в ,крайнее верхнее положение калибровка заканчивается, и устройство готово к режиму измерения.

В режиме измерения при перемещении вверх или вниз бурильного инструмента нли талевого блока вращается барабан лебедки, и блок памяти угла поворота

110290

ВНИИПИ Зак

Тираж 565 Подкк лебедки на основании сйгнала, поступающего с датчика 1 углового перемещения барабана лебедки, фиксирует текущий угол поворота барабана лебедки.

Сигнал текущего угла поворота барабана лебедки с блока 2 памяти постоянно сравнивается с сигналом блока 3 моделирования навивки с .помощью блока 8 сравнения. Равенство сигналов наступает в тот момент, когда текущий угол поворота барабана лебедки соответствует переходу талевого каната с одного

«слоя навивки на другой. В этом случае на выходе блока 3 сравнения появляется <- 15 сигнал, и с помощью блока 9 выбора коэффициентов деления в делителе 10 устанавливается коэффициент деления

К., соответствующий номеру рабочего

t слоя навивки талевого каната на бара-20 бане лебедки. Сигнал текущего угла поворота барабана лебедки Ч, посту. пающий с выхода датчика I углового пере-. мещения, подвергается делению в делителе 10 на коэффициент К,и счетчиком 11 25 фиксируется величина перемещения.При

ы

Н =—

t К, Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектка», 4

7 6 переходе на новый слой навивки автоматически меняется коэффициент деления K что обеспечивает независимость измерительной цепи от радиуса навивки талевого каната на барабане лебедки.

Предложенное устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки позволяет повысить

1 точность по сравнению с известньии.

Повышение точности измерения достигается введением процедуры экспериментального определения коэффициентов деления делителя и параметров навивки талевого каната на барабане лебедки в режиме калибровки, при которой используется та же измерительная цепь, что и в режиме измерения. Это позволяет исключить погрешности, связанные с разбросом параметров измерительной цепи. В результате в режиме калибровки параметры навивки талевого каната и коэффициенты деления делителя определяются экспериментально и автоматически заносятся в блок моделирования навивки.